基于主成分回归的大坝位移模型

基于主成分回归的大坝位移模型

李红祥,岳东杰,李立瑞

(河海大学土木工程学院,江苏省南京市210098)

摘要:位移监测是大坝安全运行过程中一项重要的工作。在建立大坝位移预报模型的过程中,常

会出现影响因子之间存在严重相关性的情况,会影响模型系数的稳定性,采用主成分回归分析的方法可以很好地解决这个问题。在简述主成分回归分析原理的基础上,结合工程实测数据,建立了坝体位移量与相关因子的主成分回归模型和逐步回归模型,并对两者进行比较,取得了良好的效果。关键词:大坝安全监测;位移监测;主成分回归模型;预报中图分类号:TV698.11

收稿日期:2008-04-06;修回日期:2008-06-15。

0　引言

在对已建成的大坝安全监测的过程中,及时、简捷地对数据进行分析,特别是在洪水、高水位时期,迅速地对所测数据资料进行整理归纳,掌握大坝工作情况并评估其安全程度,是十分重要的。回归分析作为评估系统的一部分,可以预报大坝未来时段的工作状态,及时发现大坝异常变形[1]。目前,国内外广泛采用最小二乘法进行回归参数的无偏估计,以实现对水利工程各种安全监测数据的模型拟合与预测。然而,最小二乘法回归是建立在自变量因子之间不存在密切相关关系的假定基础上,而实际工程情况往往与该假定不符,比如,在影响水工建筑物及其地基变形、应力应变和渗流的各种自变量因子之间,总是存在着一定的相关关系(称为多重相关性),会导致回归分析的正则方程组出现病态,从而使最小二乘法的参数估计不稳定,模型拟合精度难以保证,若在此基础上进行预测,将可能产生严重的偏差甚至错误,因此,建立良好的回归方程极为重要。为了消除多重相关性给回归模型带来的不良影响,人们提出了一些改进的回归方法,其中的一种主成分分析回归方法比较有效,该方法采用了在自变量集合中提取成分的思想[2-4]。本文结合工程实际,利用主成分回归对某大坝所采集的位移监测数据进行相关分析和预报,取得了良好的效果。

1　主成分回归建模基本思想及流程

主成分回归建模的基本思想是,首先对所有自变量进行主成分分析,即将原来众多具有一定相关性的指标,比如P 个指标,重新组合成一组新的线

性无关的综合指标,代替原来的指标,提取主成分,

再对所得的主成分进行回归。基于以上思路,处理多重共线性问题的主成分回归法可概括为如下步骤:

1)求由解释变量构成的随机向量x (x 1,x 2,…,x m )的主成分。这在多元统计主成分分析中已有很完善的求解方法。需要注意的是,实际中总体协方差阵是未知的,需要由样本资料求出,当分析中所选择的解释变量具有不同的量纲,变量水平差异很大,应该选择基于相关系数矩阵的主成分分析。求出的主成分pc m 是随机向量x 的线性组合:

pc 1=h 11x 1+h 12x 2+…+h 1m x m pc 2=h 21x 1+h 22x 2+…+h 2m x m

pc m =h m 1x 1+h m 2x 2+…+h mm x m

(1)

2)选择k 个主成分,所选择的主成分要能够解释变量绝大部分的信息。

3)用所选择的主成分代替原来各解释变量,对被解释变量进行回归分析建模。由于各主成分间相关系数为0,可用最小二乘法建立y 关于主成分pc k 的回归方程,确定参数值a 0,a 1,…,a k :

y =a 0+a 1pc 1+a 2pc 2+…+a k pc k (2) 4)对用主成分回归分析的参数值通过变换求出原解释变量的参数值c 0,c 1,…,c m ,求出原解释变量

相对于y 的回归方程:

y =c 0+c 1x 1+c 2x 2+…+c m x m (3)

将式(1)代入式(2)即可求得原解释变量的参数值。

经过以上分析处理可以看出,主成分分析方法可以有效地在力保数据信息丢失最少的原则下,对多变量的数据进行最佳综合简化,也就是说,对高维变量空间进行降维处理,将一个高维变量系统综合

第32卷　第5期2008年10月20日V ol .32　N o .5Oc t .20,2008

简化为一个低维变量系统,并且新变量系统中的各变量均线性无关。

2　实例分析

2.1　大坝位移模型建立

造成大坝坝顶位移的因素有多种,略去十分微小的作用分量和很少产生作用的因素(如地震等),

坝顶位移的作用分量主要有三大部分[5]

,即水位、温度、时效,可表示为:

y =y H +y T +y θ(4)

式中:y H 为水位分量;y T 为温度分量;y θ为时效分量。

为了验证主成分回归建模的有效性,对某大坝其中一坝段的正垂径向位移监测数据进行回归分

析。算例采用该大坝半年151期监测数据(无粗差),包括位移、水位以及该坝段5个层面的坝体温度,选择以下回归模型:

y =a 0+∑4

i =1

a i H i

+∑5

j =1

b j T j +

c 1θ+c 2ln θ

(5)

式中:θ为时效因子,θ=t i /100,t i 为观测天数;T j 为5个不同位置的温度因子;H 为水位;y 为位移量。2.2　模型解算

将所测数据的前140期取出,用于主成分分析建模。由于各影响因子的量纲不同,所以在计算之前须先消除量纲的影响,将原始数据进行标准化。通过各影响因子的相关性计算,得到影响因子相关系数矩阵,见表1。

表1　影响因子相关系数矩阵

H

H 2H 3H 4T 1T 2T 3T 4T 5θln θH 1.0001.0001.0000.999-0.3960.202-0.4260.1270.477-0.246-0.069H 21.0001.0001.0001.000-0.3930.202-0.4240.1270.476-0.246-0.069H 31.0001.0001.0001.000-0.3900.202-0.4210.1270.475-0.246-0.070H 40.9991.0001.0001.000-0.3870.202-0.4190.1270.473-0.245-0.070T 1-0.396-0.393-0.390-0.3871.0000.3950.9010.495-0.0240.7900.682T 20.2020.2020.2020.2020.3951.0000.4680.9770.8550.5220.653T 3-0.426-0.424-0.421-0.4190.9010.4681.0000.5900.0190.8880.789T 40.1270.127

0.127

0.127

0.495

0.977

0.590

1.000

0.794

0.636

0.740

T 50.4770.4760.4750.473-0.0240.8550.0190.7941.0000.1120.321θ-0.246-0.246-0.246-0.2450.7900.5220.8880.6360.1121.0000.958ln θ

-0.069

-0.069

-0.070

-0.070

0.682

0.653

0.789

0.740

0.321

0.958

1.000

由表1可以看出,许多影响因子之间的直接相

关性较强,比如水位值与水位的平方值等,T 2与T 4和T 5,T 3与时效因子等,都存在着极显著的相关性,说明各影响因子存在信息上的重叠。经过主成分分析,提取出3个主成分,提取原则为主成分对应的特征值要大于1,因为特征值在某种程度上可以被看成是表示主成分影响力度的指标,如果特征值小于1,说明该主成分的解释力度还不如直接引入一个原变量的平均解释力度,因此一般可以用特征值大于1作为纳入标准。得到主成分如下:y 1=-0.34652H -0.34608H 2-0.34608H 3-0.34519H 4+0.35932T 1+0.12404T 2+

