統(tǒng)計分析方法

統(tǒng)計分析方法第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三本章主要內(nèi)容：1.相關(guān)分析2.回歸分析3.時間序列分析4.系統(tǒng)聚類分析5.主成分分析6.馬爾可夫預(yù)測7.趨勢面分析第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三第一節(jié)相關(guān)分析相關(guān)分析的任務(wù)，是揭示地理要素之間相互關(guān)系的密切程度。而地理要素之間相互關(guān)系密切程度的測定，主要是通過對相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗來完成的。第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三一、兩要素之間相關(guān)程度的測定相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗秩相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三

相關(guān)系數(shù)的計算

①定義

和為兩要素的平均值。（3.1.1）（一）相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三②說明：-1<=<=1，大于0時正相關(guān)，小于0時負相關(guān)。的絕對值越接近于1，兩要素的關(guān)系越密切；越接近于0，兩要素的關(guān)系越不密切。第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三

③簡化

記

公式（3.1.1）可簡化為：（3.1.2）第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三表3.1.1倫敦的月平均氣溫與降水量資料來源：.tw/V4/climate/wta_station/wta20.htm

相關(guān)分析實例第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三根據(jù)表3.1.1中的數(shù)據(jù)，我們可以利用公式（3.1.1），計算倫敦市月平均氣溫（T）與降水量(P)之間的相關(guān)系數(shù)：計算結(jié)果表明，倫敦市的月平均氣溫（t）與降水量(p)之間呈負相關(guān)，即異向相關(guān)。第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三又如：根據(jù)甘肅省53個氣象臺站的多年平均數(shù)據(jù)（見教材表3.1.2），可以利用公式（3.1.1）對降水量（p）和緯度（y）之間的相關(guān)系數(shù)以及蒸發(fā)量（v）和緯度（y）之間的相關(guān)系數(shù)進行計算，結(jié)果如下：

＝第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三＝計算結(jié)果表明，降水量（p）和緯度（y）之間異向相關(guān)，而蒸發(fā)量（v）與緯度（y）之間同向相關(guān)。

第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三相關(guān)系數(shù)的檢驗：

相關(guān)系數(shù)是根據(jù)要素之間的樣本值計算出來，它隨著樣本數(shù)的多少或取樣方式的不同而不同，因此它只是要素之間的樣本相關(guān)系數(shù)，只有通過檢驗，才能知道它的可信度。檢驗是通過在給定的置信水平下，查相關(guān)系數(shù)檢驗的臨界值表來實現(xiàn)的。第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三0.100.050.020.010.0011234567891011120.987690.900000.80540.72930.66940.62150.58220.54940.52140.49730.47620.45750.996920.950000.87830.81140.75450.70670.66640.63190.60210.57600.55290.5324

0.9995070.980000.934330.88220.83290.78870.74930.71550.68510.65810.63390.6120

0.9998770.990000.958730.917200.87450.83430.79770.76460.73480.70790.68350.66140.9999980.9990000.9911600.974060.950740.924930.89820.87210.84710.82330.80100.7800表3.1.3檢驗相關(guān)系數(shù)的臨界值（）表

第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三在上表中，f稱為自由度，其數(shù)值為f=n-2，n為樣本數(shù)；上方的代表不同的置信水平；表內(nèi)的數(shù)值代表不同的置信水平下相關(guān)系數(shù)的臨界值；公式的意思是當(dāng)所計算的相關(guān)系數(shù)的絕對值大于在水平下的臨界值時，兩要素不相關(guān)（即）的可能性只有。

第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三（1）對倫敦市月平均氣溫（T）與降水量(P)之間的相關(guān)系數(shù)，f=12-2=10，在顯著性水平上，查表3.1.3，得知：。因為，所以，倫敦市月平均氣溫（T）與降水量(P)之間的相關(guān)性并不顯著。第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三（2）對于甘肅省53個氣象臺站降水量（P）和緯度（Y）之間的相關(guān)系數(shù)，以及蒸發(fā)量（V）和緯度（Y）之間的相關(guān)系數(shù)，f=53-2=51，表中沒有給出相應(yīng)樣本個數(shù)下的臨界值，但是我們發(fā)現(xiàn)，在同一顯著水平下，隨著樣本數(shù)的增大，臨界值

減少。在顯著性水平α=0.001上，取f=50，查表3.1.3得知：=0.4433。顯然,和

的絕對值都遠遠大于=0.4433，這說明甘肅省53個氣象臺站降水量（P）和緯度（Y）之間，以及蒸發(fā)量（V）和緯度（Y）之間都是高度相關(guān)的。第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三秩相關(guān)系數(shù)，又稱等級相關(guān)系數(shù)，或順序相關(guān)系數(shù),是將兩要素的樣本值按數(shù)據(jù)的大小順序排列位次，以各要素樣本值的位次代替實際數(shù)據(jù)而求得的一種統(tǒng)計量。

