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样本追加是提高研究对象估计精度的重要手段,在我国抽样调查领域,特别是在各级政府为了解本地区情况而进行的多层次推断中,有着迫切又广泛的应用需求。而在理论层面,样本追加却仍是一个未被完全破解的抽样技术难题,其难点主要体现在:如何设计合适的追加方法,在一定的初始和追加抽样下,又如何进行有效的估计。
抽样调查开展较好的发达国家,统计数据基础好,管理体制与我国存在差异,对样本追加没有太多的应用需求,故而缺少这方面的理论研究成果。国内研究中,冯士雍研究员开创性地提出了样本追加这个方法,俞纯权、邹国华、李莉莉等人对相关问题进行了研究,特别是秦淮振的研究,取得了比较丰富的成果。本文在前人研究的基础上,立足抽样体系,进一步对该问题进行了比较全面、深入的研究。
本文研究特色主要体现在:内容上,基于不同的抽样方法进行具体的针对性的分析。理论上,立足概率抽样的内涵对样本追加下的相关性质进行推导和论证,应用上,在样本追加设计时遵循科学性和艺术性的结合。
本文研究中特别强调了样本追加设计的重要性。不同抽样方法下,样本追加有相似性,但更多的是各自的特殊性,样本追加事实上可以并且应该根据不同的抽样方法进行设计,本文对各种情况下的样本追加进行了具体分析,更揭示了针对某些特定抽样,在精心设计的样本追加下的优良性质。
本文研究的主要内容有:
理论研究:一是一般意义上介绍了样本追加的目的,追加抽样时抽样框、抽样方法、样本量的确定,样本追加下的两种主要估计方法,加权估计和HT估计,以及其他的相关问题;二是总体及域内的样本追加,分别基于等概率抽样、不等概率抽样、多阶段抽样,详细介绍为提高总体或域估计精度而进行的样本追加及估计方法,这两部分内容,特别是域内的样本追加是本文研究的重点;三是超总体模型下的样本追加,同样分别基于三种抽样,从模型的角度构造了样本追加下总体或域的估计。
案例研究:以具体的两个案例(基于多阶段抽样的多阶追加),分别揭示了在总体内、域内如何进行样本追加的实施及估计,这也体现了理论研究成果在实际中的应用。
本文理论研究的主要成果有:
首先,定义了样本追加的相关概念,论证了相关定理。一般意义上给出了样本追加下各种期望和入样概率的计算公式,以及样本追加下加权估计和HT估计的表达式,分析了估计量的性质。特别是论证了即使在有重复单元的情况下HT估计量的适用性。放回抽样或放回追加都可能造成单元的重复入样,但立足于入样概率的HT估计量仍有着稳定的性质,是可容许的。
第二,推广了样本追加的应用领域。不仅有特定域内的样本追加,总体在时间层面,分层抽样的子总体,多阶段抽样的上级单元内,也都可以进行样本追加,这三种情况可以广义的理解为总体内的样本追加。总体内样本追加是域内样本追加研究的基础,并为基于多阶段抽样的多阶追加提供了有力的工具。
第三,总体内的样本追加,基于各种抽样方法,对放回和不放回追加进行了全面的分析和比较,给出了不同追加方法下的加权估计和HT估计。特别是揭示出:基于PPS抽样时采用放回追加,基于简单随机抽样、泊松抽样时采用不放回追加,基于系统抽样时采用不放回多次追加,基于多阶段抽样时把各阶追加有机结合(需要精心设计),将使得样本追加下两次抽样的联合等价于一次抽样,此时估计简单,并具备明确的抽样内涵。
第四,域内的样本追加,同样基于各种抽样方法,给出了不同追加方法下的估计,以HT估计为主,以及加权估计和其他一些估计方法。域内样本追加的特点是域初始样本量是个随机变量,导致了追加样本量的确定比较复杂,并有不同情况,本文对不同情况都进行了分析。特别是揭示出:当域总样本量为常数时,基于PPS抽样时采用放回追加,基于简单随机抽样时采用不放回追加,基于多阶段抽样时把各阶追加有机结合(需要精心设计),或者经过适当的处理,将使得样本追加下两次抽样的联合等价或近似等价于一次抽样,这就把一个复杂的域估计问题转换为一个相对简单的抽样推断问题,使得在样本追加下,不但提高了精度,估计反而变得简单。
第五,在超总体模型下,以基于简单随机抽样、PPS抽样、两阶段抽样为例,根据前文研究的成果指导进行总体或域内相应的样本追加,并简明直观的揭示出:针对不同的抽样方法,如何进行模型的假定;结合特定的样本追加方法,又如何进行模型的估计。文中给出了一般意义上及样本追加下总体及域的模型估计,分析了其性质,并与传统估计进行了比较。
本文研究的创新主要体现在:
第一,基于各种抽样方法对放回和不放回追加进行了全面的分析和比较,论证了不同追加策略的优劣和适用性。
第二,论证了不管是总体还是域内,基于简单随机抽样不放回追加下,基于PPS抽样放回追加下的优良性质。这也为推广样本追加方法在实际中的应用奠定了理论基础。
第三,论证了总体内基于系统抽样的不放回多次追加与整群抽样的一致性,论证了基于泊松抽样时样本追加的特殊性质。
第四,分析了追加样本量的不同确定机制下,域内的样本追加问题。并揭示出放回追加并不意味着独立追加,还取决于追加样本量的确定机制。
第五,分析了多阶段抽样的多阶追加。核心要义是精心设计了各阶样本追加方法,即使在有多阶追加抽样的情况下,仍保证各阶段抽样是独立的,进一步又使得两次抽样的联合等价于一次多阶段抽样,得到简单又优良的估计。
第六,研究了超总体模型下样本追加的问题。先基于特定抽样进行样本追加设计,在超总体模型的理念下再进行模型的假定和估计。
本文致力于理论的探讨与方法的应用,希望通过本文的努力,为抽样理论体系的丰富,为抽样调查应用的推广,做出一定的贡献。