抽样调查中基于模型推断的思考

基于抽样设计推断与基于模型推断是有限总体推断的两个不同途径。文章针对基于模型的推断方法-最优线性无偏估计(BLUE)进行了讨论,指出在特定的超总体模型下,BLUE与基于抽样设计的估计是一致的。数值分析解释了模型推断的优越性。

权数对基于模型推断的影响分析

利用抽样调查数据对总体参数进行推断通常分为两种途径:一种是基于设计的推断体系;另一种是基于模型的推断体系。基于设计的推断以随机化理论为基础,推断依赖于抽样设计,在大样本下估计量具有无偏性和一致性,但在样本量较小或存在非抽样误差等情况下效率较低。基于模型的推断认为有限总体是一个来自无限超总体的随机样本,推断依赖于模型假设,构建超总体模型具有很大的灵活性,有利于充分利用总体辅助信息并提高估计精度,但在模型假定有误或样本的入样过程不具有无信息性时存在估计误差。如何将两种推断途径相结合,在体现样本对总体代表性的同时,保证估计效率和估计量的优良性质,尚待研究。权数在基于设计的推断中起着核心作用,能够反映抽样设计对样本的影响,实现样本对总体的还原。将权数引入基于模型的推断,可以使基于模型推断的结果具有总体代表性,能更好地发挥两种推断体系的组合优势,并削弱模型假定对推断效果的影响。据此,从权数对于模型推断的影响入手,针对因果推断问题,提出将权数同时引入倾向得分模型和预测模型的建模过程,来构造双稳健估计的方法,并通过模拟研究加以验证。最终结果表明,根据文章所提出的方法进行处理效应的估计,能够充分发挥权数的作用,得到更准确、更稳健的估计结果。实证部分采用2017年CGSS调查数据进行分析,进一步说明在基于调查数据进行模型推断时应充分考虑抽样设计的影响,为科研人员进行因果推断以及其他基于调查数据开展的研究提供参考。

抽样调查中关于模型推断的思考

抽样调查中利用辅助信息建立超总体模型能够有效提高推断总体参数的效率.模型辅助方法的思想是基于抽样设计借助于超总体模型获得对总体参数的有效推断.基于模型推断方法完全是基于超总体模型推断总体参数.平衡样本是指辅助变量的汉森赫维茨估计等于总体总量的真值.对于平衡样本,如果模型的异方差性可以通过辅助变量解释,模型辅助获得的广义回归估计与基于模型的最优无偏估计是一致的,搭建了基于设计推断与基于模型推断的桥梁.由此得出最优抽样策略:平衡抽样设计与HT估计结合是最优策略,包含概率正比于模型残差的标准差.

基于多模型推断估计池塘混养条件下凡纳滨对虾的生长参数

对混养草鱼(Ctenopharyngodon idella)池塘中的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)进行了5个月的周期性采样,应用Brody、Gompertz、Logistic、Richards、von Bertalanffy和广义von Bertalanffy等6种备选生长模型对其生长过程进行了拟合研究,利用最大似然法估算了以上6种模型的生长参数,并综合应用赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)对模型拟合度进行检验。研究结果表明凡纳滨对虾体长-体质量回归关系为W=0.0106L^(3.066)(R^(2)=0.987),经t-检验b值显著大于3,凡纳滨对虾表现为正异速生长(b>3)。AIC和BIC检验结果表明,von Bertalanffy、广义von Bertalanffy和Brody生长模型因不受数据支持而被舍弃,Richards、Logistic和Gompertz模型均受到了数据的较强支持,但没有任何一个模型的Akaike权重(ω_(i))大于95%,可被单独用来描述凡纳滨对虾体长与日龄的生长关系。因此应用多模型推断对这3种模型的生长参数进行加权平均处理,据此求出混养条件下凡纳滨对虾的多模型平均体长渐进值为13.741 cm(渐进体质量为32.694 g),作为描述凡纳滨对虾生长参数的稳健估计值。

倾斜打击角度推断模型的建立

利用自制打击痕迹样本制作仪制作55.0°~87.5°锤击痕迹样本,使用三维表面测量仪采集痕迹之后,对与打击角度相关性较强的特征进行了测量,基于回归分析的方法求取了由痕迹特征推断打击角度的数学模型。特征角与打击角度具有y=0.8855x+103.42的线性关系,并且利用该模型推断的结果与实际角度的偏差最大不超过2.20%,具有可靠性。深度组与宽度组模型所参考的特征受到打击速度变化的影响较大,因此模型的准确性相对较低,平均偏差分别在9.24%和7.03%左右。

