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      獸醫(yī)流行病學調(diào)查中的抽樣方法概述

      2015-01-24 08:57:50張海明
      中國動物檢疫 2015年9期
      關(guān)鍵詞:流行病學總體概率

      張海明,彭 聰,劉 華

      (1.廣州市動物衛(wèi)生監(jiān)督所,廣東廣州 510440;2.安徽省動物疫病預防控制中心,安徽合肥 230061)

      獸醫(yī)流行病學調(diào)查中的抽樣方法概述

      張海明1,彭聰1,劉華2

      (1.廣州市動物衛(wèi)生監(jiān)督所,廣東廣州510440;2.安徽省動物疫病預防控制中心,安徽合肥230061)

      本文對獸醫(yī)流行病學調(diào)查中常用的幾種隨機抽樣和非隨機抽樣方法以及按規(guī)模大小成比例的概率抽樣、基于風險的抽樣進行了闡述,并結(jié)合文獻報道的實例對每種抽樣方法的優(yōu)點、缺點和適用情況進行分析,以期為廣大獸醫(yī)工作者更好地開展流行病學調(diào)查和疫病防控工作提供支持。

      獸醫(yī)流行病學調(diào)查;隨機抽樣;非隨機抽樣;非等概率抽樣;PPS抽樣;基于風險的抽樣

      抽樣調(diào)查是指從研究對象的總體中抽取一部分作為樣本進行調(diào)查,并用調(diào)查結(jié)果來推斷總體情況的一種調(diào)查方法[1]。抽樣調(diào)查主要適用于難以進行全面調(diào)查而又必須推算總體特征的情況。與全面調(diào)查相比,抽樣調(diào)查具有節(jié)省人力、物力、時間及經(jīng)費等優(yōu)點,因此在流行病學調(diào)查中被廣泛應用。

      抽樣方法包括隨機抽樣和非隨機抽樣兩類[2]。不同的抽樣方法具有各自的特點,適用于不同的調(diào)查研究。在獸醫(yī)流行病學調(diào)查研究中選擇一種科學、合適的抽樣方法是實現(xiàn)抽樣目的的重要環(huán)節(jié),并在某種程度上決定了調(diào)查的科學性和嚴謹性。抽樣方法的選擇,一般需要考慮研究目的、總體特征、成本(人力、物力和財力)和時間限制等因素[2]。

      1 非隨機抽樣(non-random sampling)

      又稱非概率抽樣,是指不按隨機原則抽取樣本、單元被抽取的概率未知的抽樣方法。非隨機抽樣的準確性低、代表性差,在分析性流行病學調(diào)查中一般被不采用,但在描述性研究中,由于該方法具有方便性的特點而經(jīng)常被使用。根據(jù)非隨機性抽樣所得的結(jié)果只具有參考價值,不能代表實際情況。非隨機抽樣主要包括便利抽樣、判斷抽樣、配額抽樣和滾雪球抽樣等。

      1.1便利抽樣(convenient sampling)

      是指以方便為原則、以無目標和隨意方式抽取抽樣單元的抽樣方法。研究者根據(jù)實際情況,為方便開展工作,選擇偶然遇到的調(diào)查對象開展調(diào)查,或者僅僅選擇那些離得最近的、最容易找到的作為調(diào)查對象。比如,在屠宰場進行采樣時,隨便遇到一批或幾批生豬即進行采樣;在進行養(yǎng)殖場疫病調(diào)查采樣時,選取場主配合工作的或者交通方便的場。這種方法認為被調(diào)查總體的每個單位的特征都是相同的,因此無論將哪個單位選為樣本進行調(diào)查,其調(diào)查結(jié)果都是一樣的,而事實上并非所有調(diào)查總體中的每一個單位都是一樣的。只有在調(diào)查總體中各個單位的特征大致相同的情況下,才適宜應用便利抽樣法。Eric等[3]從1999-2005年挑選香港60~80個活禽交易市場中的8個市場進行H9N2亞型禽流感病毒分離率的研究,對于所需調(diào)查的8個市場的選擇在考慮區(qū)域代表性的同時,進行了便利抽樣。便利抽樣的最大的優(yōu)點是抽樣方便,省時省錢,但該方法最大的局限性是樣本信息無法說明總體狀況。

      1.2判斷抽樣(judgemental sampling)