0.38492T 3+0.17392T 4-0.0693T 5+0.339014θ+0.2803ln θ(6)y 2=0.27445H +0.27445H 2+0.27445H 3+

0.27445H 4+0.14079T 1+0.41572T 2+0.166478T 3+0.411914T 4+0.38956T 5+0.2383θ+0.31583ln θ(7)

y 3=0.22146H +0.22344H 2+0.22543H 3

+

0.22741H 4+0.284019T 1-0.36942T 2+0.232379T 3-0.28898T 4-0.52931T 5+0.32672θ+0.23933ln θ(8) 以上主成分中,各影响因子均采用标准化后的数据,其中y 1对应的特征值为5.132、贡献率为46.657%,y 2对应的特征值为4.42、贡献率为40.179%,y 3对应的特征值为1.014、贡献率为9.218%,3个主成分的累积贡献率达96.053%。表2所示为主成分初始因子荷载矩阵。

表2　主成分初始因子荷载矩阵

主成分H H 2H 3H 4T 1T 2T 3T 4T 5θln θy 1-0.785-0.784-0.784-0.7820.8140.2810.8720.394-0.1570.7680.635y 20.5770.5770.5770.5770.2960.8740.3500.8660.8190.5010.664y 3

0.223

0.225

0.227

0.229

0.286

-0.372

0.234

-0.291

-0.533

0.329

0.241

2008,32(5)　

表2中,每一个荷载量表示主成分与对应变量的相关系数,可知除了T 5外,其他各因子在第一主成分上都有着较高的荷载,说明第一主成分基本反映了这些指标的信息;而T 5在第二主成分上有较高荷载;由于前面2个主成分已经将大部分的信息提取出,所以第三主成分上各因子的荷载相对来说就小了很多。综上可知,所提取的3个主成分可以基本反映全部指标的信息。另外,从表2还可以看

出,H ,H 2,H 3,H 4

分别在各自主成分上占有近乎相等的荷载,且符号相同,与实际情况相联系,解释起来也比较合理。所以决定用3个新变量y 1,y 2,y 3代替原来的11个因变量。

将位移值d 与得到的3个主成分(y 1,y 2,y 3)进行逐步回归,其中y 1,y 2,y 3都通过了显著水平α=0.05的t 检验,被引入模型,最后得到主成分回归模型为:d =1.1922y 1+2.1723y 2-1.2605y 3+11.2317

(9)

d =-0.09607H -0.09805H 2-0.10056H 3-0.10201H 4

+0.37622T 1+1.5166T 2+0.52763T 3+1.46642T 4+1.43081T 5+0.51θ+0.71859ln θ+11.2317(10) y 1的标准差为0.036,y 2的标准差为0.039,y 3的标准差为0.081,常数项为0.082。用所建模型对往期位移量进行模拟,结果见图1

。

图1　实际观测值与回归值比较

由图1可知,模型回归值与真实测量值的拟合

度较好,精度较高,所建模型可以较好地模拟往期观测数据。

为了检验模型的预报效果,用主成分回归模型对剩下的5组位移量进行预报。由于模型中各自变量均经过标准化处理,故先将各标准化自变量还原成原变量,把标准化线性回归方程转换成一般线性回归方程,然后对剩下的6组位移值进行预报,并与实际观测值进行比较,结果见表3。可以看出,所建主成分回归模型不但可以很好地模拟往期监测数据,而且预报精度也较高,达到了亚毫米级,模型在一定时期内具有很好的预报效果,可运用于大坝安全监测中。但基于模型的时效性,应不断更新模型

才能保证模型预报的可靠性。

表3　主成分模型预报结果

期数观测值/mm

预报值/mm

残差/mm 1469.879.340.531478.928.880.041488.728.560.161498.437.940.491508.308.190.11151

8.17

8.40

-0.23

再将前145组数据直接用逐步回归的方法进行

处理,建立模型并进行预报。模型如下:d =-9.04+1.09T 4+3.65θ-3.72ln θ-0.14T 3-1.292×10-9H 4

-0.13T 1(11)结果见表4。

表4　逐步回归模型预报结果比较

期数观测值/mm

预报值/mm 残差/mm 1469.8710.14-0.271478.929.86-0.941488.728.76-0.041498.438.63-0.201508.309.15-0.85151

8.17

8.89

-0.72

综上所述,逐步回归模型只保留了显著因子,去掉了T 2、T 5、水位等因子,从某种意义上讲,是丢弃了该部分数据的信息;而主成分回归模型则不然,在保留了所有位移影响因子的情况下实现了变量的降维,信息损失较少。再者,在逐步回归模型中,位移与时效因子成正相关,与时效因子的自然对数成负相关,这样与实际情况结合起来解释会出现矛盾,而主成分回归模型没有出现此类问题。从预报角度看,主成分回归模型预报残差的绝对值的平均值为0.26mm ,逐步回归模型预报残差绝对值的平均值为0.50mm ,可见,主成分回归模型的预报精度优于逐步回归模型,完全可用于坝体位移量的预报。

3　结语

利用主成分的互不相关性建立应变量与主成分的回归,理论上达到了消除多重共线性的目的,同时实现了变量的降维。主成分回归分析方法在数据无粗差的情况下可以很好地建立大坝位移预报模型,具有良好时效性的主成分回归模型能够在一定时期内较好地预报位移量。此外,可以通过对所建模型各影响因子系数大小的考察,直观地了解各影响因子对位移量的影响程度,进一步分析变形的成因,指导大坝安全监测工作,保证大坝的安全运营。

·大坝安全监控技术·　李红祥,等　基于主成分回归的大坝位移模型

参考文献

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出版社,2002.

[5]华锡生,黄腾.精密工程测量技术及应用.南京:河海大

学出版社,2002.李红祥(1984—),男,通信作者,硕士研究生,主要研究方向:精密工程测量数据后处理。E -mail :liho ng xiang 1002@eyo u .com

Dam Displacement Model Based on Principal Component Regression

L I Hongx iang ,Y UE Dongj ie ,L I L irui (H ohai U nive rsity ,N anjing 210098,China )

A bstract :Displacement monito ring is an impo rtant jo b in safe dam ope ratio n .In the building of a dam displacement pr ediction

model ,the serious rela tivity pro blem e xists amo ng the impact facto rs ,a nd the stability of mo del coefficients is af fected .T his problem can be so lved by the me tho d o f principal component reg ression analy sis .T he principle o f principal component reg ression ana ly sis is introduced ,and then a principal component reg re ssio n model and a stepwise reg ression model a re built with dam displacement and cor rela ted facto rs o n the ba sis of mo nitoring data of a pro ject .A compariso n sho ws tha t the principal component reg ression model is better .

Key words :dam safety mo nitoring ;displacement monito ring ;principal co mpo nent reg ressio n mo del ;fo reca st

(上接第60页)

建议如下:①加强培训教育,提高观测人员的自动化监测系统应用技能;②提供必要的资金保障,深入研究自动化监测系统相关课题、项目;③定期对自动化监测系统进行详细的巡视检查,查找隐患,及时处理;④及时发现系统故障,分析研讨并总结经验;⑤创新思路,积极创建一套国内标准的资料整编分析软件,规范管理监测数据、计算成果及相应过程线。

参考文献

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观测.四川水力发电,2002,21(1):100-102,111.

