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1、第六章 抽樣方法,各種取樣工具 隨機抽樣 分層抽樣 選擇抽樣 順序抽樣 多重抽樣,生態(tài)學研究中的取樣工具,水體采樣工具,網(wǎng)捕,網(wǎng)捕,敲打振落法,誘集法,誘捕,吸取式取樣工具,捕捉網(wǎng),第一節(jié) 隨機抽樣Random sampling,基本觀點 抽樣不受主觀或其它因素的偏袒所影響,即總體內(nèi)所有個體都有同等被抽出的機會。 下面這些抽樣屬于隨機抽樣嗎?,,,,,,,,,,,,,,,,C:在42個樣方中隨意抽取5個樣方進行數(shù)量調(diào)查?,NO RANDOM !,A,B,,一、隨機抽樣的步驟,抽樣前對所有樣方進行編號和定位。 確定需抽取的樣方數(shù)。 在編好號的樣方中隨機抽取需要的樣方數(shù)。 抽簽法 隨機數(shù)字法 對抽
2、到的樣方進行調(diào)查,Q:編號是按順序編號好?還是隨機編號好?,二、 隨機抽樣參數(shù)的估計,平均數(shù):平均每樣方中的數(shù)量 調(diào)查總體的總數(shù)X 平均數(shù)的方差 平均數(shù)的標準誤 平均數(shù)的置信限 種群總個體數(shù)的標準誤為:,第二節(jié) 分層隨機抽樣Stratified random sampling,基本觀點: 先將總體劃分為不重疊的亞群,亞群的面積或形狀大小可以不同。 總體中的個體數(shù)為各亞群中的個體數(shù)之和,即NN1N2+NL(L為亞群數(shù))。,,下列情況可考慮采用分層抽樣 研究區(qū)個體的空間分布極不均一時。如圖5-1。 研究區(qū)的環(huán)境異質(zhì)性極高時。,,分層抽樣的優(yōu)點 可適合于不同人員同時調(diào)查總體的不同部分。 可對各亞群分
3、別進行平均數(shù)和置信區(qū)間的估計。 抽樣時對不同亞群可區(qū)分對待。 可得到較精確的結(jié)果。,一、使用步驟,對研究區(qū)進行分層:按種群密度、地理區(qū)域等劃分。 在每層區(qū)域內(nèi)采用隨機抽樣進行個體數(shù)的調(diào)查。 計算每層區(qū)域的平均值和方差。 計算研究區(qū)種群總體的平均數(shù)和方差。 總體平均數(shù)置信區(qū)間估計。,二、參數(shù)估計方法,平均數(shù)的計算,Nh:h 層的大小,即h層的總樣方數(shù),抽樣層 各層 抽取 各樣方中的 大小 樣方數(shù) 個體數(shù) 路邊 10 5 0,4,10,1,5 草地 12 6 2,0,0,1,0,3 林地 20 10 0,0,4,0,1,2,0,6,0,2,
4、,,,試估計研究區(qū)車前草種群的密度?,路邊平均密度(0+4+10+1+5)/5=4株/樣方 草地平均密度(213)/6=1株/樣方 林地平均密度(4+1+2+6+2)/10=1.5株/樣方 車前草密度(4101121.520)/(10+12+20)=1.95,,方差的計算 各層在總體中的權(quán)重值Wh。 Wh=Nh / N Nh:h層包含的樣方數(shù) N:研究區(qū)的總樣方數(shù) nh:h層的抽樣數(shù),,對由路邊、草地和林地所組成的研究區(qū)內(nèi)車前草種群數(shù)量進行調(diào)查。經(jīng)測定三種區(qū)域的大小分別為:路邊由10個1m2的樣方組成,草地由10個2m2的樣方組成,林地由10個4m2的樣方組成。則三種類型地的權(quán)重分別為:,1/
5、7 2/7 4/7,三、各層中抽樣數(shù)的分配方法,比例分配法Proportional allocation 最優(yōu)分配法Optimal allocation,比例分配法,95%置信水平下需抽的總抽樣數(shù) 按一定比例向每個層次亞群中分配抽樣數(shù)。 比例可以是人為規(guī)定的比例,如每層中抽取10的樣方。 比例也可按權(quán)重值。 每個亞群中最少要抽2個以上樣方。,最優(yōu)分配法,考慮抽樣成本,以最經(jīng)濟為依據(jù)。 抽樣總成本Cc0+chnh ch:在h層上抽一個樣的開支 nh:h層上抽取的總樣方數(shù) 總開支一定時,以最小標準誤為原則來確定抽樣數(shù)。 標準誤一定時,以最小開支為原則來確定抽樣數(shù)。,總開支一定時,總抽樣數(shù)n:,