      又稱典型抽樣,是指調(diào)查人員根據(jù)主觀經(jīng)驗和現(xiàn)有條件等從總體樣本中選擇那些被判斷為最能代表總體的單位作為樣本的抽樣方法。在進行抽樣調(diào)查過程中,由行政領(lǐng)導、專家和其他人員根據(jù)“情況”來決定抽樣的對象和數(shù)量。比如,要對全國的活禽市場衛(wèi)生狀況進行調(diào)查,有關(guān)部門選擇活禽交易量較大的A、B、C3個省作為調(diào)查對象,這就是判斷抽樣。例如,康敏等[4]為了解廣東省狂犬病高發(fā)地區(qū)學齡期兒童狂犬病暴露現(xiàn)狀和相關(guān)危險因素,采取典型抽樣的方法,選擇廣東省狂犬病高發(fā)的某市1 所地市級小學、1 所縣級小學、2 所鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心小學和2 所村級小學進行問卷調(diào)查。

      判斷抽樣法具有簡便易行、在一定程度上符合調(diào)查目的和特殊需要等優(yōu)點,特別是當作決定的人員對研究總體的情況比較了解時,采用這種抽樣方法可獲得代表性較高的樣本。但判斷抽樣極易受到研究人員傾向性的影響,存在較大的主觀性,調(diào)查的結(jié)果與做決定人員對情況的了解程度以及經(jīng)驗、知識等相關(guān)性非常大。一旦出現(xiàn)主觀判斷的不準確,則容易引起抽樣偏差。在獸醫(yī)監(jiān)測工作中,便利抽樣的情況經(jīng)常發(fā)生,比如對某縣進行禽流感免疫效果評價時,經(jīng)常選擇種雞場、蛋雞場之類的飼養(yǎng)條件和防疫條件較好的養(yǎng)殖場,其檢測結(jié)果往往不能代表全縣的整體情況。

      1.3配額抽樣(quota sampling)

      也稱“定額抽樣”,是指調(diào)查人員將調(diào)查總體樣本按一定標志分類或分層,確定各類(層)單位的樣本數(shù)額,然后在配額內(nèi)任意抽選樣本的抽樣方式。調(diào)查人員按總體特征配置樣本份額,再由采樣人員隨意抽取樣本。配額抽樣是最常用的非隨機抽樣方法[5],調(diào)查人員有極大的自由度去選擇樣本,只要完成配額數(shù)量即可,因此常因調(diào)查的偏好及方便性而降低準確性。比如,在進行X市豬病的流行病學調(diào)查方案設(shè)計時,采取在養(yǎng)殖量大的縣選5~7個中大規(guī)模豬場、養(yǎng)殖量小的縣選2~3個中大規(guī)模豬場的抽樣方式。配額抽樣適用于設(shè)計調(diào)查者對總體的有關(guān)特征具有一定的了解而樣本數(shù)較多的情況。實際上,配額抽樣屬于先“分層”(事先確定每層的樣本量)再“判斷”(在每層中以判斷抽樣的方法選取抽樣個體)。配額抽樣與分層隨機抽樣既有相似之處,也有很大區(qū)別[6]:相似之處在于事先都對總體中所有單元按其屬性、特征進行分類,例如按家禽種類進行分類;不同之處在于配額抽樣是由調(diào)查人員在配額內(nèi)主觀進行樣品的選擇,而分層隨機抽樣則是按隨機原則在層內(nèi)進行樣品的抽取。該抽樣方法費用不高,易于實施,能滿足總體比例的要求,但缺點是容易掩蓋不可忽略的偏差。

      1.4滾雪球抽樣(snowball sampling)

      是指先隨機或有針對性地選擇一些被訪者并對其實施訪問,再由他們提供另外一些屬于所研究目標總體的調(diào)查對象的聯(lián)系方式,再對這些調(diào)查對象進行調(diào)查的抽樣方法。此種調(diào)查方法是利用抽樣對象間所具有的共性特點和社會聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢來進行抽樣的一種方法,因此又稱網(wǎng)絡(luò)抽樣。在獸醫(yī)流行病學調(diào)查中,市場鏈的調(diào)查經(jīng)常采用本方法,如要調(diào)查某縣肉雞市場鏈,可首先選擇本縣部分肉雞養(yǎng)殖戶,然后對由他們所提供的活禽經(jīng)紀人進行調(diào)查,再由這些人提供第三批調(diào)查對象,如批發(fā)市場或農(nóng)貿(mào)市場攤主,依次類推,樣本如同滾雪球般由小變大。