（3.1.4）（二）秩相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三書中表3.1.4給出了2003年中國大陸各?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）的GDP（x）和總?cè)丝冢▂）數(shù)據(jù)及其位次，將數(shù)據(jù)代入公式（3.1.4），就可以計算它們之間的秩相關(guān)系數(shù)：即：GDP（x）與總?cè)丝冢▂

）之間的等級相關(guān)系數(shù)為0.7847。

示例：第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三n顯著水平α

n顯著水平α

0.05

0.01

0.050.0141.000--

160.4250.60150.9001.000180.3990.56460.8290.943200.3770.53470.7140.893220.3590.50880.6430.833240.3430.48590.6000.783260.3290.465100.5640.746280.3170.448120.4560.712300.3060.432140.4560.645------n代表樣本個數(shù)，α代表不同的置信水平，也稱顯著水平，表中的數(shù)值為臨界值。

秩相關(guān)系數(shù)的檢驗

表3.1.5秩相關(guān)系數(shù)檢驗的臨界值第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三在上例中，n=31，表中沒有給出相應(yīng)的樣本個數(shù)下的臨界值，但是同一顯著水平下，隨著樣本數(shù)的增大，臨界值減少。在n=30時，查表得:＝0.432，由于=0.7847>＝0.432，所以在α=0.01的置信水平上來看，中國大陸各?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）人口規(guī)模與GDP是等級相關(guān)的。第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三二、多要素間相關(guān)程度的測定偏相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗復(fù)相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三（一）偏相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗偏相關(guān)系數(shù)的計算①定義：在多要素所構(gòu)成的地理系統(tǒng)中，先不考慮其它要素的影響，而單獨研究兩個要素之間的相互關(guān)系的密切程度，這稱為偏相關(guān)。用以度量偏相關(guān)程度的統(tǒng)計量，稱為偏相關(guān)系數(shù)。第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三②計算：3個要素的偏相關(guān)系數(shù)（3.1.5）

（3.1.6）

（3.1.7）

第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三四個要素的偏相關(guān)系數(shù)（3.1.8）

（3.1.9）

（3.1.10）

（3.1.11）

第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三例如：對于某四個地理要素x1，x2，x3，x4的23個樣本數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得到了如下的單相關(guān)系數(shù)矩陣：

第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三利用公式計算一級偏向關(guān)系數(shù)，如表3.1.6所示：r12·34r13·24r14·23r23·14r24·13r34·12-0.1700.8020.635-0.1870.821-0.337r12·3r13·2r14·2r14·3r23·1r24·1r24·3r24·1r34·20.8210.8080.6470.895-0.8630.9560.945-0.8750.371利用公式計算二級偏相關(guān)系數(shù)，如表3.1.7所示：說明：四個要素的一級偏相關(guān)系數(shù)有12個，這里給出了9個；二級偏相關(guān)系數(shù)有6個，這里全部給出來了。表3.1.6一級偏相關(guān)系數(shù)

表3.1.7二級偏相關(guān)系數(shù)

第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三偏相關(guān)系數(shù)的性質(zhì)

①偏相關(guān)系數(shù)分布的范圍在-1到1之間；②偏相關(guān)系數(shù)的絕對值越大，表示其偏相關(guān)程度越大；③偏相關(guān)系數(shù)的絕對值必小于或最多等于由同一系列資料所求得的復(fù)相關(guān)系數(shù)，即R1·23≥|r12·3|。第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三偏相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗

偏相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗，一般采用t-檢驗法。其統(tǒng)計量計算公式為：（3.1.14）

式中：為偏相關(guān)系數(shù)，n為樣本數(shù)，m為自變量個數(shù)。

第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三

查t分布表，在自由度為23-3-1=19時，t0.001=3.883，顯然，這表明在置信度水平=0.001上，偏相關(guān)系數(shù)r24·13是顯著的。譬如，對于上例計算得到的偏相關(guān)系數(shù)

，由于n=23，m=3，故第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三（二）復(fù)相關(guān)系數(shù)的計算與檢驗復(fù)相關(guān)系數(shù)：反映幾個要素與某一個要素之間的復(fù)相關(guān)程度。復(fù)相關(guān)系數(shù)的計算當(dāng)有兩個自變量時，當(dāng)有三個自變量時，（3.1.15）

（3.1.16）第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)有k個自變量時，（3.1.17）復(fù)相關(guān)系數(shù)的性質(zhì)

①復(fù)相關(guān)系數(shù)介于0到1之間，即第三十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三

②復(fù)相關(guān)系數(shù)越大，則表明要素（變量）之間的相關(guān)程度越密切。復(fù)相關(guān)系數(shù)為1，表示完全相關(guān)；復(fù)相關(guān)系數(shù)為0，表示完全無關(guān)。

③復(fù)相關(guān)系數(shù)必大于或至少