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计量地理实验指导书
《计量地理学》实验
指导书
地理信息系统实验室编
绵阳师范学院资源环境工程学院
年月日
目录
实验一SPSS的安装3
一、实验目的3
二、实验准备3
三、实验要求4
四、实验内容与步骤4
(一)SPSS、MATLAB、SAS简介4
(二)演示安装5
实验二SPSS简介及统计分组8
一、实验目的8
二、实验准备8
三、实验要求9
四、实验内容与步骤9
(一)练习SPSS启动、主界面和退出;9
(二)熟悉SPSS的变量定义信息;9
(三)在SPSS中的实现各种统计描述参数的计算13
(四)常用的整理数据文件的操作:
16
(五)软件中的术语解释:
16
实验三相关分析及其在SPSS中的实现过程17
一、实验目的17
二、实验准备17
三实验要求18
四、实验内容与步骤18
实验四回归分析及其在SPSS中的实现过程23
一、实验目的23
二、实验准备23
三实验要求23
四、实验内容与步骤23
五相关术语解释25
实验五聚类分析及其在SPSS中的实现过程29
一、实验目的29
二、实验准备29
三实验要求29
四、实习内容与步骤29
五、相关术语解释和选项介绍32
实验六地理数据的综合处理37
实验一SPSS的安装
一、实验目的
1.了解SPSS的基本功能和软件安装的基本步骤
二、实验准备
1.局域网多媒体微机实验室;
2.SPSS软件光盘
三、实验要求
1了解SPSS的安装过程
2按要求撰写实验报告
实验类型:
演示性实验学时:
2学时
四、实验内容与步骤
(一)SPSS、MATLAB、SAS简介
SPSS是“社会科学统计软件包”(StatisticalPackagefortheSocialScience)的简称,是一种集成化的计算机数据处理应用软件。
1968年,美国斯坦福大学H.Nie等三位大学生开发了最早的SPSS统计软件,并于1975年在芝加哥成立了SPSS公司,已有30余年的成长历史,全球约有25万家产品用户,广泛分布于通讯、医疗、银行、证券、保险、制造、商业、市场研究、科研、教育等多个领域和行业。
SPSS是世界上公认的三大数据分析软件之一(SAS、SPSS和SYSTAT)。
1994至1998年间,SPSS公司陆续购并了SYSTAT公司、BMDP公司等,由原来单一统计产品开发转向企业、教育科研及政府机构提供全面信息统计决策支持服务。
伴随SPSS服务领域的扩大和深度的增加,SPSS公司已决定将其全称更改为StatisticalProductandServicesolutions(统计产品与服务解决方案)。
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)之意。
除具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处理,可视化建模仿真和实时控制等功能。
是在70年代中期,CleveMoler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发的。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多.
当前流行的MATLAB12/Simulink3.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox).工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包.功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类.
开放性使MATLAB广受用户欢迎.除内部函数外,所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包.
