[发明专利]森林可燃物平均值调查的样本数确定方法

说明书

本发明公开了森林可燃物平均值调查的样本数确定方法，利用R软件制作了“正态分布单变量平均值调查所需样本数查询表”，用于森林可燃物外业调查现场的样本数计算，为不多不少地抽样调查并得到较为可靠的结果提供技术方法；查询表基于t值、预调查均值和方差，原理清晰；以森林可燃物样线数确定和可燃物平均直径调查为例说明查询表的使用，并以可燃物平均直径计算了可燃物表积比；采用R软件power函数对预调查和后续调查合并数据进行功效检验，检验平均值的可靠性；方法不仅适用于森林可燃物调查，也可用于其他平均值调查研究。

技术领域

本发明属于森林生态领域，涉及正态分布数据指定平均值精确度要求下的样本数计算，具体涉及森林可燃物平均值调查的样本数确定方法。

背景技术

样本数大小和样本数的决定对森林生态调查有着重要影响。森林可燃物调查的样本数包括样线条数、某一径级可燃物直径测量个数、样方个数等等。森林可燃物调查通常要求样本平均值误差在总体真实平均值±20%范围内，增加样本数可以减少标准误，提高结果的准确性，但增加样本数意味着成本加大；如何以有限的成本，不多不少地抽样调查，最终得到较为可靠的结果是本发明的目的。

植物生态调查一般预先在目标较多的地方少量调查5～6个样方，再在目标明显较少的地方调查几个样方，用预调查数据估算均值和方差，再以此计算样本数。正态分布单变量的样本数计算有多种方法，比如Elzinga (2001,Monitoring Plant and AnimalPopulations)用类型Ⅰ错误的标准正态系数、标准差、半幅置信区间来计算初始样本数，再通过复杂的查表将初始样本数转为最终样本数；Bonhan (2013,Measurements forTerrestrial Vegetation)用t值、标准差、均值和样本数等式，反复替代不同t值和n至等式成立；SPSS Sample Power 和R软件也有计算样本数的专门软件包。

目前，我国大多数森林可燃物调查仍然采用落后的样方收获法，沿样地对角线设置极小样方收获全部可燃物，由于这种方法费工费时，样方数通常偏少；改用样线法进行可燃物调查是大势所趋，但是，究竟需要调查多少条样线才能得到有相当把握的可燃物预测值，在我国气候条件下，常见树种各径级可燃物的平均直径、表积比是多少，这些问题在国内都无先例可借鉴，缺乏恰当技术方法和可燃物基本信息是我国森林防火研究的特点。本发明编制了样本数查询表，以可燃物样线数确定和可燃物平均直径调查为例说明查询表的使用方法，利用平均直径计算表积比，为我国林火预测和防控提供基础数据收集的基本方法。

发明内容

本发明的目的是针对森林可燃物调查中存在的技术问题，旨在提供一种森林可燃物平均值调查的样本数确定方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种森林可燃物平均值调查的样本数确定方法，包括样本数查询表制作原理、样本数查询表制作方法、可燃物调查所需样线数的计算、可燃物平均直径测量的样本数计算、可燃物表积比计算、单变量平均值的功效检验工序，主要操作步骤如下：

(1) 样本数查询表制作原理

设定样本平均值与总体真实平均值μ之差为样本平均值的k倍，，，样本数为n,得到 ，去除方根号得到样本数计算公式： ；总体方差用预调查得到的样本方差来替代，森林可燃物调查中的k值一般可取0.2，因此通过预调查可以得到的值；但t值随预调查自由度（n-1）和所需置信水平（1-α）变化，因此，需要反复试验代入成对t、n值至公式成立；为了简化样本数计算，我们将不同置信水平的样本数n和其对应的 列成查询表，根据预调查的 值和的关系，查表即可得到可燃物调查所需样本数；

(2) 样本数查询表制作方法

利用R软件输入以下代码制作样本数查询表：

n-1:100; alpha-0.20; a-n/(qt(1-alpha/2,n-1))^2 ，