模型假设对基于模型的森林蓄积量估算的影响

【目的】1)评估模型的线性和非线性形式、模型残差假设对推断不确定性的效应;2)比较2种总体均值的方差估计方法(自助法和解析法);3)评估多种因素对推断不确定性的效应,构建基于遥感模型的统计推断经验法则用于指导实践。【方法】应用基于模型的统计推断方法,以森林蓄积量估算为例,基于非洲稀树草原的薪材材积实测样地数据和Landsat 8遥感辅助数据,使用二阶抽样从总体中选择160块样地形成样本,在不同模型假设下进行总体参数推断,量化分析参数模型假设对估计量不确定性的效应,并辅以置信椭圆等诊断方法确保分析的有效性。【结果】1)不同模型假设下的总体均值估计值μ_(mb)为7.159~7.331 m^(3)·hm^(-2),解析方差估计值Var(μ_(mb))为0.147~0.221,抽样精度为93.59%~96.64%,总体均值的经验方差估计值Var(μ_(mb))为0.143~0.237。模型假设会影响模型参数估计,进而影响推断精度Var(μ_(mb))。自助法是检验总体参数解析估计量无偏性的有效方法。2)基于设计的统计推断方法得出的总体均值估计值μ_(db)为6.774 m^(3)·hm^(-2),其方差估计值Var(μ_(db))为0.965,抽样精度为85.50%。既定条件下,相比基于设计的统计推断,基于模型的统计推断能够有效将推断精度提升77.10%~84.77%,对抽样精度的提升为9.46%~13.03%。【结论】基于模型的统计推断在小样本推断中具有更高的推断精度和抽样精度,有助于实现高精度、低样本量、短周期的森林资源调查目标,但建模过程中的不确定性会影响推断精度,其中残差变异性对推断不确定性的影响最大。忽略方差异性和空间自相关效应在同方差假设下进行总体参数推断,会低估Var(μ_(mb)),在考虑方差异性的同时应进一步检验空间自相关性并使用相应的权函数和自相关函数模拟残差变异性。

区域地球化学推断地质体模型与应用--以花岗岩类侵入体为例

区域化探全国扫面计划获得的海量地球化学数据在基础地质和矿产勘查研究中已发挥了重要作用。全国矿产资源潜力评价化探工作组将全国陆地国土划分为5个地球化学域(古亚洲地球化学域、秦祁昆地球化学域、特提斯地球化学域、扬子地球化学域和滨太平洋地球化学域)和25个地球化学省。在全国地球化学图中位于云南西部地区的花岗岩类侵入体具有显著富K2O、Th、U、La、Y、Zr而贫Co、Ni、V、Cr、Ti、Fe2O3的特征。基于云南西部地区区域化探数据利用因子分析确定了高场强元素组合(F2)和相容元素组合(F1)两个公因子:F2=0.87Th+0.86Y+0.77U+0.77Zr+0.67La+0.61K2O+0.58Al2O3+0.53Be,F1=0.95Fe2O3+0.93V+0.93Ti+0.92Co+0.81Cr+0.80Ni。利用二者因子得分比值(F2/F1)构建了推断花岗岩类侵入体的区域地球化学综合指标和推断模型。以F2/F1为例介绍了制作地球化学图和地球化学异常图的方法技术。在F2/F1地球化学图中的高值区或在其地球化学异常图中的异常区与云南西部地区花岗岩类侵入体的地表出露范围十分吻合,从而验证了地球化学推断花岗岩类侵入体模型的可行性。基于构建的推断模型在全国近7百万平方千米的范围内进行推演并绘制F2/F1的地球化学图和地球化学异常图。选择华南中部地区进行详细分析,结果发现模型指标异常区与实测花岗岩类侵入体在空间形态和规模上十分吻合,尤其在韶关至桂林、贺州一带花岗岩类侵入体边界与F2/F1异常区边界几乎一致。这一结果不仅证实了针对花岗岩类侵入体所建立的区域地球化学推断模型的可行性,而且该模型在基础地质研究方面具有潜在应用价值。