6、各層抽樣數(shù):,標準誤一定時,總抽樣數(shù)n:,V=(d / t )2,抽樣花費不明時:,各層抽樣數(shù):,四、如何進行分層?,一般不宜超過6層 法(樣方頻率累積平方根法),調(diào)查區(qū)分幾層,各層的界限如何確定?,分層步驟,按一定標準對研究區(qū)進行級別劃分,如水深、密度、濕度等; 統(tǒng)計在各級別區(qū)域內(nèi)抽取的樣方數(shù)(頻次); 計算各級別區(qū)域樣方頻次的平方根并累積; 按下式計算各層的分界點的:,分界點的累積平方根,思考題,請說說哪些情形的生態(tài)學調(diào)查不需采用分層抽樣方法?,研究區(qū)同質(zhì)性很高時不需采用。 研究前不明白研究變量產(chǎn)生變異的來源時,不宜采用。,第三節(jié) 選擇抽樣Adaptive sampling,在調(diào)查過程
7、中,研究者有在已發(fā)現(xiàn)研究對象的區(qū)域周圍進行取樣的傾向。 這種傾向在聚集分布和個體數(shù)相當少的種群中表現(xiàn)更為突出。 選擇性聚集抽樣是選擇抽樣中的一種常用方法。 該方法的準確性一般比隨機抽樣高。,,選擇聚集抽樣的步驟:,(1)在研究區(qū)隨機抽取一定數(shù)量的樣方。 (2)在抽取的樣方中選擇含有研究個體的樣方。 (3)在每個選擇樣方周圍進行繼續(xù)選樣,形成多個網(wǎng)狀樣方組。 (4)繼續(xù)選樣直到選擇的樣方中不含有研究個體數(shù)為止。 (5)進行種群密度及置信區(qū)間的估計。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,參數(shù)估計,平均數(shù)估計,wi:第i個網(wǎng)狀樣方組中的平均個體數(shù) n:為隨機抽取的樣方數(shù),,方差估計,(有放
8、回抽樣,n為抽取的樣方數(shù)),(無放回抽樣,N為總樣方數(shù)),討論題,哪些情形的種群調(diào)查不宜采用選擇性聚集抽樣方法?,當大部分樣方中均有一到多個研究個體時不宜采用。,第四節(jié) 順序抽樣(自學3min)Systematic sampling,問題: 簡述該類抽樣的基本操作步驟? 順序抽樣的優(yōu)點? 順序抽樣的缺點? 常用的順序抽樣方法有哪些?,知識要點,該方法簡單且易于操作,應用較普遍。 抽樣時選好一定的間隔,等距離抽取一定數(shù)量的樣本,計數(shù)樣本內(nèi)的個體數(shù)。 優(yōu)點:簡便,省時省工,樣方在總體中分布均勻。 缺點:選取的樣本代表性較差,不同分布的種群宜采用不同的順序抽樣方法。如果選擇的方法不適合,得到的平均值
9、可信度不高。,,常用的順序抽樣方法有: 五點取樣:適宜隨機分布種群 對角線取樣:適宜隨機分布種群 棋盤式取樣:隨機和核心分布 平行跳躍式取樣:核心分布 z字形取樣:負二項分布 在統(tǒng)計上沒有嚴格意義上的方差估計方法,第五節(jié) 多重抽樣Multistage sampling,在同一個取樣單位(如樣方)中進行多次亞取樣Subsample。 如,1000L水中浮游動物的數(shù)量,可隨機抽取100個1ml水,計數(shù)其中的浮游動物數(shù)量,從而估計1000L水中的數(shù)量。 又如,調(diào)查楓樹上蚜蟲的數(shù)量,對選取的每株楓樹(抽樣單位),隨機抽取100張葉,計數(shù)其上的蚜蟲數(shù),從而估計每株樹上的平均蚜蟲量。,,多重抽樣有多個水平
10、,其兩重抽樣是基礎。 對抽樣單位進行不同層次的劃分,如林、樹、枝、葉(四重)。,問題?,多重抽樣與分層抽樣有何不同?,分層抽樣是對研究區(qū)的分層,沒有亞樣方。 多重抽樣是對樣方的分層,形成亞樣方。,參數(shù)估計方法,如選擇n個樣方,并在每一個樣方中選取m個亞樣方(稱為元素)進行調(diào)查。 第i個樣方中所含生物個體的平均數(shù)為:,所有樣方中的平均個體數(shù)為:,m,,n,,,多重抽樣數(shù)的確定方法,抽取的基本樣方數(shù)?亞樣方數(shù)? 每個樣方中理想的抽樣元素數(shù)(亞樣方數(shù))m :,基本樣方內(nèi)抽樣元素的方差,,基本樣方間的方差組成,,基本樣方的方差:,基本樣方內(nèi)抽樣元素的方差:,基本樣方間方差的組成:,M為每個基本樣方中的亞樣方單位個數(shù),討論題,對紫金山針葉松種群數(shù)量進行估計,你認為可采取何種抽樣方法? (針葉松在較高海拔區(qū)域分布多,但適生性也較廣),,