[2]沈定斌,文豪.铜街子水电站大坝变形监测系统更新改造.大坝与安全,2006(5):30-33.[3]李幼木,张世东,康有成,等.安康水电站大坝变形监测

设施改造及成果分析.水电自动化与大坝监测,2007,

31(3):60-63.[4]徐伟.双标倒垂孔的施工与控制.西北水电,2007(1):58-60,72.[5]隋明日.云峰大坝真空激光准直自动测坝变形系统应用经验.水电自动化与大坝监测,2004,28(4):40-43.黄会宝(1983—),男,通信作者,主要研究方向:水电站大坝安全监测。E -mail :huang huibao 518@https://www.wendangku.net/doc/4718715130.html,

Application and Reform of Corridor Laser Automation Monitoring System of Tongjiezi Hydropower Station

HUA N G Huibao 1,LU J iabin 1,F EN G J un 1,C HE N Hong 2

(1.V alley Re pair &I nstallatio n Co .Guodian Dadu River Co .Ltd .,Leshan 614900,China ;

2.Chengdu Enginee ring Co .L td .of China Light Industry ,Cheng du 610015,China )

A bstract :T he applicatio n o f the fo rmer laser auto matio n mo nito ring sy stem of the T ongjiezi Hydr opowe r Station and ex isting

problems are introduced ,and the nece ssity of refo rm o f the system is enunciated .O n this basis ,a new sy stem is introduced in detail ,including the refor m scheme ,installa tion and debugging experie nce .T he analy sis o f data o btained by the new sy stem show s that the instability of the fo rmer sy stem reference points is effectiv ely co ntrolled ,and the new sy stem is reliable .Key words :hy dropow er statio n ;cor rido r ;lase r automatio n mo nito ring sy stem ;do uble -me ta l marks

2008,32(5)　

简单线性回归模型

第二章 简单线性回归模型 一、单项选择题 1．影响预测误差的因素有（ ） A ．置信度 B ．样本容量 C ．新解释变量X 0偏离解释变量均值的程度 D ．如果给定值X 0等于X 的均值时，置信区间越长越好。 2．OLS E 的统计性质（ ） A ．线性无偏性 B ．独具最小方差性 C ．线性有偏 D ．β∧ 是β的一致估计 3．OLSE 的基本假定（ ） A ．解释变量非随机 B ．零均值 C ．同方差 D ．不自相关 4.F 检验与拟合优度指标之间的关系( ) A ． 21111n p p R --?? ?- ?-?? B ． 21111n p p R --?? ?- ?-?? C ． 2111n p p R -???- ?-?? D ． 2111n p p R -???- ?-?? 5．相关分析和回归分析的共同点( ) A ．都可表示程度和方向 B ．必须确定解释(自)变量和被解释(因)变量 C ．不用确定解释(自)变量和被解释(因)变量 D ．都研究变量间的统计关系 6．OLS E 的基本假设有（ ） A ．解释变量是随机的 B ．随机误差项的零均值假设

C ．随机误差项同方差假设 D ．随机误差项线性相关假设 7．与 2 ()() 1 ()1i i i n x x y y i n x x i - --==∑∑ 等价的式子是（ ） A ．2 2 1()1i i i n x y nx y i n x n x i -=-=∑∑ B ．2()1()1i i i n x x y i n x x i --==∑∑ C ．2()1()1i i i n x x x i n x x i -=-=∑∑ D ．xy xx L L 8．下列等式正确的是（ ） A ．SSR=SST+SSE B ．SST=SSR+SSE C ．SSE=SSR+SST D ．SST=SST ×SSE 9．无偏估计量i β的方差是（ ） A ． 2 1 () n j j X X σ=-∑ B ． 2 2 1 ()n j j X X σ=-∑ C ． 2 () n j j X X σ=-∑

多元线性回归模型的案例分析

1. 表1列出了某地区家庭人均鸡肉年消费量Y 与家庭月平均收入X ，鸡肉价格P 1，猪肉价格P 2与牛肉价格P 3的相关数据。 年份 Y/千 克 X/ 元 P 1/(元/千克) P 2/(元/千克) P 3/(元/千克) 年份 Y/千克 X/元 P 1/(元/ 千克) P 2/(元/ 千克) P 3/(元/千克) 1980 2.78 397 4.22 5.07 7.83 1992 4.18 911 3.97 7.91 11.40 1981 2.99 413 3.81 5.20 7.92 1993 4.04 931 5.21 9.54 12.41 1982 2.98 439 4.03 5.40 7.92 1994 4.07 1021 4.89 9.42 12.76 1983 3.08 459 3.95 5.53 7.92 1995 4.01 1165 5.83 12.35 14.29 1984 3.12 492 3.73 5.47 7.74 1996 4.27 1349 5.79 12.99 14.36 1985 3.33 528 3.81 6.37 8.02 1997 4.41 1449 5.67 11.76 13.92 1986 3.56 560 3.93 6.98 8.04 1998 4.67 1575 6.37 13.09 16.55 1987 3.64 624 3.78 6.59 8.39 1999 5.06 1759 6.16 12.98 20.33 1988 3.67 666 3.84 6.45 8.55 2000 5.01 1994 5.89 12.80 21.96 1989 3.84 717 4.01 7.00 9.37 2001 5.17 2258 6.64 14.10 22.16 1990 4.04 768 3.86 7.32 10.61 2002 5.29 2478 7.04 16.82 23.26 1991 4.03 843 3.98 6.78 10.48 （1） 求出该地区关于家庭鸡肉消费需求的如下模型： 01213243ln ln ln ln ln Y X P P P u βββββ=+++++ （2） 请分析，鸡肉的家庭消费需求是否受猪肉及牛肉价格的影响。 先做回归分析，过程如下： 输出结果如下：

主成分回归多重共线性

实验八:主成分回归 实验题目:对例5、5的Hald水泥问题用主成分方法建立模型,并与其她方法的结果进行比较。例5、5如下:本例为回归经典的Hald水泥问题。某种水泥在凝固时放出的热量y(卡/克,cal/g)与水泥中的四种化学成分的含量(%)有关,这四种化学成分分别就是x1铝酸三钙(3CaO、Al2O3),x2硅酸三钙(3CaO、SiO2),x3铁铝酸四钙(4CaO、Al2O3、Fe2O3),x4硅酸三钙(2CaO、SiO2)。现观测到13组数据,如表5-3所示。 实验目的: SPSS输出结果及答案: 一、主成分法: 多重共线性诊断:

N 13 13 13 13 13 **、在、01 水平(双侧)上显著相关。 由表可知,x1,x2,x4的相关性都比较大,较接近,所以存在多重共线性 主成分回归: 解释的总方差 成份 初始特征值提取平方与载入 合计方差的 % 累积 % 合计方差的 % 累积 % 1 2、236 55、893 55、893 2、236 55、893 55、893 2 1、576 39、402 95、294 1、576 39、402 95、294 3 、187 4、665 99、959 、187 4、665 99、959 4 、002 、041 100、000 、002 、041 100、000 提取方法:主成份分析。 输出结果显示有四个特征根,最大的就是λ1=2、236,最小的就是λ4=0、002。 方差百分比显示第一个主成分Factor1的方差百分比近56%的信息量;前两个主成 分累计包含近95、3%的信息量。因此取两个主成分就已经足够。 由于前两个主成分的方差累计已经达到95、3%,故只保留前两个主成分。 成份矩阵a 成份 1 2 3 4 x1 、712 -、639 、292 、010 x2 、843 、520 -、136 、026 x3 -、589 、759 、275 、011 x4 -、819 -、566 -、084 、027 提取方法:主成分 a.已提取了 4 个成份。 由解释的总方差表中累计贡献性知,f1与f2的累计贡献性就在85%~95%之间。所以主成分取f1,f2。 得到因子得分的数值,并对其进行处理:sqrt(2、236)* FAD1_1, sqrt(1、576)* FAD2_1可以得出主成分表(f1 f2)。