一种基于统计推断模型的车辆GNSS轨迹滤波方法

车辆GNSS轨迹是由离散定位点连成的折线段,以往轨迹滤波工作注重离群点及其引起的轨迹线段异常,而忽视了由于采样间隔长而导致的正常点连线严重偏离道路的现象。为解决此问题,该文提出一种基于统计推断的轨迹滤波方法,不依赖路网等辅助数据,在去除离群点的基础上,识别出上述低质量线段。首先采用基于信息熵的最大似然分类法确定线段端点类型,即该端点是位于路口还是道路上;然后再构建规则推断模型,根据线段两端点的空间组合方式,检测出线段是否异常;最后利用北京市2012年11月出租车数据进行验证,采样间隔为50~65s。结果表明,离群点导致的异常线段占32.21%,低采样率导致的亦占6.23%,滤波效果整体良好。

基于推断模型的工业气相聚乙烯装置多牌号质量指标在线控制

针对气相法聚乙烯装置生产中的缺乏质量指标在线测量、大时间滞后和频繁的牌号切换等特性,基于质量指标推断模型,提出一种基于质量指标推断模型的多牌号质量指标在线控制方法。所提方法已成功应用于中石化某气相聚乙烯装置,长周期的运行结果证实了所提方法可以有效地减少产品质量波动,减轻了操作人员的工作强度,取得了显著的经济效益。

基于推断估计混合模型的聚丙烯腈生产过程故障诊断

为保证复杂工业过程生产的安全稳定 ,需要实现过程的故障诊断 .以推断估计混合模型为基础 ,建立了采用模糊模式识别方法的故障诊断系统 ,并以聚丙烯腈生产过程为例 ,对现场实时数据进行了故障诊断仿真 .仿真结果说明 ,该系统具有较好的故障实时诊断性能 .

非概率样本的模型推断

非概率抽样在大数据时代有广阔的应用空间,但其统计推断问题仍有待研究和发展.针对这一问题,提出利用基于模型的推断方法结合配额抽样实现非概率样本的统计推断,其思路是先设定线性回归形式的超总体模型,再利用配额样本观测数据拟合模型估计未知参数,进而利用模型对非观测单元进行预测,案例分析结果显示基于超总体模型的推断方法是解决非概率样本统计推断的有力途径,具有较大的深入研究价值.

软件模型被动学习推断综述

软件系统庞大而复杂,通常由数百个组件组成,理解这样一个系统的行为是一项非常艰巨的任务,也难以开发和维护软件系统。在过去几十年里,提出了一系列被动学习技术,并设计了相应的工具来推断软件系统的模型,通过模型帮助理解软件系统和开发维护软件系统。针对软件模型被动学习推断的发展,介绍了软件模型推断的相关定义,介绍软件模型推断的过程和相关被动学习技术,指出当前研究中的不足,并对未来研究方向进行展望。

基于卫星遥感平台的浅层地下水推断模型

采用遥感—数学—模型相融合的方法建立浅层地下水推断模型。该模型克服以往勘察方法费用高、效率差、周期长的不足,从未知出发,由面到点,层次分明、衔接有序。经实地考察验证,模型精度较高,效率较快,具有一定实用性,不仅可以宏观、快速、高效地确定浅层地下水的分布和范围,而且可以降低费用,缩短周期,为进一步找水工程布置提供依据。

基于节点内联性的传播网络推断模型研究

为了有效克服传播网络节点推断时,无法准确获得感染时间信息的问题,首先通过不同节点感染情况间信息直接量化节点间的内联性,由此确定所有可能存在的影响关系。其次,构造出节点感染传播概率的相关对数似然函数,通过期望最大化法进行处理,同时计算感染传播概率。结果表明,相较当前算法而言,该算法优势较为明显,一方面能实现传播网络更准确推断,另一方面能减少执行时间,进一步保证处理效率。

反舰导弹目标毁伤预测的贝叶斯推断模型研究

导弹反舰作战是一种有效的非对称打击作战样式,目标毁伤预测在其中承担着关键一环。针对现有反舰导弹目标毁伤预测方法在计算代价或样本规模等方面的限制,在贝叶斯网络技术的框架下,提出一种用于目标毁伤预测的贝叶斯推断模型。该模型将导弹反舰作战的突防和毁伤等过程抽象成高层的概率语义,仅需少量样本数据就可驱动模型关键参数的学习过程,在实现目标毁伤预测的同时还附加有发射弹量规划能力。通过实验,验证了模型的可行性与有效性。

