При формировании механической выборки исходят из учета некоторых особенностей расположения объектов в генеральной совокупности. Упорядочение объектов может проводиться искусственно (например, расположение студентов в списке группы по алфавиту, расположение мест тары с семенами на складе в соответствии с инвентарным номером тары и т.п.) или же используется естественная упорядоченность объектов (например, расположение посевных строк или посевных лент в посевах или же расположение рядов деревьев в лесных культурах и т.д.). Механическая выборка осуществляется путем отбора отдельных объектов генеральной совокупности через определенный интервал. Например, отбирается каждый третий студент по списку, или каждое десятое дерево в ряду и т.д. Таким образом, при этом способе выборки генеральная совокупность как бы механически расчленяется на несколько (n) равных частей (интервалов) и из каждой такой части в определенном порядке отбирается один представитель. Следовательно, генеральная совокупность расчленяется на столько частей, сколько объектов в выборке, и поэтому величина интервала определяется как h=N/n.
ПРИМЕР.
Требуется отобрать 200 объектов (деревьев) из генеральной совокупности (участок лесных культур) с численностью 2000 объектов (деревьев), то h =2000/200=10, т.е. следует отобрать по одному объекту из каждого десятка.
Если отбор начинать от первого объекта, то в выборку попадут объекты с порядковыми номерами: 1, 11, 21, и т.д. Если же отбор начинать от пятого объекта, то в выборку попадут объекты с порядковыми номерами: 5, 15, 25, и т.д. При формировании такой выборки практически безразлично, с какого именно объекта первого интервала начинать отбор, но для полного обеспечения случайности процесса целесообразно первую выборку из первого интервала произвести по жребию (по таблице случайных чисел). Успешность применения МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЫБОРКИ зависит от структуры совокупности. При этом необходимо иметь в виду, что характер первоначальной упорядоченности объектов в генеральной совокупности может оказать существенное влияние на репрезентативность механической выборки.
Если расположение объектов в генеральной совокупности носит случайный характер, то механическая выборка по содержанию аналогична собственно-случайной выборке. Случайный характер распределения признака наблюдается в том, случае, если расположение объектов (например, нумерация по порядку) не зависит от изучаемого признака. Например, расположение по алфавиту работников лесхоза не связано с уровнем зарплаты или возрастом и т.п. Опыт применения такого типа выборок (механической или систематической) в лесном деле свидетельствует, что принятие предпосылки о модели случайного размещения элементов генеральной совокупности дает вполне приемлемые результаты, а пространственная периодическая изменчивость признаков лесоводственных объектов пока достоверно не обнаружена (речь идет о пространственном размещении насаждений или предприятий лесного хозяйства и т.п.).
Если же расположение объектов в генеральной совокупности не является случайным и связано с изучаемым признаком (нерегулярная схема смешения различных пород в рядах лесных культур или защитных лесных полос при изучении высоты только главной породы), то интервалы (через какое количество посадочных мест следует брать отсчет) будут систематически отличаться друг от друга и тогда их можно условно рассматривать как типические группы. В таком случае механическая выборка по содержанию приближается к – типологической, и её репрезентативность будет выше, чем при собственно-случайной выборке.
Особо следует отметить тот случай, когда упорядоченность генеральной совокупности характеризуется некоторой цикличностью (периодичность изменения). Механический отбор через равные интервалы может привести к тому, что в выборку попадут объекты с признаками, связанными с одними и теми же моментами повторяющихся циклов (изучение общей средней высоты лесных культур или защитных лесных полос при регулярном чередовании различных пород в рядах).
ПРИМЕРЫ.
1. В культурах ели и березы при чередовании пород в ряду по схеме: -Е-Е-Е-Е-Б-Е-Е-Е-Е-Б- и при назначении в выборку каждого десятого дерева, начиная с первого (второго, третьего, или четвертого) дерева, получим выборку, состоящую только из деревьев ели (а с пятого – только из деревьев березы).
2. На склонах разной экспозиции формируются совершенно различные условия произрастания, что влечет за собой неодинаковый характер распределения древесной растительности и формирования основных таксационных и биологических показателей растений и древостоев на склонах различной экспозиции (даже на одной и той же абсолютной высоте). Ель Шренка (ель тяньшанская) в естественных насаждениях не встречается на склонах южных или юго-восточных экспозиций, но хорошо развивается на северных склонах, что следует учитывать при работе с этой породой на достаточно широких площадях горных систем с чередование многочисленных склонов различной экспозиции.
В такой ситуации выборка окажется крайне нерепрезентативной. Такое положение может иметь место при анализе явлений, изменяющихся во времени (рядов динамики). Поэтому в таких случаях более предпочтительной является типологическая выборка.
Ошибка репрезентативности механической выборки, как можно видеть из вышеизложенного, колеблется между ошибками собственно-случайной и типологической выборки. В практических работах пользуются формулами собственно-случайной повторной выборки.
По сравнению со случайным отбором такой подход менее трудоемок и часто в лесном деле практически единственно возможный.
Такой тип построения выборки в лесоводственных исследованиях часто (Никитин, Швиденко, 1978 и др.) называют СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ВЫБОРКОЙ на том основании, что в этом типе выборки первую единицу выбирают случайно, а все последующие – через равный интервал, т.е. по определенной системе.