经典线性回归模型

2 经典线性回归模型 §2.1 概念与记号 1．线性回归模型是用来描述一个特定变量y 与其它一些变量x 1，…，x p 之间的关系。 2． 称特定变量y 为因变量 （dependent variable ）、 被解释变量 （explained variable ）、 响应变量（response variable ）、被预测变量（predicted variable ）、回归子 （regressand ）。 3．称与特定变量相关的其它一些变量x 1，…，x p 为自变量（independent variable ）、 解释变量（explanatory variable ）、控制变量（control variable ）、预测变量 （predictor variable ）、回归量（regressor ）、协变量（covariate ）。 4．假定我们观测到上述这些变量的n 组值：( ) ip i i x x y , , , 1 L (i=1，…，n)。称 这n 组值为样本（sample ）或数据（data ）。 §2.2 经典线性回归模型的假定 假定 2.1（线性性(linearity)） i ip p i i x x y e b b b + + + + = L 1 1 0 (i=1，…，n)。 （2.1） 称方程（2.1）为因变量y 对自变量x 1，…，x p 的线性回归方程（linear regression equation ），其中 ( ) p ， k k , , 1 0 L = b 是待估的未知参数（unknown parameters ）， ( ) n i i , , 1 L = e 是满足一定限制条件的无法观测的误差项（unobserved error term ） 。称自 变量的函数 ip p i x x b b b + + + L 1 1 0 为回归函数（regression function ）或简称为回归 （regression ）。称 0 b 为回归的截距(ntercept)，称 ( ) p k k , , 1 L = b 为自变量的回归系数 （regression coefficients ） 。某个自变量的回归系数表示在其它条件保持不变的情况下，

非线性回归分析

SPSS—非线性回归(模型表达式)案例解析 2011-11-16 10:56 由简单到复杂，人生有下坡就必有上坡，有低潮就必有高潮的迭起，随着SPSS 的深入学习，已经逐渐开始走向复杂，今天跟大家交流一下，SPSS非线性回归，希望大家能够指点一二！ 非线性回归过程是用来建立因变量与一组自变量之间的非线性关系，它不像线性模型那样有众多的假设条件，可以在自变量和因变量之间建立任何形式的模型非线性，能够通过变量转换成为线性模型——称之为本质线性模型，转换后的模型，用线性回归的方式处理转换后的模型，有的非线性模型并不能够通过变量转换为线性模型，我们称之为：本质非线性模型 还是以“销售量”和“广告费用”这个样本为例，进行研究，前面已经研究得出：“二次曲线模型”比“线性模型”能够更好的拟合“销售量随着广告费用的增加而呈现的趋势变化”，那么“二次曲线”会不会是最佳模型呢？ 答案是否定的，因为“非线性模型”能够更好的拟合“销售量随着广告费用的增加而呈现的变化趋势” 下面我们开始研究： 第一步：非线性模型那么多，我们应该选择“哪一个模型呢？” 1：绘制图形，根据图形的变化趋势结合自己的经验判断，选择合适的模型 点击“图形”—图表构建程序—进入如下所示界面：

点击确定按钮，得到如下结果：

放眼望去, 图形的变化趋势，其实是一条曲线，这条曲线更倾向于"S" 型曲线，我们来验证一下，看“二次曲线”和“S曲线”相比，两者哪一个的拟合度更高！ 点击“分析—回归—曲线估计——进入如下界面

在“模型”选项中，勾选”二次项“和”S" 两个模型，点击确定，得到如下结果： 通过“二次”和“S “ 两个模型的对比，可以看出S 模型的拟合度明显高于

简单线性回归分析思考与练习参考答案

第10章 简单线性回归分析 思考与练习参考答案 一、最佳选择题 1．如果两样本的相关系数21r r =，样本量21n n =，那么（ D ）。 A. 回归系数21b b = B ．回归系数12b b < C. 回归系数21b b > D ．t 统计量11r b t t = E. 以上均错 2．如果相关系数r =1，则一定有（ C ）。 A ．总SS =残差SS B ．残差SS =回归 SS C ．总SS =回归SS D ．总SS ＞回归SS E. 回归MS =残差MS 3．记ρ为总体相关系数，r 为样本相关系数，b 为样本回归系数，下列（ D ）正确。 A ．ρ=0时，r =0 B ．|r |＞0时，b ＞0 C ．r ＞0时，b ＜0 D ．r ＜0时，b ＜0 E. |r |=1时，b =1 4．如果相关系数r =0，则一定有（ D ）。 A ．简单线性回归的截距等于0 B ．简单线性回归的截距等于Y 或X C ．简单线性回归的残差SS 等于0 D ．简单线性回归的残差SS 等于SS 总 E ．简单线性回归的总SS 等于0 5．用最小二乘法确定直线回归方程的含义是（ B ）。 A ．各观测点距直线的纵向距离相等 B ．各观测点距直线的纵向距离平方和最小 C ．各观测点距直线的垂直距离相等 D ．各观测点距直线的垂直距离平方和最小 E ．各观测点距直线的纵向距离等于零 二、思考题 1．简述简单线性回归分析的基本步骤。 答：① 绘制散点图，考察是否有线性趋势及可疑的异常点；② 估计回归系数；③ 对总体回归系数或回归方程进行假设检验；④ 列出回归方程，绘制回归直线；⑤ 统计应用。 2．简述线性回归分析与线性相关的区别与联系。

案例分析报告(一元线性回归模型)

案例分析报告（2014——2015学年第一学期） 课程名称：预测与决策 专业班级：电子商务1202 学号： 2204120202 学生姓名：陈维维 2014 年 11月

案例分析（一元线性回归模型） 我国城镇居民家庭人均消费支出预测 一、研究目的与要求 居民消费在社会经济的持续发展中有着重要的作用，居民合理的消费模式和居民适度的消费规模有利于经济持续健康的增长，而且这也是人民生活水平的具体体现。从理论角度讲，消费需求的具体内容主要体现在消费结构上，要增加居民消费，就要从研究居民消费结构入手，只有了解居民消费结构变化的趋势和规律，掌握消费需求的热点和发展方向，才能为消费者提供良好的政策环境，引导消费者合理扩大消费，才能促进产业结构调整与消费结构优化升级相协调，才能推动国民经济平稳、健康发展。例如，2008年全国城镇居民家庭平均每人每年消费支出为11242.85元，最低的青海省仅为人均8192.56元，最高的上海市达人均19397.89元，上海是黑龙江的2.37倍。为了研究全国居民消费水平及其变动的原因，需要作具体的分析。影响各地区居民消费支出有明显差异的因素可能很多，例如，零售物价指数、利率、居民财产、购物环境等等都可能对居民消费有影响。为了分析什么是影响各地区居民消费支出有明显差异的最主要因素，并分析影响因素与消费水平的数量关系，可以建立相应的计量经济模型去研究。 二、模型设定 我研究的对象是各地区居民消费的差异。居民消费可分为城镇居民消费和农村居民消费，由于各地区的城镇与农村人口比例及经济结构有较大差异，最具有直接对比可比性的是城市居民消费。而且，由于各地区人口和经济总量不同，只能用“城镇居民每人每年的平均消费支出”来比较，而这正是可从统计年鉴中获得数据的变量。 所以模型的被解释变量Y选定为“城镇居民每人每年的平均消费支出”。 因为研究的目的是各地区城镇居民消费的差异，并不是城镇居民消费在不同时间的变动，所以应选择同一时期各地区城镇居民的消费支出来建立模