SAS是美国使用最为广泛的三大著名统计分析软件(SAS,SPSS和SYSTAT)之一,是目前国际上最为流行的一种大型统计分析系统,被誉为统计分析的标准软件。
SAS为“StatisticalAnalysisSystem”的缩写,意为统计分析系统。
它于1966年开始研制,1976年由美国SAS软件研究所实现商品化。
1985年推出SASPC微机版本,1987年推出DOS下的SAS6。
03版,之后又推出6。
04版。
以后的版本均可在WINDOWS下运行,目前最高版本为SAS6。
12版。
SAS集数据存取,管理,分析和展现于一体,为不同的应用领域提供了卓越的数据处理功能。
它独特的“多硬件厂商结构”(MVA)支持多种硬件平台,在大,中,小与微型计算机和多种操作系统(如UNIX,MVSWINDOWS和DOS等)下皆可运行。
SAS采用模块式设计,用户可根据需要选择不同的模块组合。
它适用于具有不同水平于经验的用户,初学者可以较快掌握其基本操作,熟练者可用于完成各种复杂的数据处理。
(二)演示安装
以SPSS11.5版本为例
1打开SPSS安装包
2点击SETUP,则出现如下界面
3点击INSTALLSPSS,出现如下界面,
4点击next,出现如下界面
5点击yes,出现如下界面
6这里通过Browse选择自己想要安装的路径,确定后点击NEXT,出现如下界面:
7在Serialnumber中输入12345,点击next,出现如下界面:
8一直点击NEXT,出现如下界面时,
在输入框中键入:
30001359390。
后点击next,直到安装结束。
实验二SPSS简介及统计分组
一、实验目的
1掌握SPSS安装、启动、主界面和退出;
2掌握SPSS的变量定义信息;
3掌握SPSS的数据录入与保存方法;
4掌握在SPSS中的实现各种统计描述参数的计算。
二、实验准备
1局域网多媒体微机实验室;
2.SPSS数据统计分析软件;
3.实习数据资料准备。
三、实验要求
在客户端计算机的D盘上创建工作文件夹,文件夹名称为:
“班级+姓名”,如:
0802张三;录入要求的数据资料并存入“班级+姓名”文件夹下。
实验类型:
验证性实验学时:
2学时
四、实验内容与步骤
(一)练习SPSS启动、主界面和退出;
方法一:
双击桌面上的SPSS11.5forWindows图标
方法二:
开始程序SPSS11.5forWindows
(二)熟悉SPSS的变量定义信息;
1)启动SPSS后,出现提示画面后出现spss文件对话框,共有6个功能项和一个复选项,如下图所示:
Runthetutorial:
运行操作指导选项,选择此项可以查看基本操作指导。
Typeindata在数据窗中输入数据,选择此项则显示数据编辑窗,等待输入数据,建立新数据集。
Runanexistingquery运行一个已经存在的问题文件选项,选择此项将让用户选择一个*.spq文件。
Createnewqueryusingdatabasewizard用数据库处理工具建立新文件。
Openexistingfile打开一个已经存在的数据文件。
此项让用户选择一个.sav文件。
Openanothertypeoffile打开其他类型的文件。
一个复选项为Don’tshowthisdialoginthefuture选中该复选项后,下次启动spss时将不会显示该对话框,直接显示数据编辑窗。
2)选择Typeindata或选择cancel键都可以出现数据编辑窗口,显示的是一个空文件。
主菜单包括的功能如下:
File:
文件操作,包括文件打开、保存、另存为、打印等功能子命令。
Edit:
文件编辑,包括撤销、删除、剪切、复制、粘贴等。
View:
窗口外观控制,包括状态栏、工具栏、表格线显示隐藏、字体设置等
Data:
数据文件建立和编辑,定义日期、插入变量、观测量、转置、定位、排序、合并、拆分、分类汇总等
Transform:
数据转换,计算新变量、计数、重编码、排秩、建立时间序列等。
Analyze:
统计分析,均值比较、相关回归、聚类与判别、数据简化、时间序列、生存分析、多项相应等分析。
Graphs:
图表的建立与编辑:
数据图等各种统计图表的编辑。
Utilities:
实用程序。
如变量列表,文件信息,定义和使用集合,自动到新变量,运行脚本文件等。
Windows:
窗口控制,包括所有窗口最小化,激活窗口表列。
Help:
帮助,包括主题,培训,主页,统计学指导,软件协议等。
3)输入数据前首先要定义变量。
包括定义变量名、变量类型、变量长度(小数位数)、变量标签和变量的格式。
变量名由不多于8个字符组成,首字符是数字,其他可以是字母或数字,或除“?
,-,!
,*,/”意外的字符,不能用-和.作为变量名的最后一个字符。
变量名不能与spss的保留字相同,保留字有all,and,by,eq,ge,gt,le,lt,ne,not,or,to,with.
