数学地质实习指导书.doc

数学地质方法软件实习指导书编写人：许晓宏长江大学地球科学学院2006年5月使用说明本实习指导书是为了配合数学地质课程的教学所用。通过理论教学后，同学们对本科阶段的数学地质课程所学到的数学方法及原理应该有了基本的理解和掌握，在此基础上还需要通过一定的实习实验后才能够进一步加强对具体方法的应用和掌握。SPSS统计软件包是美国一家公司的产品，采用Windows平台开发，汇集的方法众多，功能极其强大，其中就包括了数学地质课程所学到的6类分析方法，因而我们选用其作为实习的工具软件。在实习过程中，要注意的是该套软件所提供的方法及其参数的选择非常丰富，因实习时间所限，我们实习时不可能全部予以掌握，同学们只要根据本实习手册所涉及的内容给以重点理解和学习即可，具体方法可根据需要任选二类进行实习。第一章 基本操作一、 软件的启动和退出点击WINDOWS初始界面左下角开始按钮程序SPSS for WindowsSPSS11.5 for Windows。启动之后出现以下SPSS软件的初始界面：在初始画面SPSS for Windows 中，提示：What would you like to do？（你想要做些什么？），有六种选择方法提供用户使用：Run the tutorial 运行自学指导Type in data 录入数据Run an existing query 运行一个已经存在的查询Create new query using Database Wizard 用数据库捕获向导建立一个查询Open an existing file Source 打开一个已存在的文件Open another type of file 打开其它类型文件Dont show this dialog in the future 以后不要再显示这个对话框软件的关闭如下所示：点击右上角File菜单中的Exit项。有时会出现以下对话框：是为了提示用户保存数据。有时对话框的内容为：Save contents of output viewer to Output1？是提示用户保存结果。菜单项快捷键项二、 数据的录入软件启动后，会显示SPSS for Windows的主界面： 数据录入区我们可以在数据录入区输入我们要处理的数据。数据录入区的列对应变量，行代表样品。如果要对变量的名字进行修改，我们则点击软件界面的左下角的第二个标签项Variable View会出现如下界面： 这时数据录入区切换为变量视图区。变量视图的列为变量的属性值。列1 Name为变量的名字。列2Type为变量的类型。单击Type项，在Type项正下方出现带省略号的灰色方框。 点击此方框会打开Variable Type（变量类型）的对话框 SPSS软件默认新变量为数值型变量。我们可以在上面的对话框里进行数据类型的变动。Comma 带逗号的数值型Dot 带原点的数值型Scientific notation 科学计数法，含有E并且显示10的指数的数值型变量。数据编辑窗口中的数值可以含有或不含有指数。E或D可在指数之前自由显示，也可仅仅显示指数。如：123、1.23E2、1.23D2、1.23E+2或1.23+2。Date 日期型Dollar 带美元符号的数值型Custom currency 自定义货币类型String 字符型列3 Label 变量标识，可设定变量的中英文标识。列4 Values 标识值。单击Values项，点击此黑框 出现Value Labels（标识值）对话框。此对话框可以对变量的值进行标识，用户可以对每个变量的值设定值标示，运用代码描述非数字型的数据(如1表示男，2表示女)。列5 Missing 变量缺失值的确定。单击Missing项，点击此灰色框出现Missing Values（缺失值对话框 No missing values 无缺失值。默认选项Discrete missing values 离散缺失值，最大可定义三种类型缺失值。Range plus one optional discrete missing values 缺失值范围加一个离散缺失值。列6 Columns 变量列宽，用户可以指定变量列的宽度。列7 Align 变量的对齐方式，可选择Left左对齐，Center居中，Right右对齐。列8 Measure 变量的量度。Scale尺度（默认）、Ordinal顺序尺度、Nominal名义尺度。Scale： 为定距离或定比的数值型变量。如年龄、收入、身高等。Ordinal：为包含一定次序的描述性分类变量。如低、中、高。顺序变量可为字符型或数值型，并且进行明确分类。 Nominal：为无序分类变量。如工作类别或公司种类。名义尺度变量可为字符型（混合型）或有明确注解的数值型（如1=男、2=女）变量。例输入好的数据：Date View显示项Variable View显示项三、 数据的保存点击File菜单的Save项保存录入数据。出现 save data as 对话框给数据文件起名。选择要把数据文件所保存的盘符对文件进行保存即可。注意不要把数据保存在C盘上。四、 数据的打开点击File菜单的Open子菜单的data项出现open file对话框选择已保存数据文件所在的路径和文件名即可。五、数据的转换在日常工作中，用户的原始数据需要整理后才能进行进一步的分析，需要先对数据进行分析前的整理。我们点击SPSS主界面的Transform菜单，可以根据用户自己的要求来选择Transform的子项对数据进行处理。Transform菜单里的子项为：Compute 计算变量Random Number Seed 随机数字种子Count 个案计数Recode 在同一变量或不同变量中进行重新编码Rank Cases 个案排序Automatic Recode 自动重新编码Create Time Series 创建时间序列Replace Missing Values 替换缺失值六、数据分析 SPSS主界面的Analyze菜单为数据分析菜单，此菜单里有18个主数据分析相，72个子菜单分析项。其中Regression子项里的Linear Regression方法、Classify子项、Date Reduction子项里的factor方法是我们学习的重点。Linear Regression 线形回归分析Classify 聚类分析（聚类分析包括Discriminant Analysis判别分析）Factor 因子分析（包括对应分析）七、绘图绘图功能模块能够简明生动、形象直观地表达统计资料。