多元线性回归模型公式().docx

二、多元线性回归模型 在多要素的地理环境系统中，多个（多于两个）要素之间也存在着相互影响、相互关联的情况。因此，多元地理回归模型更带有普遍性的意义。 （一）多元线性回归模型的建立 假设某一因变量 y 受 k 个自变量 x 1, x 2 ,..., x k 的影响，其 n 组观测值为（ y a , x 1 a , x 2 a ,..., x ka ）， a 1,2,..., n 。那么，多元线性回归模型的结构形式为： y a 0 1 x 1a 2 x 2 a ... k x ka a （） 式中： 0 , 1 ,..., k 为待定参数； a 为随机变量。 如果 b 0 , b 1 ,..., b k 分别为 0 , 1 , 2 ..., k 的拟合值，则回归方程为 ?= b 0 b 1x 1 b 2 x 2 ... b k x k （） 式中： b 0 为常数； b 1, b 2 ,..., b k 称为偏回归系数。 偏回归系数 b i （ i 1,2,..., k ）的意义是，当其他自变量 x j （ j i ）都固定时，自变量 x i 每变 化一个单位而使因变量 y 平均改变的数值。 根据最小二乘法原理， i （ i 0,1,2,..., k ）的估计值 b i （ i 0,1,2,..., k ）应该使 n 2 n 2 Q y a y a y a b 0 b 1 x 1a b 2 x 2a ... b k x ka min （） a 1 a 1 有求极值的必要条件得 Q n 2 y a y a b 0 a 1 （） Q n 2 y a y a x ja 0( j 1,2,..., k) b j a 1 将方程组（）式展开整理后得：

经典线性回归模型的诊断与修正

经典线性回归模型的诊断与修正下表为最近20年我国全社会固定资产投资与GDP的统计数据：1 年份国内生产总值（亿元）GDP 全社会固定资产投资（亿元）PI 1996 71813.6 22913.5 1997 79715 24941.1 1998 85195.5 28406.2 1999 90564.4 29854.7 2000 100280.1 32917.7 2001 110863.1 37213.49 2002 121717.4 43499.91 2003 137422 55566.61 2004 161840.2 70477.43 2005 187318.9 88773.61 2006 219438.5 109998.16 2007 270232.3 137323.94 2008 319515.5 172828.4 2009 349081.4 224598.77 2010 413030.3 251683.77 2011 489300.6 311485.13 2012 540367.4 374694.74 2013 595244.4 446294.09 1数据来源于国家统计局网站年度数据

1、普通最小二乘法回归结果如下： 方程初步估计为： GDP=75906.54+1.1754PI (32.351) R2=0.9822F=1046.599 DW=0.3653 2、异方差的检验与修正 首先，用图示检验法，生成残差平方和与解释变量PI的散点图如下：

从上图可以看出，残差平方和与解释变量的散点图主要分布在图形的下半部分，有随PI的变动增大的趋势，因此，模型可能存在异方差。但是否确定存在异方差，还需作进一步的验证。 G-Q检验如下： 去除序列中间约1/4的部分后，1996-2003年的OLS估计结果如下所示：

线性回归模型的研究毕业论文

线性回归模型的研究毕业论文 1 引言 回归分析最早是由19世纪末期高尔顿（Sir Francis Galton）发展的。1855年，他发表了一篇文章名为“遗传的身高向平均数方向的回归”，分析父母与其孩子之间身高的关系，发现父母的身高越高或的其孩子也越高，反之则越矮。他把儿子跟父母身高这种现象拟合成一种线性关系。但是他还发现了个有趣的现象，高个子的人生出来的儿子往往比他父亲矮一点更趋向于平均身高，矮个子的人生出来的儿子通常比他父亲高一点也趋向于平均身高。高尔顿选用“回归”一词，把这一现象叫做“向平均数方向的回归”。于是“线形回归”的术语被沿用下来了。 回归分析中，当研究的因果关系只涉及因变量和一个自变量时，叫做一元回归分析；当研究的因果关系涉及因变量和两个或两个以上自变量时，叫做多元回归分析。此外，回归分析中，又依据描述自变量与因变量之间因果关系的函数表达式是线性的还是非线性的，分为线性回归分析和非线性回归分析。按照参数估计方法可以分为主成分回归、偏最小二乘回归、和岭回归。 一般采用线性回归分析，由自变量和规定因变量来确定变量之间的因果关系，从而建立线性回归模型。模型的各个参数可以根据实测数据解。接着评价回归模型能否够很好的拟合实际数据；如果不能够很好的拟合，则重新拟合；如果能很好的拟合，就可以根据自变量进行下一步推测。 回归分析是重要的统计推断方法。在实际应用中，医学、农业、生物、林业、金融、管理、经济、社会等诸多方面随着科学的发展都需要运用到这个方法。从而推动了回归分析的快速发展。 2 回归分析的概述 2.1 回归分析的定义 回归分析是应用极其广泛的数据分析方法之一。回归分析（regression analysis)是确定两种或两种以上变数间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。 2.2 回归分析的主要容

一元线性回归模型习题及答案.doc

一元线性回归模型 一、单项选择题 1、变量之间的关系可以分为两大类__________。A A 函数关系与相关关系 B 线性相关关系和非线性相关关系 C 正相关关系和负相关关系 D 简单相关关系和复杂相关关系 2、相关关系是指__________。D A 变量间的非独立关系 B 变量间的因果关系 C 变量间的函数关系 D 变量间不确定性的依存关系 3、进行相关分析时的两个变量__________。A A 都是随机变量 B 都不是随机变量 C 一个是随机变量，一个不是随机变量 D 随机的或非随机都可以 4、表示x 和y 之间真实线性关系的是__________。C A 01???t t Y X ββ=+ B 01()t t E Y X ββ=+ C 01t t t Y X u ββ=++ D 01t t Y X ββ=+ 5、参数β的估计量?β 具备有效性是指__________。B A ?var ()=0β B ?var ()β为最小 C ?()0β β－＝ D ?()ββ－为最小 6、对于01??i i i Y X e ββ=++，以σ?表示估计标准误差，Y ?表示回归值，则__________。B A i i ??0Y Y 0σ∑ ＝时，（－）＝ B 2 i i ??0Y Y σ∑＝时，（－）＝0 C i i ??0Y Y σ∑＝时，（－）为最小 D 2 i i ??0Y Y σ∑＝时，（－）为最小 7、设样本回归模型为i 01i i ??Y =X +e ββ+，则普通最小二乘法确定的i ?β的公式中，错误的是__________。D A ()()()i i 1 2 i X X Y -Y ?X X β--∑∑＝ B ()i i i i 1 2 2 i i n X Y -X Y ?n X -X β∑∑∑∑∑＝ C i i 1 2 2 i X Y -nXY ?X -nX β∑∑ ＝ D i i i i 1 2 x n X Y -X Y ?βσ ∑∑∑＝ 8、对于i 01i i ??Y =X +e ββ+，以 ?σ表示估计标准误差，r 表示相关系数，则有__________。D A ?0r=1σ ＝时， B ?0r=-1σ ＝时， C ?0r=0σ ＝时， D ?0r=1r=-1σ ＝时，或 9、产量（X ，台）与单位产品成本（Y ，元/台）之间的回归方程为?Y 356 1.5X -＝，这说明__________。D