系统不区分变量名中大小写字符,ABC和abc视为同一个变量。
Type变量类型
Width变量默认长度是8
Decimals2小数点位数
Label值标签
Values变量标签
Missing缺省值
Columns变量在数据窗口所占列宽默认是8个英文字符宽
Align对齐方式
Measure测度方式,(连续变量、名义变量、标志变量)
4)在SPSS11.5中,定义变量的操作界面和FoxPro等数据库非常相似,只需单击左下方的VariableView标签就可以切换到变量定义界面开始定义新变量。
如图所示。
以变量平均气温为例:
变量名为平均气温,类型为Numeric(数值型),宽度为8,小数位数2位(因小数点还要占一位,故整数位只有5位),无标签值,右侧图中未能看到的依次为Values,用于定义具体变量值的标签,Missing,用于定义变量缺失值,定义显示列宽;Align,定义显示对齐方式;Measure,定义变量类型是连续、有序分类还是无序分类。
练习
1SPSS的数据录入与保存。
录入数据的一般方法:
1)定义了所有变量后,单击“DataView”标签,即可在数据视图中输入数据。
2)逐行录入:
录入完一个数据后,按Tab键。
3)逐列录入:
录入完一个数据后,按回车键ENTER。
录入数据的保存:
选择“File”菜单的Save命令或SaveAs命令。
4)导入数据:
快速导入:
File---open---打开对话框,选择路径,展开文件类型菜单,选择一种合适的数据库文件类型,单击打开按钮。
或者利用ODBC魔术师转换也可:
File---opendatabase---Newquery展开对话框,在对话框右侧的数据源栏内选择一种数据源,单击下一步,选择相应的数据即可。
2实例:
北京市各月平均气温与5厘米平均地温表单位(°C)
月份
平均气温
5厘米平均地温
1
-4.7
-3.61
2
-2.3
-1.42
3
4.4
5.15
4
13.2
14.57
5
20.2
22.32
6
24.2
26.94
7
26
28.26
8
24.6
26.57
9
19.5
21.18
10
12.5
13.49
11
4
4.60
12
-2.8
-1.93
要求:
在客户端计算机的D盘上创建工作文件夹,文件夹名称为:
“班级+姓名”,如:
0702张三;录入要求的数据资料并存入“班级+姓名”文件夹下,保存时给文件命名:
“北京市各月平均气温与5厘米平均地温表”;
并练习以下内容:
1.如何查找平均气温为24.6度对应的是哪个月份的气温。
2.插入一个变量、变量的复制、剪切、清除、粘贴
3.插入一个观测量,以及观测量的复制、剪切、清除、粘贴
4.如何导入excel等其他格式的数据文件
5.把上面建立的spss的数据文件存储为excel表格数据文件
6.制作观测值的简单分布图
(三)在SPSS中的实现各种统计描述参数的计算
(1)建立数据文件。
(2)选择分析变量、选择项,提交运行。
(频数分析过程)
从菜单"Analyze"——"DescriptiveStatistics"——"Frequencies"
(3)输出结果。
统计量
AgeofRespondent
HighestYearofSchoolCompleted
N
有效
1514
1510
缺失
3
7
均值
45.63
12.88
中值
41.44a
12.63a
众数
35
12
标准差
17.808
2.984
方差
317.140
8.904
偏度
.524
-.168
偏度的标准误
.063
.063
峰度
-.786
.710
峰度的标准误
.126
.126
全距
71
20
极小值
18
0
极大值
89
20
和
69078
19455
百分位数
10
24.32b
9.00b
20
29.36
11.03
25
31.53
11.30
30
33.44
11.58
40
37.20
12.12
50
41.44
12.63
60
47.22
13.28
70
54.87
14.33
75
59.71
14.94
80
63.98
15.51
90
72.70
16.73
a.利用分组数据进行计算。
b.将利用分组数据计算百分位数。
实验要求:
数据如下:
上海市年降水量统计表数据
974.8
1002.6
1588.1
770.7
1008.9
1206.8
1271.5
1101.9
1341.2
1331
1085.4
1184.4
1113.4
1203.9
1170.7
975.4
1462.3
947.8
1416
709.2
1147.5
935
1016.3
1031.6
1105.7
849.9
1233.4
1008.6
1063.8
1004.9
1086.2
1022.5
1330.9
1439.4
1236.5
1083.1
1288.7
1115.8
1217.5
1320.7
1078.1
1203.4
1480
1269.9
1049.2
1318.4
1192
1016
1508.2
1159.6
1.完成以上所提供数据的中位数、众数、全距、方差和标准差、偏度系数、峰度系数的计算;
2.做出统计分布直方图。
3.按要求填写实验报告。
(四)常用的整理数据文件的操作:
1.观测量数据的排序:
按data---sortcases打开排序对话框,在左侧的源变量框中选择要排序变量,单击向右的箭头按钮,将选中的排序变量移到右面的sortby框中。
在sortorder栏目中选择以下几种排序方式,ascending:
按升序排列,descending:
降序排列,单击ok.
