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调查抽样与加权

设计效应与有效样本量:加权调查的误差有多大

加权、整群抽样和分层都会改变估计的精度。设计效应把这种变化浓缩成一个倍数,有效样本量则告诉你:这份样本相当于多大的简单随机样本。

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计算加权后的误差范围

误差范围计算器可以直接输入设计效应,或打开数据文件选择权重列,用 Kish 公式计算设计效应与有效样本量,再给出相应的误差范围和置信区间。文件只在浏览器中读取,不会上传。

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设计效应是什么

简单随机抽样的标准误公式默认每个受访者独立、权重相同。实际调查往往不是这样:按地区或门店整群抽样,同一群内的人更相似;为纠正样本结构做了加权,部分受访者的权重明显更大。这些都会让估计量的方差比公式算出的更大(分层有时会让它变小)。

设计效应 deff = 实际方差 ÷ 简单随机抽样方差。deff = 1.5 意味着方差扩大 50%,标准误和误差范围扩大 √1.5 ≈ 1.22 倍;相当于只有 n ÷ 1.5 个简单随机样本的信息量。

  • 有效样本量:n_eff = n ÷ deff。
  • 加权的 Kish 近似:deff = n·Σw² ÷ (Σw)² = 1 + CV²;n_eff = (Σw)² ÷ Σw²。
  • 整群抽样:deff ≈ 1 + (m − 1)ρ,m 为平均群规模,ρ 为群内相关系数。
  • 误差范围:z × √(deff × p(1 − p) ÷ n)。
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示例一:加权带来的设计效应(合成数据)

本站的合成外卖反馈样本(程序生成的示例数据,不是真实受访者)有 480 位受访者,每人带一个调查权重,范围 0.605–1.499。权重的变异系数 CV = 0.247,Kish 设计效应 deff = 1 + 0.247² = 1.061,有效样本量 n_eff = 480 ÷ 1.061 = 452.5。

对一个 50% 的比例,95% 置信水平下不加权的误差范围为 ±4.47%,考虑加权后为 ±4.61%。这组权重比较温和,代价很小;如果少数受访者的权重达到其他人的 5–10 倍,设计效应会迅速上升。

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示例二:整群抽样(假设数值)

假设在 100 个社区各访问 10 人,共 1,000 人,群内相关系数 ρ = 0.05(这是用于说明公式的假设值,不是实测数据)。则 deff = 1 + (10 − 1) × 0.05 = 1.45,有效样本量约为 690。50% 比例的误差范围从简单随机抽样的 ±3.10% 扩大到 ±3.73%。

群内相关系数即使很小,只要每群访问人数多,设计效应也会明显变大。规划样本量时,增加群的数量通常比在每个群内多访问几个人更有效。

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Kish 近似的边界

Kish 公式只反映权重不等带来的方差膨胀,假设权重与调查变量无关;它不包含分层和整群的影响,也不针对某个具体估计量。完整的设计型方差估计需要分层、PSU(初级抽样单位)、有限总体校正或重复权重等设计信息。

在 Crosstabs 中,误差范围计算器支持输入设计效应或由权重列计算 Kish 设计效应;已保存项目的表格设计器可以选择“有效基数(调查权重)”作为列比较的检验基数;已保存项目还可以绑定受支持的 Taylor 线性化或重复权重调查设计,报告设计自由度、区间、设计效应和有效基数。快速工作区不会用未声明含义的权重生成普通加权检验。

  • 适用:快速评估加权样本相当于多大的简单随机样本。
  • 适用:规划样本量时,把目标样本量乘以预期的设计效应。
  • 不适用:用 Kish 近似代替完整的复杂抽样方差估计。
  • 不适用:把加权基数当作访问人数;未加权基数和有效基数应分别报告。
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报告设计效应和有效样本量

加权调查的报告至少应包含:未加权样本量(实际访问人数)、加权方法、设计效应或有效样本量,以及按有效样本量或设计型方法计算的误差范围。只写“样本量 1,000,误差范围 ±3.1%”而不说明设计效应,会高估结果的精度。

方法来源

参考资料与复核入口

  • Kish, L. (1965). Survey Sampling. New York: Wiley.

  • Kish, L. (1992). Weighting for unequal Pi. Journal of Official Statistics, 8(2), 183–200.

常见问题

先确认方法,再解释结果。

设计效应等于 1 是什么意思?

表示该设计与同样本量的简单随机抽样精度相同。大于 1 表示精度更低,小于 1(常见于有效的分层)表示精度更高。

有效样本量怎么计算?

n_eff = n ÷ deff。只考虑加权时,也可以直接用 (Σw)² ÷ Σw² 计算,结果相同。

加权后的误差范围怎么算?

在简单随机抽样的误差范围上乘以 √deff,或用有效样本量 n_eff 代替 n 代入公式。误差范围计算器可以直接输入设计效应。

设计效应多大算大?

没有统一标准,要看研究对精度的要求。设计效应为 2 意味着有效样本量只剩一半;只由加权造成的设计效应偏大时,应检查是否有极端权重,考虑权重修剪或更合理的加权变量。

规划样本量时怎么考虑设计效应?

先按简单随机抽样算出所需样本量,再乘以预期的设计效应。例如需要 385 个有效样本、预期 deff = 1.5,就应计划约 578 个完成样本。

在完整数据上运行同样的分析。

源文件在浏览器本地处理,无需注册。基础交叉分析支持中文;部分专业功能和文档导出说明仍为英文。

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