      滾雪球抽樣方法適用于稀少調(diào)查對象的調(diào)查或者對所要調(diào)查的情況了解較少時的調(diào)查。該方法的優(yōu)點是操作比較簡單,可以根據(jù)某些樣本特征對樣本進行控制,特別是對于稀少的調(diào)查對象,可以大大減少調(diào)查成本。然而這種成本的節(jié)約是以調(diào)查質(zhì)量的降低為代價的。整個樣本很可能出現(xiàn)偏差,因為那些個體的名單來源于那些最初調(diào)查過的人,而他們之間的某些調(diào)查所關(guān)注的特征可能十分相似,因此,樣本可能不會很好地代表整個總體。另外,如果被調(diào)查者不愿意提供人員的信息來接受調(diào)查,那么這種方法就會受阻。

      2 隨機抽樣(random sampling)

      又稱概率抽樣,是根據(jù)隨機的原則、運用恰當?shù)某闃臃椒◤某闃涌傮w中抽選調(diào)查單元的方法。隨機抽樣得到的樣本具有代表性,具有省時、省力的優(yōu)點,但抽樣調(diào)查的設(shè)計相對復雜。

      2.1簡單隨機抽樣(simple random sampling)

      簡單隨機抽樣是最基本的抽樣方法,是指從總體N中任意抽取n個單位作為樣本,使每個可能的樣本被抽中的概率相等的一種抽樣方式。實施簡單隨機抽樣可采用擲硬幣法、抽簽法、查隨機數(shù)表、利用軟件獲得隨機數(shù)字等辦法,較為常用的是抽簽法和隨機數(shù)表法。例如劉華等[7]為了解安徽省中等規(guī)模種豬場豬偽狂犬病病毒的感染情況,在前期調(diào)查獲得全省中等規(guī)模種豬場抽樣框并進行編號,再通過在線隨機數(shù)字發(fā)生器獲得豬場編號,然后對選中的豬場進行了采樣檢測。

      該法最大的優(yōu)點是操作簡單,缺點則是在抽樣前需要完整的抽樣框,因此一般只適用于總體單位之間差異程度較小和動物數(shù)量或動物群體數(shù)量較小情況下的抽樣。

      2.2系統(tǒng)隨機抽樣(systematic random sampling)

      又稱等距隨機抽樣,是純隨機抽樣的一種演變形式,是指在隨機抽樣的基礎(chǔ)上將樣本按照一定順序進行排列,按照個體總?cè)萘颗c所要選取樣本的比例確定合適的間隔進行取樣的一種抽樣方法。等距抽樣的基本做法是將總體中的各單元先按一定的順序排列編號,然后決定一個間隔,并在此間隔基礎(chǔ)上選擇被調(diào)查的單位個體。樣本距離可通過總體單位數(shù)和樣本單位數(shù)來確定,并且可以隨意或隨機選擇數(shù)據(jù)的起點。例如,Holt等[8]于2009年在對埃及尼羅河地區(qū)Menufi ya省一個村子的牛進行布魯氏菌病血清流行率研究時,由于村子內(nèi)的2 000戶牛養(yǎng)殖農(nóng)戶并沒有編號(即沒有抽樣框),因此,在根據(jù)預期流行率等計算出所需樣本量后,每隔24戶進行養(yǎng)殖戶的抽選,如果選中的農(nóng)戶剛好沒有牛,則順延1戶,依次類推。又如,Indriani等[9]于2010年對印度尼西亞Jakarta,Banten和West Java 3個省的共約300個家禽交易市場的H5N1亞型禽流感的污染情況以及存留禽流感病毒的風險因素進行調(diào)查。研究者按照50%的場預期流行率、10%可接受誤差和95%的置信水平,計算所需采樣的場數(shù)為73個,考慮到不應答率,最后的采樣場數(shù)確定為83個。根據(jù)300個農(nóng)貿(mào)市場的抽樣框,每間隔4個市場進行抽樣,而首個市場由隨機抽取選擇。

      本方法簡便易行,不需要目標總體過多的信息。系統(tǒng)隨機抽樣方法比簡單隨機抽樣更為簡單、花費的時間和費用更少。值得注意的是,當需要研究的總體的特征按順序有周期趨勢或遞增(遞減)趨勢時,系統(tǒng)抽樣將產(chǎn)生明顯的偏性,由此所獲得的樣本的代表性較差。

      2.3分層隨機抽樣(stratifi ed sampling)