2.数据文件的转置:
目的是将数据文件中的原来的行变成列,原来的列变成行,将变量转变成观测量。
按data---transpose打开对话框,在左侧源变量框中选择要进行转置的变量,用向右箭头按钮送入variable框中,从源变量框中选择要作为“名称变量“的变量进入namevariable,如果不选择,系统采用默认var001等作为变量名称。
3.数据文件的拆分
拆分:
是指在同一数据文件按某个条件分组。
Data---splitfile打开对话框,选择要拆分的一个或多个变量,单击ok.
(五)软件中的术语解释:
实验三相关分析及其在SPSS中的实现过程
一、实验目的
熟练运用SPSS软件进行相关分析。
包括运用SPSS软件进行两个变量间的Pearson相关分析,和在消除其他变量的影响后来研究两个变量之间的相互关系的偏相关分析。
二、实验准备
1.局域网多媒体微机实验室;
2.SPSS数据统计分析软件;
3.实习数据资料准备。
三实验要求
撰写实验报告
实验类型:
验证性实验学时:
2学时
四、实验内容与步骤
1.运用SPSS完成书上例题的计算。
具体实现步骤:
1)建立或调用数据文件。
录入书中P122第11题数据
2)选择分析变量、选择项,提交运行。
从菜单-"Analyze"——"Correlate"——"Bivariate",打开双变量相关分析主对话框("BivariateCorrelations"),如图所示。
各参数解释如下:
在左侧的源变量栏中选择“t”、“m”,进入变量栏("Variables"),其余使用系统默认值,单击“OK”按钮运行程序。
3)输出结果和解释结果。
实验结果R=0.803,说明t和m之间存在高度的正相关。
如下图所示:
2.偏相关分析
1)建立或调用数据文件。
2)选择分析变量、选择项,提交运行。
选择"Analyze"——"Correlate"——"partialCorrelations"命令项,展开偏相关分析主对话框,如图所示。
在图中所示的对话框中,左边有个较大的矩形框,右边有两个较小的矩形框,一个叫做Valiables框存放用偏相关分析的变量,一个叫做Controllingfor框,用来存放控制变量。
在这些矩形框之间有一上一下两个向石箭头按钮。
选中左边变量表中欲用十偏相关分析的变量,然后鼠标点击位于左右变量表之间上面的向右的箭头按钮,使之进入Valiables框,选中左边变量表中欲用于控制的变量,即分析保持不变的变量,然后鼠标点击位于下面的向右箭头按钮,使之进入Controllingfor框中,如图所示。
若其他的选择项采用系统默认值,则可单击“OK”按钮运行程序。
3)输出结果和解释结果。
对以上结果的解释如下:
从Pearson相关系数来看,身高(xl)与肺活量(Y)之间(r=0.5884,P=0.001)、体重(X2)与肺活量(Y)之间(x=0.6127,P=0.000)均有相关关系。
但从偏相关系数来看,当体重(X2)固定(或控制)时,身高(X1)与肺活量的相关无显著性(r=0.2688,P=0.167)。
这是因为身高与体重之间有较为密切的关系(x=0.7194,P=0.000),在分析身高与肺活量的Pearson相关时,也包括了体重的正效应,当扣除了体重的影响后,身高与肺活量就看不出有相关关系了。
四、实验要求:
按要求填写实验报告。
实验四回归分析及其在SPSS中的实现过程
一、实验目的
熟练运用SPSS软件进行回归分析。
二、实验准备
1.局域网多媒体微机实验室;
2.SPSS数据统计分析软件;
3.实习数据资料准备。
三实验要求
撰写实验报告
实验类型:
验证性实验学时:
2学时
四、实验内容与步骤
1.运用SPSS完成所提供数据的回归模型的建立;
2.具体实现步骤:
