土木数据方法 课件2

土木工程科学数据分析方法授课内容Page:22026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件

复杂系统的科学研究往往需要收集和处理大量反映系统特征的数据信息，这类原始数据的样本数量巨大，各种指标变量众多，并带有随机性。人们需要认识和分析复杂数据的内在规律性，对高维复杂数据进行综合、变换、将其中的重要信息提取出来，方能清晰地展现系统的结构与其中元素之间的内在联系，也有助于取得正确的研究成果。这项工作的完成往往离不开统计分析，而统计软件的使用可以大大提高效率。统计分析软件实际上是算法的整合，即常用数据分析方法内置于软件内部。授课内容Page:32026/1/4Page:42026/1/4特征参数授课内容Page:52026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件

目前，常用于统计分析的软件有SPSS、Origin、Stata、SAS、Excel、Matlab等。本门教程重点介绍SPSS、Origin、Excel、Matlab授课内容Page:62026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件SPSS（StatisticalProductandServiceSolutions）,是全球公认的最优秀的数据统计分析软件包之一，SPSS在社会科学、自然科学的各个领域的数据整理和分析中都能发挥巨大作用，并已经应用于经济学、生物学、教育学、心理学、医学以及体育、工业、农业、林业、商业和金融等各个领域。SPSS的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等，具体内容包括描述统计、列联分析、总体的均值比较、相关分析、回归模型分析、聚类分析、主成分分析、时间序列分析、非参数检验等多个大类，每个类中还有多个专项统计方法。SPSS设有专门的绘图系统，可以根据使用者的需要将给出的数据绘制成各种图形，能够满足用户的不同需求。授课内容Page:72026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件操作界面授课内容Page:82026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件SPSS文件主要有SPSS数据文件和SPSS结果输出文件数据文件结果输出文件录入、编辑、整理和分析数据记录数据编辑的操作过程，呈现数据分析结果授课内容Page:92026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件

成功启动SPSS后，屏幕上就会出现【数据编辑器】窗口，如下图所示为【数据编辑器】窗口的各部分构成。授课内容Page:102026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件SPSS主要操作方式：窗口菜单方式和命令语句方式。授课内容Page:112026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件（1）操作步骤1）依次单击“文件”|“新建”|“数据”命令或“文件”|“打开”|“数据”命令，均可打开数据编辑器窗口，如下图所示。2）在变量窗口进行变量的编辑。3）在数据视图中编辑具体数据。4）保存数据并关闭数据，以待使用。授课内容Page:122026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件（2）模块解读

一个完整的SPSS数据变量结构模块包括变量名、变量类型、变量名标签、变量值标签、缺失值的定义、计量尺度以及数据的显示属性。

变量名（Name）是变量参与分析的唯一标识，定义变量结构时首先应给出每个变量的变量名，否则系统默认为var00001、var0002、var0003等。授课内容Page:132026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件SPSS的变量类型（Type）有三种：数值型、字符型和日期型。数值型变量按不同的要求分为标准型、逗号型、句号型、科学计数型、美元型和自定义货币型，系统默认的为标准数值型变量。日期型变量（Date）适用于表示日期和时间的数值类型，SPSS提供了29种日期型变量的格式供用户选择。字符型变量（String）其值由字符串组成。图2.2-8和图2.2-9所示分别为变量类型和自定义货币型定义的对话框。授课内容Page:142026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件一般当数据量较少时，我们可以直接输入的方式建立数据库；当数据库较大时，我们一般不直接在SPSS中录入，而是采用其他方式建立数据库（如Excel、Epidata），然后用SPSS直接导入的方法建成SPSS数据库。如下图所示为“数据视图”下的某数据库。授课内容Page:152026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件练习题基于SPSS对上述数据做简单分析，如求最大值、均值、最小值、分组等等。授课内容Page:162026/1/41授课内容第二章：工程数据处理常用软件授课内容Page:172026/1/41授课内容MATLAB软件简介及其操作界面MATLAB这一名字是由矩阵（Matrix）和实验室（Laboratory）的头3个字母组合而成，意为矩阵实验室，是一款商业数学软件。它主要用于数据可视化、算法开发、数据分析以及数值计算，提供了一种高级技术计算语言和交互式环境。MATLAB语言与其他计算机高级语言相比，有着以下明显的优势：1）高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；

2）具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；3）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；4）功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱、通信工具箱等），为用户提供了大量方便实用的处理工具。授课内容Page:182026/1/41授课内容MATLAB软件简介及其操作界面授课内容Page:192026/1/41授课内容MATLAB软件简介及其操作界面

单击每个子窗口右上角的

图标的“取消停靠”，可以将该子窗口从MATLAB工作界面中脱离出来，成为独立的窗口，此时MATLAB工作界面的布局会发生相应的变化。以MATILAB命令窗口为例，独立的命令窗口如下图所示。单击上图右上角的

停靠图标，可将命令窗口重新嵌入MATLAB工作界面。授课内容Page:202026/1/41授课内容MATLAB软件简介及其操作界面单击MATLAB工作界面上的“Desktop”菜单，在弹出的下拉菜单中通过勾选（或取消勾选）各选项，也可改变MATIAB工作界面布局。如果工作界面布局已经改变，通过菜单项“Desktop”→“DesktopLayout”→“Default”可恢复默认工作界面布局。授课内容Page:212026/1/41授课内容MATLAB软件简介及其操作界面“File”→“New”→“BlankM-File”授课内容Page:222026/1/41授课内容M文件程序设计M文件有两种形式，一种是脚本M文件（又称为命令M文件），另一种是函数M文件。这两种文件都是以字母m为扩展名，不同的是函数M文件的第一行必须是以字符串function开始的函数说明语句，而脚本M文件是可直接运行文件。

脚本M文件是一系列命令的集合，运行时，其中的变量保存于工作空间中。因此，它可以使用工作空间原有的变量。但反过来，不需要使用原有工作空间中的变量时，工作空间保留机制可能会造成不可预知的错误。因此，规范的脚本文件往往以clear、closeall等命令开头，以清除变量，关闭其他的图形窗口。

脚本文件名注意不要与预定义或用户自定义的函数文件重名，以免发生错误。执行脚本文件有以下几种方法。授课内容Page:232026/1/41授课内容M文件程序设计最好实操，如果允许授课内容Page:242026/1/41授课内容M函数文件最好实操，如果允许授课内容Page:252026/1/41授课内容自学授课内容Page:262026/1/41授课内容MATLAB软件中通过Princomp、cluster、classify等简单的几个命令就可以实现方差分析、回归分析、主成分分析、聚类分析、判别分析等。MATLAB软件部分数据处理功能自学授课内容Page:272026/1/41授课内容MATLAB软件部分数据处理功能授课内容Page:282026/1/41授课内容MATLAB软件部分数据处理功能授课内容Page:292026/1/41授课内容

本章简单介绍了工程数据处理常用软件SPSS统计分析软件、MATLAB软件、Origin软件和EXCEL软件，实际使用过程中应通过这些统计分析软件的一种或者几种软件相结合可以实现后面章节所涉及的数据统计分析处理工作，如基础和高级统计、误差分析