抽样检验研究方法及进行步骤

1、數值模擬在抽樣策略最佳化設計之研究 校內專題研究計畫成果報告 題目：內容大綱綱壹、緣由與目目的貳、文獻獻探討參、研究方法法及進行行步驟肆、結果與討討論伍、計畫成果果自評陸、結語語對事理或或物項的的認知通通常係透透過檢驗驗（含量量測、調調查）的的方式，以獲得得有關的的特徵質質或量。理想的方方式是全全數檢驗驗（totalinspection），或稱稱為100%檢驗。實用的方方式是抽抽樣檢驗驗，係以以少數的的樣本（sample）來探討討整個母母體（population）的特性性。壹、緣由由與目的的如何針對對問題找找到適用用的抽樣樣策略，實關係係著對母母體認知知的準確確或可靠靠與否本研究的的目的即即在

2、運用用有系統統的規劃劃方式，以數值值模擬為為驗證工工具，希希望對不不同的問問題形態態，各找找出其最最佳或最最適當的的抽樣方方式，以以增進抽抽樣檢驗驗應用上上的精度度與準度度。壹、緣由由與目的的抽樣方法法的分類類：(一)立意抽樣樣法（purposivesampling）：均勻勻抽樣（uniform sampling）與規律律性抽樣樣（systematic sampling）(二)隨機抽樣樣法（randomsampling）：簡單單隨機抽抽樣（simplerandom sampling）(三)混合抽樣樣法（mixedsampling）：分層層隨機抽抽樣（stratified randomsampl

3、ing）與群集集抽樣（cluster sampling）(四)其他抽樣樣法（othersampling）：漢默默斯里序序列抽樣樣法（Hammersleyssamplingmethod）、升降降抽樣法法（up/downsamplingmethod）、拉丁丁高立方方抽樣法法（Latinhypercubesamplingmethod）貳、文獻獻探討SAMPLINGSTRATEGYDESIGNGeneral Sampling StrategiesHammersley SequenceFeature-based SampleDistributionMultiplesurface featuressamp

4、ledistributionRandomization of theHammersley Sequence貳、文獻獻探討.(a)Simple RandomSampling:Everypossiblesampleofsizen hasthesamechanceofbeingselected.(b)UniformSampling:Sampleofsizen areuniformlyselected.(c)SystematicSampling:Randomlyselectone elementfromthefirstk elements,then every kthelement thereafte

5、r(1-in-k systematicsample witharandomstart).N1N2Nh(d)StratifiedSampling:* as homogeneous as possible within* as differentaspossiblebetween.N1N2Nh(e)ClusterSampling:* as heterogeneousaspossiblewithin* as alike as possible between(f)LatinHypercube Sampling:* generate nrandom numberinn-by-ngrids* order

6、 themintopifori=1 to n* pickthe (i,pi) gridand selecta randompoint(g)Up/downsampling:* downsamplinglattice representsseparable bythreeinboth dimensions* upsamplingone is “quincunx”DownsamplingUpsampling300321016303YX0.00.00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.0DistributionofN=10Hammersley points(h)Hammersley

7、Sequence:抽樣策略略之系列列探討(一)在任何的的量測過過程中，抽樣策策略的選選擇可能能是產生生量測不不確定性性或誤差差的主要要來源，因為過過程中模模式或演演算法內內所使用用的分析析資料，只是抽抽到的樣樣本部分分，而任任何存在在於未抽抽到的樣樣本之有有價值的的訊息便便無法被被反映出出來。參、研究究方法及及進行步步驟抽樣策略略之系列列探討(二)本研究的的目的即即在運用用有系統統的規劃劃方式，以數值值模擬為為驗證工工具，希希望對不不同的問問題形態態，各找找出其最最佳或最最適當的的抽樣方方式，以以增進抽抽樣檢驗驗應用上上的精度度與準度度。參、研究究方法及及進行步步驟TheSurfaceArea

8、sandSpecified MeasuringPointsofthe TestPartA1A2A3A5A4A6specifiedmeasuring pointXYZpart zeroMultipleSurface(1)SurfaceAreas:A1= 14784.2mm2;A2= 16894.6mm2;A3= 20071.2mm2;A4= 2000.8mm2;A5= 1819.4mm2;A6= 9120.7mm2;MultipleSurface(2)The Ratio of Standard Deviations:s1:s2:s3:s4:s5:s6=1 :1.2 :1: 1.1: 1.1: 1

