计量地理学上机实习指导书全

《计量地理学》实验指导书杨永国编中国矿业大学资源学院二零一五年三月说明一、该指导书所属课程《计量地理学》二、适用专业人文地理与城乡规划专业。三、实验总学时课内上机实习12学时，可根据需要增开适当的课外机时。四、各实验项目名称及学时数该门课程课内上机总学时12,具体分配如下:实验1：地理数据的统计处理2学时必做实验2：回归分析2学时必做实验3：时间序列分析2学时必做实验4：主成分分析2学时必做实验5：空间统计分析2学时必做实验6：线性规划单纯形求解方法2学时必做五、先修课程1.高等数学2.线性代数3.概率论与数理统计4.计算机程序设计语言实验1：地理数据的统计处理一、实习目的通过实验，学生学会使用EXCEL、SPSS、Matlab软件对数据作简单的统计处理。掌握这些软件进行统计分析的原理，并进行上机操作。二、实习内容地理数据统计整理的基本步骤如下：①统计分组，就是根据研究目的，按照一定的分组标志将地理数据分成若干组。②计算各组数据的频数、频率，编制统计分组表。③作分布图。实验数据如下：对于黄土高原西部地区某山区县的人工造林地调查数据进行统计整理,步骤如下:(1)以地块面积作为统计分组标志进行分组；(2)计算各组数据的频数、频率，编制成如下的统计分组表；表2.4.1某县人工造林地面积的统计分组数据分组序号1234567891011分组标志(0,1](1,2](2,3](3,4](4,5](5,6](6,7](7,8](8,9](9,10](10,11)组中值0.51.52.53.54.55.56.57.58.59.510.5频数25961362142532862602031548524频率1．445.537.8312.3314.5716.4714.9811.698.874.901.38向上累计频数25121257471724101012701473162717121736向下累计频数17361711161514791265101272646626310924(3)做出频数分布的直方图:图2.4.1频数分布柱状图(4)将上图各组的频数分布从组中值位置用折线连接起来，得到频数分布的曲线图:注：上述过程可分别在Excel、SPSS中实现，请自行练习。三、实习要求1.预习实习内容，复习有关讲课内容，事先熟悉实验过程。2.自主学习相关统计软件，分别使用这些软件对数据进行处理，观察并分析实验结果。3.实习结束，将计算结果存盘，并书写上机实习报告。实验2：回归分析（2学时）一、实习目的通过实验，学生需要了解回归分析方法的原理，掌握回归分析的方法和步骤，能够利用SPSS或Matlab软件实现建立一元线性回归模型、多元线性回归模型以及非线性回归模型。二、实习内容某省降水量(p)看做因变量，维度（y）看做自变量，建立一元线性回归模型描述两变量之间的数量关系。台站纬度(y)降雨量(p)A140.548.25A236.6193.72A335.53413.94A437.48358.6A535.43615.04A633.82752.42A735.63435.43A836.57238.55A939.7787.85A1036.05316A1134.2503.73A1235.38554.04A1335.62502.07A1434611.78A1534.38603.66回归分析的步骤如下：(1)明确变量。明确预测的具体目标，确定了因变量与自变量。(2)建立回归模型。依据自变量和因变量的历史统计资料进行计算，在此基础上建立回归分析方程，即回归分析模型。(3)进行相关分析。求出相关关系，以相关系数的大小来判断自变量和因变量的相关的程度。(4)显著性检验。回归模型建立之后，需要对模型的可信度进行检验，以鉴定模型的质量。线性回归方程的显著性检验借助F检验完成。实验结果：模型汇总模型RR方调整R方标准估计的误差1.895a.800.78595.87713a.预测变量:(常量),纬度。三．实验要求1.预习实习内容，复习有关讲课内容，事先了解SPSS和Matlab软件的使用。2.独立使用相关数据利用软件进行实际操作。3.实习结束，将计算结果存盘，并书写上机实习报告。系数a模型非标准化系数标准系数tSig.B标准误差试用版1(常量)3838.885475.1188.080.000纬度-94.92013.156-.895-7.215.000a.因变量:降雨量实验3：时间序列分析一、实习目的1、掌握进行时间序列分析的基本原理和应用要点，掌握应用SPSS软件进行时间序列分析的基本方法和步骤；2、应用SPSS针对具体目标进行时间序列分析；3、应用Excel进行季节预测。二、实习内容（一）时间序列分析的基本原理以及主要方法有：1.平滑法时间序列分析的平滑法主要有三类：（1）移动平均法设某一时间序列为y1，y2，…，yt，则t+1时刻的预测值为（4.3.13）式中:为t点的移动平均值;n称为移动时距。（2）滑动平均法其计算公式为)(121ˆ11)1(lttttltlttyyyyyyly（4.3.14）式中:tyˆ为t点的滑动平均值;l为单侧平滑时距；若l=1，则（4.3.14）式称为三点滑动平均。（3）指数平滑法①一次指数平滑（4.3.17）α为平滑系数。一般时间序列较平稳，α取值可小一些，一般取)(1ˆ1ˆ11101ntttntttnjjttyynynyyyynytyˆttnjjtjtyyyyˆ)1()1(ˆ101α∈（0.05,0.3）；若时间序列数据起伏波动比较大，则α应取较大的值，一般取α∈（0.7,0.95）。②高次指数平滑法二次指数平滑法的预测公式为（4.3.18）三次指数平滑法的预测公式为（4.3.19）（二）利用平滑法进行时间序列分析的实验步骤（1）移动平均与滑动平均的计算1、打开SPSS，输入某地区1990-2004年间粮食产量，如下表所示。