      是指將總體分成互不重復的若干層(如性別、年齡、種群、飼養(yǎng)方式等),然后在每個層內(nèi)分別隨機抽取抽樣單元的抽樣方法。分層隨機抽樣是科學分層與隨機抽樣的有機結(jié)合,特別適用于層間差異大、層內(nèi)差異小的總體的抽樣,在動物疫病狀況和衛(wèi)生狀況調(diào)查中應用廣泛。分層抽樣應盡量利用事先掌握的信息,并充分考慮保持樣本結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)的一致性,這對提高樣本的代表性非常重要。例如,Zhang等[10]為了解廣州地區(qū)家禽的禽流感病毒感染情況,于2013年在廣州某區(qū)開展了橫斷面研究。在抽樣中,首先將目標群體分為規(guī)?;B(yǎng)禽場、家禽批發(fā)市場和家禽農(nóng)貿(mào)市場3個層,然后又將目標動物種類分為雞、水禽和其它家禽等若干層。

      分層隨機抽樣一般比簡單隨機抽樣和系統(tǒng)隨機抽樣更為精確,能夠通過對較少的樣本進行調(diào)查,得到比較準確的結(jié)果,特別是當總體數(shù)目較大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜時,該方法常能取得令人滿意的效果。另外,該法確保了每層的樣本都具有代表性,可使樣本在總體中的分布更加均勻,還可對各層進行參數(shù)估計。但該抽樣方法的缺點是先要對目標群體進行前期的調(diào)查,以了解目標群體內(nèi)的層的分布、各層所占比例等信息,然后才能對其進行科學的分層。當分層不科學或不恰當時,會影響抽樣調(diào)查結(jié)果的準確性。

      2.4整群抽樣(cluster sampling)

      也被稱作聚類抽樣,是指首先將總體中各單位歸并成若干個互不交叉、互不重復的子群,然后以群為單位進行抽樣的抽樣方法。整群抽樣適用于缺乏總體單位抽樣框的情況。應用整群抽樣時,要求各群有較好的代表性,即群內(nèi)各單位的差異要大,群間差異要小。例如,Holt等[8]于2009年對埃及尼羅河地區(qū)Menufi ya省一個村子進行牛布魯氏菌病的調(diào)查,每隔24戶進行養(yǎng)殖農(nóng)戶的選擇,并對選中農(nóng)戶的牛全部采樣。

      這種方法便于組織、實施并且節(jié)省人力、物力,多用于大規(guī)模調(diào)查。但當不同群之間的差異較大時,會導致產(chǎn)生較大的抽樣誤差。

      2.5多階段抽樣(multistage sampling)

      是指把抽樣過程分為不同階段,先從總體中抽取一級抽樣單元(如區(qū)、縣),再從每個抽得的一級單元中抽取范圍較小的二級抽樣單元(如鎮(zhèn)、街道),依次類推。當一級抽樣單元內(nèi)差異大于一級單位間差異時,要盡量少選一級抽樣單元而多選二級抽樣單位。在多階段抽樣中,各階段可以采用不同的抽樣方法,也可采用同一種抽樣方法,同時,還可以根據(jù)各階段單元分布情況的不同,安排不同的抽樣比,要視具體情況和要求而定。該抽樣方法在大型流行病學調(diào)查中常用。例如,張志等[11]為掌握我國豬流行性腹瀉在規(guī)模豬場(年出欄>1000頭)的流行情況、分析疫病發(fā)生的風險因素,于2013年底采用橫斷面研究方法進行調(diào)查。在抽樣時采取三階段隨機抽樣方法:第一階段從全國32個省份中隨機抽取5個省份,分別為廣西、河南、湖南、江西和四川;第二階段對抽取的省份按照養(yǎng)殖規(guī)模按比例隨機抽樣;第三階段對抽取的每個豬場采集 10 份不同窩的仔豬糞便樣品進行流行性腹瀉病毒的檢測。

      多階段抽樣方法的優(yōu)點是:首先,當總體單元數(shù)目很大、分布很廣時,便于組織抽樣;其次,該法抽樣方式靈活,有利于提高抽樣的估計效率;再次,該抽樣法在抽樣前不要求完整的動物個體清單,僅要求一級單位的清單;另外,該法還有經(jīng)濟和實用的優(yōu)點。但多階段的抽樣設(shè)計一般比較復雜,這里不僅涉及如何劃分階段,還包括在每個階段上應當抽取多大樣本量以及每個階段的抽樣方法的確定。此外,多階段抽樣時的階段數(shù)越多,抽樣誤差也越大,因此階段不宜劃分過多。

      3 按規(guī)模大小成比例的概率抽樣(probability proportional to size sampling)