9、.8(4)The NeymanAllocation Algorithm:n1: n2: n3: n4: n5: n6=12: 16 :16:2 :2: 12(3)The Total SampleSize:n =60TheCartesian Coordinates of theSixFeaturesMultipleSurface參、研究究方法及及進行步步驟計畫進行行步驟肆、結果果與討論論為切合實實際及提提昇未來來之實用用價值，本研究究按進行行之步驟驟，先行行仿真模模擬出本本校學生生之各項項基本資資料母體體，計有有十六個個系，每每系四個個年級，每年級級三個班班，每班班五十人人，完成成之母體體總合為

10、為9,600筆資料。每一筆筆資料並並包含七七個項目目(k=7)，如性別別、身體體重、籍籍貫、政政黨屬別別、家庭庭年收入入、及家家庭總財財產等。各資料料項目的的產生方方式彙整整如表一所所示。肆、結果果與討論論表一：母體之各各項基本本資料產產生方式式資料項目隨機變數X的產生方式性別F0.5為男生，餘為女生身高男生則XN(168,25)，女生則XN(155,16)體重男生則XN(63,25)，女生則XN(45,9)籍貫F0.4為本地，餘為外地黨別F0.3為甲黨，餘為他黨年收入平分為N(20, 9)，N(50,16)，N(60, 16)，N(100, 25)，N(250, 100)等五級總財產設為=5

11、00的指數分配，X=500*ln(1-F)註：F為累積分分配函數數，本身具均均勻分配配，可藉亂數數方式產產生。肆、結果果與討論論透過MATLAB軟體的撰撰寫與應應用，產產生之母母體資料料彙整如表二所所示。其中，性別、籍貫與與政黨屬屬別屬伯伯努利型型(或二項)分佈，身身高、體體重與家家庭年收收入屬常常態型分分佈，家家庭總財財產則是是指數型型分佈。肆、結果果與討論論表二：母母體之各各項基本本資料產產生方式式 資料項目第1筆第2筆第3筆第9600筆性別女男女男身高(cm)153.27169.44159.76164.04體重(kg)40.0057.2744.8970.13籍貫本地它地本地它地黨別其它其

12、它其它其它年收入(萬)60.5023.57101.6457.67總財產(萬)19.151160.0723.73303.51肆、結果果與討論論本研究以以均勻抽樣樣、簡單隨機機抽樣、及分層隨機機抽樣等方式，配合抽樣樣個數n=10、50及100個，與模擬次數數ns=10、50、100、500、及1000次等情形形，探討其其中各項項組合的的總絕對誤誤差值(MAE)與總均方根根誤差值值(RMSE)，由而決定定出最佳佳的抽樣樣策略與與方式，兩個誤誤差指標標均愈小小愈好。肆、結果果與討論論經過實驗驗設計的的系統化化模擬，三種抽樣樣方式x三種樣本本大小x五種模擬擬次數，共45種組合情情形，並以IMAE及IRM

13、SE兩種值分分別呈現現。其分分析之結結果彙整如表表三，因其中中之IMAE及IRMSE兩種指標標走勢相相當雷同同，故往往後的分分析將僅僅以IRMSE指標為主主。另為為易於分分析，表表三之結結果分別別以n或ns的分類方方式繪如如圖二中之之(a)與(b)。其中(a)的部分可可看出樣樣本數愈愈多誤差差愈小。肆、結果果與討論論表三：各各種組合合情形的的模擬結結果分析析肆、結果果與討論論圖二：各各種組合合情形的的IRMSE模擬結果果分析(a)肆、結果果與討論論圖二：各各種組合合情形的的IRMSE模擬結果果分析(b)肆、結果果與討論論若綜合(a)與(b)之結果，可進一一步推論論出三種種抽樣方方式中，簡單隨隨

14、機抽樣樣與分層層隨機抽抽樣的分分析結果果不分軒軒輊，而而均勻抽抽樣則為為較差的的抽樣方方法。整體而言言，對類類似本校校學生之之各項基基本資料料母體的的個案來來說，當當樣本數數n50時，以簡簡單隨機機或分層層隨機作作為抽樣樣方法均均屬理想想的選擇擇，而均均勻抽樣樣一般產產生的誤誤差變化化較大，也易受受模擬次次數的大大小之影影響。伍、計畫畫成果自自評本計劃完完全依照照原計畫畫步驟進進行，預預期之目目標約均均悉數達達成，研研究的成成果將適適合在本本校期刊刊或相關關研討會會上發表表。其應應用價值值並已在在本系四四技同學學之畢業業專題上上做了展展現。專專題中選選用了本本研究所所提之最最適合的的抽樣方方式，運運用在本本校相關關交通環環境作為為對本校校學生有有何隱藏藏性影響響