年份粮食产量三点移动五点移动三点滑动五点滑动19903149.4419913303.663154.4719923010.303141.193242.4419933109.613154.473253.043263.3219943639.213141.193334.213295.8819953253.803253.043242.443453.173461.8019963466.503334.213263.323520.073618.8119973839.903453.173295.883733.693692.8919983894.663520.073461.803914.723892.7819994009.613733.693618.814052.514019.7820004253.253914.723692.894121.454075.7820014101.504052.513892.784158.214148.5820024119.884121.454019.784160.014227.0120034258.654158.214075.784260.1120044401.794160.014148.582、选择【转换—创建时间序列】，在弹出的对话框中单击【函数】下面的下拉条，选择【priormovingaverage】方法，在【跨度】中输入3、5，分别求算3点、5点移动平均，选择【centeredmovingkbayttktˆ2ˆkckbaytttktaverage】，在【跨度】中输入3、5，分别求算3点、5点滑动平均，求得结果如上表所示，对话框如图4-1所示。图4-1时间序列对话框设置（2）应用Excel进行季节预测1、在Excel中输入如下表所示旅游人数数据。年份季度t游客人数199811260.0022375.0033340.0044223.00199915275.0026412.0037352.0048231.00200019287.00210428.00311364.00412243.002、计算每季度游客人数的3点滑动平均，并使用命令“F3=D3/E3”求出1998年2季度季节性指标，将其复制，求得其他季度的季节性指标。年份季度t游客人数三次滑动平均199811260.0022375.00325.001.153833340.00312.671.087444223.00279.330.7983199915275.00303.330.906626412.00346.331.189637352.00331.671.061348231.00290.000.7966200019287.00315.330.9101210428.00359.671.1900311364.00345.001.0551412243.003、4个季节的季节性指标之和为3.9515，因此其校正系数为4/3.9515=1.01227，据此计算出校正后季节性指标，如下表所示。季度1234年份19981.15381.08740.798319990.90661.18961.06130.796620000.91011.19001.0551季节性指标0.90841.17781.06790.79753.95150.91951.19231.08100.80721.012274、分别求得游客人数的1次平滑值和2次平滑值，结果如下表所示，其中H3（283）==D3*0.2+0.8*H2=375*0.2+260*0.8=283，I3（264.6）=0.2*H3+0.8*I2=283*0.2+260*0.8，同理可以获得不同季节的1次、2次平滑值，据此求得不同季节的at、bt值。5、据此，可以算得每1季度的预测游客数。S1S2atbt260.00260.00260.00000.0000283.00264.60301.40004.6000294.40270.56318.24005.9600280.12272.47287.76801.9120279.10273.80284.39521.3248305.68280.17331.18086.3760314.94287.13342.75646.9537298.15289.33306.97452.2053295.92290.65301.19511.3181322.34296.99347.68846.3376330.67303.72357.61676.7366313.14305.61320.66611.8824322.5485296.5819324.4309386.80326.3134352.76328.1958264.93三、实习要求1.预习实习内容，复习有关讲课内容，事先熟悉实验过程。2.理解时间序列分析的原理，了解进行时间序列分析的各种方法和步骤，使用统计软件对数据进行序列分析，观察并分析实验结果。3.实习结束，将计算结果存盘，并书写上机实习报告。实验4：主成分分析（2学时）一、实习目的通过实验，学生需要了解主成分分析方法的原理，掌握主成分分析的方法和步骤，能够利用SPSS或Matlab软件进行确定主成分并对结果进行分析。二、实验内容某农业生态经济系统各区域单元的有关数据如下表：样本序号人口密度x1/(人·.km-2)人均耕地面积x2/hm2)森林覆盖率x3/%农民人均纯收入x4/(元·人-1)人均粮食产量x5(kg·人-1)经济作物占农作物播面比例x6/％耕地占土地面积比x7/％果园与林地面积之比x8/％灌溉田占耕地面积之比x9/％1363.9120.35216.101192.110295.34026.72418.4922.23126.2622141.5031.68424.3011752.350452.26032.31414.4641.45527.0663100.6951.06765.6011181.540270.12018.2660.1627.47412.4894143.7391.33633.2051436.120