《环境研究设计》PPT课件

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1、第七章环境研究设计7环境研究的设计7.1调查设计7.2实验设计7.3环境研究中的系统误差7环境研究的设计环境研究可简单概括为环境管理研究、环境监测研究和环境工程研究。研究工作通常包括调查和实验两个方面。调查（survey）是指不加任何干预措施对事实进行的描述分析性研究，实验（experiment）是指加上干预性措施对对象进行的试验分析性研究。在同一研究项目中，前者为后者提供线索，后者对前者加以验证，即调查和实验常常是互相补充、结合进行的。7.1调查设计7.1.1调查的类型考虑调查空间，调查科分为全面调查和抽

2、样调查；考虑调查时间，调查可分为回顾性调查、前瞻性调查与断面调查；考虑调查指标，调查可分为单项指标抽样、多项指标抽样与全指标抽样。7.1.1.1全面调查全面调查（completesurvey）又称普查，是对总体的全部观察单位进行的调查。在没有遗漏也没有重复的前提下，普查结果可以准确反应总体情况。由于全面调查面广、量大，因此，必须统一调查方法、统一调查技术要求，并据此统一培训调查人员。7.1.1.2抽样调查定义抽样调查（samplingsurvey）是对总体的部分观察单位进行的调查。在抽样具有代表性的前提下，

3、抽样调查样本的统计指标可以精确估计总体情况。分类抽样调查分为非随机抽样调查和随机抽样调查，随机抽样调查因能使每个观察单位有同等机会被抽到而保证样本有较高的代表性，因此在研究中广泛应用。随机抽样方法常用的随机抽样方法有单纯随机抽样、系统随机抽样、分层随机抽样（比例分层、最优分层）、整群随机抽样（单纯整群抽样、二阶段整群抽样、整群比例概率抽样）。7.1.1.3回顾性调查回顾性调查（retrospectivestudy）又称对照调查，是寻找某种结果的原因的调查。通过调查过去较长时期内某种结果阳性样本与对照样本中具

4、有与不具有某种原因的观察单位数量，经统计处理，可提示原因与结果的关联线索，但不能直接估计因果关系或关联程度。7.1.1.4前瞻性调查前瞻性调查（prospectivestudy）又称队列调查或定群调查，是认定某种原因的结果的调查。通过调查未来较长时期内暴露于原因样本与不暴露于原因样本中发生与不发生某种结果的观察单位数量，经统计处理，可直接估计原因与结果的关联程度。7.1.1.5现况调查现况调查（fieldsurvey）又称断面调查，是对已知明确原因和结果的状况调查。通过对设定短期内的原因和结果调查，为进一步

5、的动态分析等工作积累信息。7.1.2调查的样本含量估计“环境数据统计与分析”显示，观察单位的多少直接影响对样本和总体特征的准确阐述和推断，因此，必须科学地确定观察单位的数量即样本含量。这是抽样调查的第一步工作。7.1.2.1推估总体均数时的抽样样本含量（1）推估无限总体均数的抽样样本含量式中n——样本含量uα——总体均数在α检验水准的临界值σ——总体标准差δ——总体容许误差δ＝r·u式中r——估计平均数变化的幅度，取0.05～0.1μ——均数于是当计算出n＜30时，需用样本均数在α检验水准的临界值tα（v）

6、依次代替uα继续计算，直到计算出稳定的样本含量，于是由于（变异系数）所以有或7.1.2.1推估总体均数时的抽样样本含量（2）推估有限总体均数时的抽样样本含量当有限总体的观察单位数（N）很大，且将其按无限总体对待所计算的抽样样本含量（n）也很大时，用校正样本含量公式计算：式中nc——有限总体校正样本含量n——假定为无限总体的样本含量——有限总体校正数N——有限总体的观察单位数7.1.2.2推估总体率时的抽样样板含量估计（1）推估无限总体率的抽样样本含量当总体率接近50％时，有当总体率接近100％或0%时，用反

7、正弦的平方根转换的率式中n——样本含量π——总体率uα——总体率在α检验水准的临界值σ——总体率标准差δ——总体率容许误差δ＝＝式中r——估计率变化的幅度，取0.05～0.1p——样本率（2）推估有限总体率的抽样样本含量式中nc——有限总体校正样本含量n——假定为无限总体的样本含量——有限总体校正数N——有限总体的观察单位数7.1.2.3样本均数与总体均数比较时的样本含量估计“均数比较”问题，比估算总体均数进一步，涉及到显著性检验，因此不仅只考虑均数第一类错误的概率α，还要考虑第二类错误的概率β。通常使用的

8、估计公式为n=式中n——估计样本含量tα——第一型错误概率的t值，据单侧或双侧检验要求查附表2（t值表）得到；tβ——第二型错误概率的t值，据单侧检验要求查附表2（t值表）得到；σ——标准差δ——容许误差先用自由度ν＝∞的tα和tβ值求n1，再用n1的自由度的tα和tβ值求n2，经过多次计算，得一基本稳定的ni值，即为求解的样本含量。7.1.2.4配对资料比较的样本含量估计计算样本含量n＝式中sd——样本差数的标