应用多模型方法估算池养条件下罗氏沼虾的生长参数

为了更准确地描述罗氏沼虾的生长特性,在30周的养殖周期内采集了1172尾样本,其中雌虾612尾(全长范围34.58~149.50 mm)、雄虾560尾(全长范围40.71~168.89 mm),应用多模型方法对池塘养殖条件下罗氏沼虾的个体生长参数进行估算。采用特殊von Bertalanffy,广义von Bertalanffy,Logistic,Gompertz,Brody和Richards等6种备选生长模型分别模拟罗氏沼虾雌、雄个体的生长,利用极大似然法估算以上6种模型的生长参数,应用赤池信息准则(AIC)对模型拟合度进行检验。研究结果表明,以全长值80 mm为界,罗氏沼虾雌、雄群体全长频度呈现明显的双峰型分布结构,上峰组以全长110~120 mm占优势,下峰组以全长50~60 mm占优势。罗氏沼虾雌、雄群体体质量—全长回归关系分别为BW=1.536×10^(-6)TL^( 3.398)(♀)和BW=8.032×10^(-7)TL^(3.539)(♂),雌、雄均表现为正异速生长(b>3,P<0.05)。F-检验结果表明,雌、雄群体体质量—全长回归方程差异显著(P<0.05),应分性别开展研究。多模型推断(multi-model inference,MMI)检验结果表明,没有任何一种模型的Akaike权重(ωi)大于95%,可被单独用来描述雌、雄虾全长与周龄的生长关系。因此对雌虾中获得支持的4种生长模型和雄虾中获得支持的6种模型的生长参数分别进行多模型加权平均处理,据此求出雌虾和雄虾的多模型平均全长渐进值∞分别为123.91 mm和159.41 mm,作为描述雌、雄虾生长参数的稳健估计值。

基于推断模型的Behrens-Fisher问题的精确检验

文章运用推断模型对非劣检验即Behrens-Fisher问题进行研究。证明了基于推断模型的非劣检验方法,对于等量或不等样本,均能完全控制住第一类错误,而频率方法在不等样本中不能完全控制。在上述两种情况中,两种方法的功效接近、相差不大。频率方法需要反复进行大量试验,而推断模型方法可在不需要大批量试验数据的情况下,得到较为理想的试验结果。

Toulmin推断模型在考试效度论证中的应用

Stephen E.Toulmin是20世纪下半叶最有影响的哲学家之一。他创立的实用推断模型已被应用于众多领域,包括教育和心理测量。在介绍Toulmin推断模型的基础上,本文着重阐释了基于推断的效度论证及Toulmin模型在效度论证中的应用(以新托福的效度论证为范例)。最后,为推动相关工作在我国的开展,文章提出了3点建议:(1)重视考试的效度论证;(2)积极尝试运用Toulmin模型开展考试效度研究;(3)以效度论证推动考试改革。

基于贝叶斯推断的卫星螺栓连接结构动力学参数识别

在卫星等航天器结构运行过程中,螺栓连接结构会导致卫星刚度损失和能量耗散.对于某卫星螺栓连接结构开展了含能量耗散与滞回效应的动力学参数识别分析方法研究.首先针对螺栓连接结构的力学特征给出了含动力学耗散的Bouc-Wen(B-W)模型,并推导其在不同荷载下的方程新式.进而分别构建了力锤激励冲击加载和激振器周期加载试验系统,基于贝叶斯推断模型开展了螺栓连接结构动力学参数反演识别研究,给出表征Bouc-Wen模型的螺栓连接结构动力学参数及其在周期荷载下的滞回曲线.最后,基于Bouc-Wen模型计算了不同荷载下卫星螺栓连接结构的加速度.通过计算方程新式计算数据与实测数据之间的均方误差对比两种方法的拟合程度,结果表明两者的均方误差较小,所提方法在解决卫星螺栓连接结构动力学参数识别方面具有可行性和准确性.

基于三维地球化学勘探的金矿床深部结构推断三维模型构建

使用人工建立的推断模型难以定量描述蚀变带深部特征,影响推断准确性,为了解决该问题,提出了基于三维地球化学勘探的金矿床深部结构推断三维模型构建。以表面法向量为参量分析三维地球化学勘探原理,根据三维地球化学异常与深部蚀变带在空间分布关系,模拟蚀变分带特征,分析强蚀变单元与非强蚀变单元正相关关系,并确定每个剖面上蚀变带外轮廓,由此构建金矿床深部结构推断三维模型,有效提升推断准确性。