简单线性回归模型练习题

第二章 简单线性回归模型练习题 一、术语解释 1 解释变量 2 被解释变量 3 线性回归模型 4 最小二乘法 5 方差分析 6 参数估计 7 控制 8 预测 二、填空 1 在经济计量模型中引入反映（ ）因素影响的随机扰动项t ξ，目的在于使模型更符合（ ）活动。 2 在经济计量模型中引入随机扰动项的理由可以归纳为如下几条：（1）因为人的行为的（ ）、社会环境与自然环境的（ ）决定了经济变量本身的（ ）；（２）建立模型时其他被省略的经济因素的影响都归入了（ ）中；（３）在模型估计时，（ ）与归并误差也归入随机扰动项中；（4）由于我们认识的不足，错误的设定了（ ）与（ ）之间的数学形式，例如将非线性的函数形式设定为线性的函数形式，由此产生的误差也包含在随机扰动项中了。 3 （ ）是因变量离差平方和，它度量因变量的总变动。就因变量总变动的变异来源看，它由两部分因素所组成。一个是自变量，另一个是除自变量以外的其他因素。（ ）是拟合值的离散程度的度量。它是由自变量的变化引起的因变量的变化，或称自变量对因变量变化的贡献。（ ）是度量实际值与拟合值之间的差异，它是由自变量以外的其他因素所致，它又叫残差或剩余。 4 回归方程中的回归系数是自变量对因变量的（ ）。某自变量回归系数β的意义，指的是该自变量变化一个单位引起因变量平均变化（ ）个单位。 5 模型线性的含义，就变量而言，指的是回归模型中变量的（ ）；就参数而言，指的是回归模型中的参数的（ ）；通常线性回归模型的线性含义是就（ ）而言的。 6 样本观察值与回归方程理论值之间的偏差，称为（ ），我们用残差估计线性模型中的（ ）。 三、简答题 1 在线性回归方程中，“线性”二字如何理解 2 用最小二乘法求线性回归方程系数的意义是什么 3 一元线性回归方程的基本假设条件是什么 4 方差分析方法把数据总的平方和分解成为两部分的意义是什么 5 试叙述t 检验法与相关系数检验法之间的联系。 6 应用线性回归方程控制和预测的思想。 7 线性回归方程无效的原因是什么 8 回归分析中的随机误差项i ε有什么作用它与残差项t e 有何区别

主成分分析原理

第七章主成分分析 （一）教学目的 通过本章的学习，对主成分分析从总体上有一个清晰地认识，理解主成分分析的基本思想和数学模型，掌握用主成分分析方法解决实际问题的能力。 （二）基本要求 了解主成分分析的基本思想，几何解释，理解主成分分析的数学模型，掌握主成分分析方法的主要步骤。 （三）教学要点 1、主成分分析基本思想，数学模型，几何解释 2、主成分分析的计算步骤及应用 （四）教学时数 3课时 （五）教学内容 1、主成分分析的原理及模型 2、主成分的导出及主成分分析步骤 在实际问题中，我们经常会遇到研究多个变量的问题，而且在多数情况下，多个变量之间常常存在一定的相关性。由于变量个数较多再加上变量之间的相关性，势必增加了分析问题的复杂性。如何从多个变量中综合为少数几个代表性变量，既能够代表原始变量的绝大多数信息，又互不相关，并且在新的综合变量基础上，可以进一步的统计分析，这时就需要进行主成分分析。 第一节主成分分析的原理及模型 一、主成分分析的基本思想与数学模型 （一）主成分分析的基本思想 主成分分析是采取一种数学降维的方法，找出几个综合变量来代替原来众多的变量，使这些综合变量能尽可能地代表原来变量的信息量，而且彼此之间互不相关。这种将把多个变量化为少数几个互相无关的综合变量的统计分析方法就叫做主成分分析或主分量分析。

主成分分析所要做的就是设法将原来众多具有一定相关性的变量，重新组合为一组新的相互无关的综合变量来代替原来变量。通常，数学上的处理方法就是将原来的变量做线性组合，作为新的综合变量，但是这种组合如果不加以限制，则可以有很多，应该如何选择呢？如果将选取的第一个线性组合即第一个综合变量记为1F ，自然希望它尽可能多地反映原来变量的信息，这里“信息”用方差来测量，即希望)(1F Var 越大，表示1F 包含的信息越多。因此在所有的线性组合中所选取的1F 应该是方差最大的，故称1F 为第一主成分。如果第一主成分不足以代表原来p 个变量的信息，再考虑选取2F 即第二个线性组合，为了有效地反映原来信息，1F 已有的信息就不需要再出现在2F 中，用数学语言表达就是要求0),(21=F F Cov ，称2F 为第二主成分，依此类推可以构造出第三、四……第p 个主成分。 （二）主成分分析的数学模型 对于一个样本资料，观测p 个变量p x x x ,,21，n 个样品的数据资料阵为： ??????? ??=np n n p p x x x x x x x x x X 21 222 21112 11()p x x x ,,21= 其中：p j x x x x nj j j j ,2,1,21=?????? ? ??= 主成分分析就是将p 个观测变量综合成为p 个新的变量（综合变量），即 ???????+++=+++=+++=p pp p p p p p p p x a x a x a F x a x a x a F x a x a x a F 22112222121212121111 简写为： p jp j j j x x x F ααα+++= 2211 p j ,,2,1 = 要求模型满足以下条件：

(完整word版)多元线性回归模型案例分析

多元线性回归模型案例分析 ——中国人口自然增长分析一·研究目的要求 中国从1971年开始全面开展了计划生育,使中国总和生育率很快从1970年的5.8降到1980年2.24,接近世代更替水平。此后，人口自然增长率（即人口的生育率）很大程度上与经济的发展等各方面的因素相联系，与经济生活息息相关，为了研究此后影响中国人口自然增长的主要原因，分析全国人口增长规律，与猜测中国未来的增长趋势，需要建立计量经济学模型。 影响中国人口自然增长率的因素有很多，但据分析主要因素可能有：（1）从宏观经济上看，经济整体增长是人口自然增长的基本源泉；（2）居民消费水平，它的高低可能会间接影响人口增长率。(3)文化程度，由于教育年限的高低，相应会转变人的传统观念，可能会间接影响人口自然增长率（4）人口分布，非农业与农业人口的比率也会对人口增长率有相应的影响。 二·模型设定 为了全面反映中国“人口自然增长率”的全貌，选择人口增长率作为被解释变量，以反映中国人口的增长；选择“国名收入”及“人均GDP”作为经济整体增长的代表；选择“居民消费价格指数增长率”作为居民消费水平的代表。暂不考虑文化程度及人口分布的影响。 从《中国统计年鉴》收集到以下数据（见表1）： 表1 中国人口增长率及相关数据

