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In many biomedical studies, a good sampling frame containing the units in the target population is extremely difficult to obtain. In some cases, the units of the population belong to clearly defined groups of units referred to as clusters of units. When a sampling frame that contains a list of clusters is available a random clusterr sample can often be uséd tō obtain a sample that is representative of the target population. For example, in surveying the general health of the people living in a particular town, a sampling frame consisting of the people living in the town would be difficult, if not impossible, to obtain. On the other hand, most towns will have a listing of the housing units within the town. In this case, the people living in the town are grouped in clusters according to housing units.

To use a random cluster sample, the clusters in a target population should be nonoverlapping and exhaustive so that a population unit belongs to only one cluster. Also, when the population units belong to well-defined clusters and a random cluster sample is selected, the cluster random sample will consist of primary and secondary units. The primary units in a cluster sampling plan are the clusters of population units and the secondary units are the units within the clusters. Thus, a primary unit is a sampling unit and a secondary unit is sampling element.

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The final sampling plan that will be discussed is the systematic random sampling plan. A 1 in $k$ systematic sample is a probability sample obtained by randomly selecting one sampling unit from the first $k$ units in the sampling frame and every $k$ th unit thereafter. A systematic random sample is one of the most cost-effective and convenient sampling plans when the population units are randomly dispersed over the sampling frame. Systematic random sampling is also useful in quality control settings. For example, a pharmaceutical company may check the uniformity and quality of the drug tablets it manufactures. The ability to control the manufacturing process by sampling the output is an important aspect of quality control and may be monitored by selecting a systematic random sample of every 100 th tablet produced.
The process for drawing a systematic random sample is outlined below.

The advantages of drawing a systematic random sample are that it is simple to collect, often less expensive than other sampling plans, spreads uniformly over the sampling frame, the statistical analysis of a systematic random sample is the same as the analysis used with a simple random sample, and when the size of the population is not fixed or is being monitored over time, a systematic random sample can be easily implemented without a sampling frame.

The only real disadvantage of using a systematic random sample occurs when a systematic sample isolates unwanted patterns in the population. That is, a systematic random sample may yield a biased sample when there is a periodic or cyclic pattern in the units listed in the sampling frame. Thus, it is critical to avoid the use of a systematic random sample when there could be cyclical patterns in the sampling frame or the sampling process. Cyclical patterns are often due to sampling the units over time.

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在许多生物医学研究中,很难获得包含目标人群中单位的良好抽样框架。在某些情况下,人口单位属于明确定义的单位组,称为单位群。当包含聚类列表的抽样框可用时,通常可以使用随机聚类样本来获得代表目标人群的样本。例如,在调查特定城镇居民的总体健康状况时,即使不是不可能,也很难获得由该城镇居民组成的抽样框。另一方面,大多数城镇都会列出城镇内的住房单元。在这种情况下,居住在城镇中的人们按照住房单元分组。

要使用随机集群样本,目标总体中的集群应该是不重叠的并且是详尽的,这样一个总体单位就只属于一个集群。此外,当总体单位属于明确定义的集群并选择随机集群样本时,集群随机样本将由主要和次要单位组成。整群抽样计划中的主要单位是人口单位的集群,次要单位是集群内的单位。因此,主要单元是采样单元,次要单元是采样单元。

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将要讨论的最终抽样计划是系统随机抽样计划。一个 1 英寸ķ系统样本是从第一个抽样单元中随机选择一个抽样单元获得的概率样本ķ抽样框架中的单位和每个ķ之后的单位。当人口单位随机分散在抽样框架上时,系统随机抽样是最具成本效益和最方便的抽样计划之一。系统随机抽样在质量控制设置中也很有用。例如,一家制药公司可能会检查其生产的药片的均匀性和质量。通过对产出进行抽样来控制制造过程的能力是质量控制的一个重要方面,并且可以通过从每生产 100 片药片中选择一个系统的随机样本来进行监测。
抽取系统随机样本的过程概述如下。

抽取系统随机样本的优点是收集简单,通常比其他抽样计划便宜,在整个抽样框架上均匀分布,系统随机样本的统计分析与使用简单随机样本的分析相同样本,并且当人口规模不固定或随着时间的推移受到监测时,无需抽样框架即可轻松实施系统随机抽样。

使用系统随机样本的唯一真正缺点是当系统样本分离出总体中不需要的模式时。也就是说,当抽样框架中列出的单位中存在周期性或循环模式时,系统随机样本可能会产生有偏差的样本。因此,当抽样框架或抽样过程中可能存在周期性模式时,避免使用系统随机抽样至关重要。周期性模式通常是由于随着时间的推移对单位进行采样。

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