SPSS 的绘图功能很强，在统计分析过程中，用户可选择多种相应得图形，也可以直接由绘图菜单中产生，加以修饰或编辑。SPSS提供19种基本绘图类型，其能绘制35种以上图形。第二章 回归分析 本章的数据来源于石油与天然气数学地质教材P105页的例1。一、 数据录入注意数据录入完成之后要对其进行保存。二、 选定分析方法点击AnalyzeRegressionLinear Regression打开Linear Regression的主对话框。三、 参数的设置Linear Regression的主对话框如下：先将因变量y选中1、 选取因变量 然后点击此按钮将y选入Dependent下图是因变量被选中之后的情况： 如果因变量选择错误，我们可以点击Dependent对话框旁边中箭头反向的选入按钮，我们可以点击此按钮将错误的变量从Dependent对话框中剔除，对因变量进行重新选择。2、 选取自变量自变量的选取和因变量的选取过程是一致的。先选中自变量 点击此按钮将其选入 如果因变量选择错误，我们可以点击Independent对话框中的错误变量，此时选入箭头按钮反向，我们可以点击此按钮将错误的变量从Independent对话框中剔除，对因变量进行重新选择。3、 选择回归方法选择逐步回归 我们要用逐步回归的方法对数据进行分析。4、 参数设置点击此按钮打Option对话框 引入变量的F值点击此选项，对F值进行设置 剔出变量的F值 F值设定之后，如下图 F值设置完成之后点击Continue按钮。在实际工作中样品的数量远远大于变量的数量，我们一般让引入变量的F1和剔除变量的F2近似等于F。 F（1，10）= 4.96，F1=F2=F=5。但是SPSS软件要求引入变量的F1和剔出变量的F2不相等，并且F1 F2。为了和授课教材保持一致，在这里F1取5，F2取4.99。5、 结果输出参数设置完成之后，我们进行如下操作：点击OK按钮，随后结果就会输出。结果输出如下：结果也可以进行保存。保存方法和保存数据的方法一致。最后要对分析的结果进行分析。第三章 聚类分析本章的数据来源于石油与天然气数学地质教材P122的例1。1、 数据录入 Data View项Variable View项2、 选定分析方法 系统聚类 3、 参数的设置点击了Hierarchical Cluster系统聚类的选项之后，系统聚类的主对话框会出现在我们的面前。教材上的例子为Q型聚类，所以我们在这里进行的是Q型聚类分析。点击此按钮为选入进行分析的变量（指标）设置系统聚类的主对话框 此处默认为无在此点击要选入的变量 选择Q（样本）型聚类 显示图形 显示统计量聚类方法设置图形显示设置统计量设置 我们将要分析的变量选入 先点击错误选入的变量然后点击此处剔除错误选入的变量设置Statistics对话框显示凝聚顺序表点击系统聚类的主对话框的左下角Statistics按钮，打开Statistics对话框显示相似性矩阵 聚类成员 不显示聚类成员（默认） 单一聚类成员 某范围聚类成员设置好如下： 设置好后，点击Continue按钮。设置Plots对话框点击系统聚类的主对话框的下方的Plots按钮，打开Plots对话框显示数状图（默认） 显示冰挂图 显示所有聚类冰挂图（默认）冰挂图的方向垂直冰挂图水平冰挂图 在此我们选择默认选项即可。设置完成和后，点击Continue按钮。Method、Save对话框我们也选择默认。 最后我们按下系统聚类分析的主对话框右上角上的OK键，输出结果。如果结果比较理想，最好对此结果进行保存。4、 分析结果要求：看懂分析结果中的表单。个案分析摘要CasesValidMissingTotalNPercentNPercentNPercent6100.00.06100.0a Average Linkage (Between Groups)相似性矩阵Proximity MatrixCase Squared Euclidean Distance1234561.0001913.4013960.642450.313456.605201.66921913.401.000474.060869.306989.0121715.35633960.642474.060.0002018.2842274.1223767.1944450.313869.3062018.284.000159.744653.0935456.605989.0122274.122159.744.000354.0086201.6691715.3563767.194653.093354.008.000This is a dissimilarity matrix凝聚顺序摘要Agglomeration ScheduleStageCluster CombinedCoefficientsStage Cluster First AppearsNext StageCluster 1Cluster 2Cluster 1Cluster 2145159.744004216201.669004323474.060005414478.5042155122188.415430冰挂图Vertical IcicleNumber of clustersCase3 2 5 4 6 11XXXXXXXXXXX2XXX XXXXXXX3XXX XXX XXX4X X XXX XXX5X X XXX X X* * * * * * H I E R A R C H I C A L C L U S T E R A N A L Y S I S * * * * * *树状图 Dendrogram using Average Linkage (Between Groups) Rescaled Distance Cluster Combine C A S E 0 5 10 15 20 25 Label Num +-+-+-+-+-+ 4 5 1 6 2 3 第四章 判别分析本章的数据来源于石油与天然气数学地质教材P143页的例2。一、 数据录入Date View显示项Variable View显示项二、 方法的选取 此为判别分析三、 参数设置我们例子应用的是逐步判别分析分组变量，本类为c选择自变量1、变量设置判别分析的主对话框： 点击此处设置范围C为分组变量分组变量的设置： 设置好变量的判别分析主对话框：2、选择逐步判别