设定的线性回归模型为： 1222334t t t t t Y X X X u ββββ=++++ 三、估计参数 利用EViews 估计模型的参数，方法是： 1、建立工作文件：启动EViews ，点击File\New\Workfile ，在对 话框“Workfile Range ”。在“Workfile frequency ”中选择“Annual ” (年度)，并在“Start date ”中输入开始时间“1988”，在“end date ”中输入最后时间“2005”，点击“ok ”，出现“Workfile UNTITLED ”工作框。其中已有变量：“c ”—截距项 “resid ”—剩余项。在“Objects ”菜单中点击“New Objects”，在“New Objects”对话框中选“Group”，并在“Name for Objects”上定义文件名，点击“OK ”出现数据编辑窗口。 年份 人口自然增长率 （%。） 国民总收入（亿元） 居民消费价格指数增长 率（CPI ）% 人均GDP （元） 1988 15.73 15037 18.8 1366 1989 15.04 17001 18 1519 1990 14.39 18718 3.1 1644 1991 12.98 21826 3.4 1893 1992 11.6 26937 6.4 2311 1993 11.45 35260 14.7 2998 1994 11.21 48108 24.1 4044 1995 10.55 59811 17.1 5046 1996 10.42 70142 8.3 5846 1997 10.06 78061 2.8 6420 1998 9.14 83024 -0.8 6796 1999 8.18 88479 -1.4 7159 2000 7.58 98000 0.4 7858 2001 6.95 108068 0.7 8622 2002 6.45 119096 -0.8 9398 2003 6.01 135174 1.2 10542 2004 5.87 159587 3.9 12336 2005 5.89 184089 1.8 14040 2006 5.38 213132 1.5 16024

主成分分析及二次回归分析的

基于主成分分析及二次回归分析的城市生活垃圾热值建模 1. 引言 随着人们经济水平的提高、环保意识的增强、环保法规日益严格和国家垃圾处理产业化政策的实施，垃圾填埋处理的弊端将引起重视、运营费用将大大增加，而垃圾焚烧处理的优势将逐渐呈现出来并最终获得人们的认可。以城市生活垃圾为燃料而建立垃圾电站进行电力生产，很好的实现了生活垃圾的无害化、资源化利用。 而我国的城市生活垃圾成分复杂，用作为燃料时稳定性较差，因此分析垃圾的成分、计算垃圾的热值模型是垃圾焚烧发电的工艺设计和运营管理中必不可少的基础性工作。 因为我国不同地区人们生活习惯及生活条件差异较大，导致城市生活垃圾成分也存在很大的地域性差异，因此，本文以深圳市为例，对深圳市宝安区的生活垃圾采样数据进行分析，并建立其计算模型。 2. 回归分析及主成分分析理论 2.1. 回归分析 回归分析是一种应用极为广泛的数量分析方法。它用于分析事物之间的统计关系，通过回归方程的形式描述和反应这种关系。 2.2. 一般回归模型 如果变量与随机p 变量y 之间存在着相关关系，通常就意味着当x , x ....x 1 2 p x , x ....x取定值后y 便有相应的概率分布与之对应，其概率模型为： = ( , ... ) +e （2-1）1 2 p y f x x x其中p为称自变量，y 称为因变量，为自变量的确定性关系，ε表示x , x ....x 1 2 ( , .... ) 1 2 p f x x x随机误差。 2.3. 线性回归模型 回归模型分为线性回归模型和非线性回归模型，线性回归又有一元线性回归和多元线性回归之分。当变量之间的关系是线性关系的模型都称为线性回归模 型，否则就称之为非线性回归模型。当概率模型（2-1）中的回归函数为线性函数时，有： = b + b + b +e （2-2）p p y x ... x 0 1 1其中βi 是p+1 个未知参数，β0 称为回归常数，β1...βp 称为回归系数。 2.4. 主成分分析 上述的线性回归模型的应用前提是作为自变量的各指标之间相互独立，即不

主成分分析法概念及例题.doc

主成分分析法 主成分分析（principal components analysis，PCA）又称：主分量分析，主成分回归分析法 [编辑] 什么是主成分分析法 主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标。 在统计学中，主成分分析（principal components analysis,PCA）是一种简化数据集的技术。它是一个线性变换。这个变换把数据变换到一个新的坐标系统中，使得任何数据投影的第一大方差在第一个坐标(称为第一主成分)上，第二大方差在第二个坐标(第二主成分)上，依次类推。主成分分析经常用减少数据集的维数，同时保持数据集的对方差贡献最大的特征。这是通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分做到的。这样低阶成分往往能够保留住数据的最重要方面。但是，这也不是一定的，要视具体应用而定。 [编辑] 主成分分析的基本思想

在实证问题研究中，为了全面、系统地分析问题，我们必须考虑众多影响因素。这些涉及的因素一般称为指标，在多元统计分析中也称为变量。因为每个变量都在不同程度上反映了所研究问题的某些信息，并且指标之间彼此有一定的相关性，因而所得的统计数据反映的信息在一定程度上有重叠。在用统计方法研究多变量问题时，变量太多会增加计算量和增加分析问题的复杂性，人们希望在进行定量分析的过程中，涉及的变量较少，得到的信息量较多。主成分分析正是适应这一要求产生的，是解决这类题的理想工具。 同样，在科普效果评估的过程中也存在着这样的问题。科普效果是很难具体量化的。在实际评估工作中，我们常常会选用几个有代表性的综合指标，采用打分的方法来进行评估，故综合指标的选取是个重点和难点。如上所述，主成分分析法正是解决这一问题的理想工具。因为评估所涉及的众多变量之间既然有一定的相关性，就必然存在着起支配作用的因素。根据这一点，通过对原始变量相关矩阵内部结构的关系研究，找出影响科普效果某一要素的几个综合指标，使综合指标为原来变量的线性拟合。这样，综合指标不仅保留了原始变量的主要信息，且彼此间不相关，又比原始变量具有某些更优越的性质，就使我们在研究复杂的科普效果评估问题时，容易抓住主要矛盾。上述想法可进一步概述为：设某科普效果评估要素涉及个指标，这指标构成的维随机向量为。对作正交变换，令，其中为正交阵，的各分量是不相关的，使得的各分量在某个评估要素中的作用容易解释，这就使得我们有可能从主分量中选择主要成分，削除对这一要素影响微弱的部分，通过对主分量的重点分析，达到对原始变量进行分析的目的。的各分量是原始变量线性组合，不同的分量表示原始变量之间不同的影响关系。由于这些基本关系很可能与特定的作用过程相联系，主成分分析使我们能从错综复杂的科普评估要素的众多指标中，找出一些主要成分，以便有效地利用大量统计数据，进行科普效果评估分析，使我们在研究科普效果评估问题中，可能得到深层次的一些启发，把科普效果评估研究引向深入。 例如，在对科普产品开发和利用这一要素的评估中，涉及科普创作人数百万人、科普作品发行量百万人、科普产业化（科普示范基地数百万人）等多项指标。经过主成分分析计算，最后确定个或个主成分作为综合评价科普产品利用和开发的综合指标，变量数减少，并达到一定的可信度，就容易进行科普效果的评估。 [编辑] 主成分分析法的基本原理 主成分分析法是一种降维的统计方法，它借助于一个正交变换，将其分量相关的原随机向量转化成其分量不相关的新随机向量，这在代数上表现为将原随机向量的协方差阵变换成对角形阵，在几何上表现为将原坐标系变换成新的正交坐标系，使之指向样本点散布最开的p 个正交方向，然后对多维变量系统进行降维处理，使之能以一个较高的精度转换成低维变量系统，再通过构造适当的价值函数，进一步把低维系统转化成一维系统。 [编辑] 主成分分析的主要作用