      簡稱PPS抽樣,是抽取概率與單元大小成正比的抽樣方法,這是一種典型的非等概率抽樣。非等概率抽樣是指抽樣前給總體中的每一個單元賦予一定的抽中概率,從而保證大的或者重要的單元被抽中的概率大,而小的或不重要的單元被抽中的概率小。非等概率抽樣與隨機(概率)抽樣的區(qū)別為每個單元被抽中的概率是否相同。PPS抽樣適用于總體中的各單元大小或規(guī)模差異很大、并且這些大小或規(guī)模的情況在抽樣前已知的情況。PPS抽樣可用于多階段抽樣,使初級抽樣單位被抽中的概率由其初級抽樣單位的規(guī)模大小所決定,初級抽樣單位規(guī)模越大,被抽中的機會就越大,初級抽樣單位規(guī)模越小,被抽中的概率就越小。比如,劉喜冬等[12]在對內(nèi)蒙古敖漢旗地區(qū)基礎(chǔ)母牛存欄量進行抽樣調(diào)查時,即采用了PPS抽樣方法。

      PPS抽樣的主要優(yōu)點是由于使用了輔助信息而提高了總體中含量大的部分被抽中的概率,因而提高了樣本的代表性并減少了抽樣誤差。主要缺點是在抽樣前需要了解總體中各單元的規(guī)模大小,而且方差的估計也比較復雜。

      4 基于風險的抽樣

      基于風險的抽樣就是根據(jù)以往的研究、調(diào)查或經(jīng)驗等,在抽樣過程中有意識地抽取更容易檢出陽性結(jié)果的單元或個體?;陲L險的抽樣通常根據(jù)一個或多個特征對總體進行分層,而這些特征往往是被認為與疫病發(fā)生或存在的概率有較為密切的聯(lián)系。該方法特別適用于發(fā)病率極低的疫病的調(diào)查或者無疫調(diào)查。比如,Prattley等[13]在瘋牛病的流行率調(diào)查中運用基于風險的抽樣。再如,Min Kang等[14]在對廣東部分地區(qū)活禽交易市場內(nèi)環(huán)境中H7N9亞型禽流感病毒污染情況的調(diào)查中,根據(jù)以往的研究、檢測結(jié)果等,在抽樣主要采集飲水、污水、案板等可能存留該病毒的樣品,而且要采集潮濕區(qū)域的樣品,以便最大限度地保證H7N9亞型禽流感病毒的檢出率。

      基于風險的抽樣的優(yōu)點是所需樣本量比其他抽樣方法要小,特別適用于發(fā)病率低的疫病或者無疫調(diào)查。但缺點也較為明顯,即在設(shè)計抽樣方案前需要對總體的目標特征(如疫病在不同層中的分布情況)十分清楚或較為清楚,否則可能得出完全相反的結(jié)論。

      5 結(jié)語

      對于抽樣調(diào)查,首先要明確抽樣的目的是為了通過對樣本的調(diào)查來推斷總體的情況,因此要兼顧準確性、效益性和實際可操作性三個方面,即研究者在設(shè)計抽樣方案時,應全面考慮使用各種備選的抽樣方法所抽取的樣本是否能滿足分析項目及指標的要求,并對抽樣方法可能產(chǎn)生的抽樣誤差大小、可行性程度等進行充分的評估,從而選擇科學、合理地抽樣方法,以達到保證樣本代表性、調(diào)查可操作性的目的,同時有效地節(jié)省人力、物力、時間和經(jīng)費。

      需要注意的是,沒有一種抽樣方法是完美的和適用于所有流行病學調(diào)查研究的。在進行抽樣方法選擇時,應盡量選擇隨機抽樣方法,但這一原則也并不絕對,需要兼顧準確性、效益性和實際可操作性三個方面,并結(jié)合已有的或者可獲得的抽樣相關(guān)信息,以選擇最合理的抽樣方法。另外,在實際流行病學調(diào)查中需要在掌握各種抽樣方法原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合具體情況靈活運用這些方法。

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      (責任編輯:王偉濤)

      Summary of Sampling Methods in Veterinary Epidemiological Investigation

      Zhang Haiming1,Peng Cong1, Liu Hua2
      (1 Guangzhou Animal Health Inspection Institute, Guangzhou, Guangdong 510440;2 Anhui Animal Disease Prevention and Control Center, Hefei, Anhui 230061)

      The main sampling methods of random sampling and non-random sampling methods, probability proportional to size sampling, risk-based sampling applied in the veterinary epidemiological investigation were summarized in the paper. The advantages, disadvantages and the applications of various methods were also analyzed with examples, hoping to provide support for the veterinarians to better conduct the epidemiological investigation and epidemic control.

      veterinary epidemiological investigation;random sampling;non-random sampling;sampling with unequal probability;PPS sampling;risk-based sampling

      S851.31

      C

      1005-944X(2015)09-0055-05

      彭聰

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      中國外匯(2019年6期)2019-07-13 05:44:06
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