1)建立或调用数据文件。
表1某地区城市公交营运额、人口数及工农业总产值的年均数据
城市序号
公交运额y103人/千米
人口数x1103人
工农产值x2107元
1
6825.99
1298
437.26
2
512
119.8
1286.48
3
1902
344.28
1128.33
4
146
235.56
600.58
5
2828
163.79
783.15
6
37
76.72
65.26
7
52
17.81
441.26
8
56
30.66
242.33
9
187
15.92
23.98
10
1065
345.08
371.98
11
107
6.7
324.4
12
173
28
262.11
13
771
75
1508.16
14
192
12.47
1072.27
2)选择分析变量、选择项,提交运行。
从“Analyze”——"Regression"——"Linear",打开Linear线性回归主对话框,在左侧的源变量栏中选择“公交运额”作为因变量进入Dependent栏中,选择“人口数”和“工农产值”作为自变量进入Independents栏中,并设定其他选择项,单击“OK”按钮运行程序。
3)输出结果和解释结果。
将原始数据输入SPSSDataEditor,经过回归处理,得到如下方差分析表和回归系数表:
由表可知,y与x1及x2之间的线性回归方程为:
y=-171.934+5.108x1+0.364x2
多元线性回归模型的显著性检验:
在置信水平a=0.01下查F分布表知:
F0.01(2,11)=7.21。
由方差分析表可知F=38.722,由于F=38.722>F0.01(2,11)=7.21,所以在置信水平a=0.01下,上述回归方程是显著的。
五相关术语解释
实验五聚类分析及其在SPSS中的实现过程
一、实验目的
运用SPSS软件进行层次聚类分析中的Q型聚类。
二、实验准备
1.局域网多媒体微机实验室;
2.SPSS数据统计分析软件;
3.实习数据资料准备。
三实验要求
撰写实验报告
实验类型:
验证性实验学时:
2学时
四、实习内容与步骤
1)建立或调用数据文件。
(教材71页表3.4.2)
表1某地区九个农业区的七项经济指标数据
区代号
人均耕地x1hm2/人
劳均耕地x2hm2/个
水田比重x3/%
复种指数x4/%
粮食单产x5/kg·hm-2
人均粮食x6/kg·人-1
稻谷占粮食比重x7/%
G1
0.294
1.093
5.63
113.6
4510.5
1036.4
12.2
G2
0.315
0.971
0.39
95.1
2773.5
683.7
0.85
G3
0.123
0.316
5.28
148.5
6934.5
611.1
6.49
G4
0.179
0.527
0.39
111
4458
632.6
0.92
G5
0.081
0.212
72.04
217.8
12249
791.1
80.38
G6
0.082
0.211
43.78
179.6
8973
636.5
48.17
G7
0.075
0.181
65.15
194.7
10689
634.3
84.17
G8
0.293
0.666
5.35
94.9
3679.5
771.7
7.8
G9
0.167
0.414
2.9
94.8
4213.5
574.6
1.17
2)选择分析变量、选择项,提交运行。
分步骤如下图所示:
。
第一步:
选择系统聚类:
第二步:
添加变量
第三步:
选择项。
举例:
在SPSS中经过极差标准化处理后,采用欧氏距离(EuclideanDistanc
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