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针对大城市居民出行调查抽样问题,运用数理统计学原理分析了分层抽样的特点,基于二重抽样理论,建立了改进后的分层抽样模型,推导了基于最优分配的二重分层抽样率公式,并使用实际调查数据对分层方法进行了讨论,结论表明,该模型既保持了分层抽样数据精度较高的特点,又节约了大量人力物力,建议在特大城市开展居民出行调查时采用这种方法.