主成分回归多重共线性

实验八：主成分回归 实验题目：对例5.5的Hald水泥问题用主成分方法建立模型，并与其他方法的结果进行比较。 例5.5如下：本例为回归经典的Hald水泥问题。某种水泥在凝固时放出的热量y（卡/克，cal/g）与水泥中的四种化学成分的含量（%）有关，这四种化学成分分别是x1铝酸三钙（3CaO.Al2O3），x2硅酸三钙（3CaO.SiO2），x3铁铝酸四钙（4CaO.Al2O3.Fe2O3），x4硅酸三钙（2CaO.SiO2）。现观测到13组数据，如表5-3所示。 表5-3 实验目的： SPSS输出结果及答案： 一、主成分法： 多重共线性诊断：

已提取了 4 个成份。 由解释的总方差表中累计贡献性知，f1和f2的累计贡献性就在85%~95%之间。所以主成分取f1,f2。

得到因子得分的数值，并对其进行处理：sqrt(2.236)*FAD1_1,sqrt(1.576)*FAD2_1可以得出 主成分表（f1 f2）。 对f1 f2进行普通最小二乘线性回归 f1=-0.643+0.081x1+0.036x2-0.062x3-0.033x4 对f2和x1x2x3x4进行回归 模型非标准化系数标准系数 t Sig. B 标准误差试用版 1 (常量) -.938 .000 -1119037.661 .000 x1 -.087 .000 -.405 -9710099.545 .000 x2 .027 .000 .330 3071727.057 .000 x3 .094 .000 .482 10459854.955 .000 x4 -.027 .000 -.359 -3177724.589 .000 a.因变量: f2 f2=-0.938-0.087x1+0.027x2+0.094x3-0.027x4

线性回归模型的研究毕业论文

毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月

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线性回归模型

线性回归模型 1.回归分析 回归分析研究的主要对象是客观事物变量之间的统计关系，它是建立在对客观事物进行大量试验和观察的基础上，用来寻找隐藏在那些看上去是不确定的现象中的统计规律性的方法。回归分析方法是通过建立模型研究变量间相互关系的密切程度、结构状态及进行模型预测的一种有效工具。 2.回归模型的一般形式 如果变量x_1,x_2,…,x_p与随机变量y之间存在着相关关系，通常就意味着每当x_1,x_2,…,x_p取定值后，y便有相应的概率分布与之对应。随机变量y与相关变量x_1,x_2,…,x_p之间的概率模型为 y = f(x_1, x_2,…,x_p) + ε（1） f(x_1, x_2,…,x_p)为变量x_1,x_2,…,x_p的确定性关系，ε为随机误差项。由于客观经济现象是错综复杂的，一种经济现象很难用有限个因素来准确说明，随机误差项可以概括表示由于人们的认识以及其他客观原因的局限而没有考虑的种种偶然因素。 当概率模型（1）式中回归函数为线性函数时，即有 y = beta_0 + beta_1*x_1 + beta_2*x_2 + …+ beta_p*x_p +ε (2) 其中，beta_0，…,beta_p为未知参数，常称它们为回归系数。当变量x个数为1时，为简单线性回归模型，当变量x个数大于1时，为多元线性回归模型。 3.回归建模的过程 在实际问题的回归分析中，模型的建立和分析有几个重要的阶段，以经济模型的建立为例：

（1）根据研究的目的设置指标变量 回归分析模型主要是揭示事物间相关变量的数量关系。首先要根据所研究问题的目的设置因变量y，然后再选取与y有关的一些变量作为自变量。通常情况下，我们希望因变量与自变量之间具有因果关系。尤其是在研究某种经济活动或经济现象时，必须根据具体的经济现象的研究目的，利用经济学理论，从定性角度来确定某种经济问题中各因素之间的因果关系。（2）收集、整理统计数据 回归模型的建立是基于回归变量的样本统计数据。当确定好回归模型的变量之后，就要对这些变量收集、整理统计数据。数据的收集是建立经济问题回归模型的重要一环，是一项基础性工作，样本数据的质量如何，对回归模型的水平有至关重要的影响。 （3）确定理论回归模型的数学形式 当收集到所设置的变量的数据之后，就要确定适当的数学形式来描述这些变量之间的关系。绘制变量y_i与x_i（i = 1,2,…,n）的样本散点图是选择数学模型形式的重要手段。一般我们把（x_i,y_i）所对应的点在坐标系上画出来，观察散点图的分布状况。如果n个样本点大致分布在一条直线的周围，可考虑用线性回归模型去拟合这条直线。 （4）模型参数的估计 回归理论模型确定之后，利用收集、整理的样本数据对模型的未知参数给出估计是回归分析的重要内容。未知参数的估计方法最常用的是普通最小二乘法。普通最小二乘法通过最小化模型的残差平方和而得到参数的估计值。即 Min RSS = ∑（y_i – hat(y_i）)^2 = 其中，hat(y_i)为因变量估计值，hat(beta_i)为参数估计值。 （5）模型的检验与修改 当模型的未知参数估计出来后，就初步建立了一个回归模型。建立回归模型的目的是应用它来研究经济问题，但如果直接用这个模型去做预测、控制和分析，是不够慎重的。因为这个模型是否真正揭示了被解释变量与解释变量之间的关系，必须通过对模型的检验才能决定。统计检验通常是对回归方程的显著性检验，以及回归系数的显著性检验，还有拟合优度的检验，随机误差项的序列相关检验，异方差性检验，解释变量的多重共线性检验等。 如果一个回归模型没有通过某种统计检验，或者通过了统计检验而没有合理的经济意义，就需要对回归模型进行修改。 （6）回归模型的运用 当一个经济问题的回归模型通过了各种统计检验，且具有合理的经济意义时，就可以运用这个模型来进一步研究经济问题。例如，经济变量的因素分析。应用回归模型对经济变量之间的关系作出了度量，从模型的回归系数可发现经济变量的结构性关系，给出相关评价的一些量化依据。 在回归模型的运用中，应将定性分析和定量分析有机结合。这是因为数理统计方法只是从事物的数量表面去研究问题，不涉及事物的规定性。单纯的表面上的数量关系是否反映事物的本质这本质究竟如何必须依靠专门学科的研究才能下定论。 Lasso 在多元线性回归中，当变量x_1,x_2,…,x_3之间有较强的线性相关性，即解释变量间出现严重的多重共线性。这种情况下，用普通最小二乘法估计模型参数，往往参数估计方差太大，使普通最小二乘的效果变得很不理想。为了解决这一问题，可以采用子集选择、压缩估计或降维法，Lasso即为压缩估计的一种。Lasso可以将一些增加了模型复杂性但与模型无关的