MATLAB空间面板数据模型操作介绍

MATLAB空间面板数据模型操作简介

MATLAB安装：在民主湖资源站上下载MATLAB2009a,或者2010a,按照其中

的安装说明安装MATLAB。（MATLAB较大，占用内存较大，安装的话可能也要花费

一定的时间）

一、数据布局:

首先我们说一下MATLAB处理空间面板数据时，数据文件是怎么布局的，熟悉

eviews的同学可能知道，eviews中面板数据布局是：一个省份所有年份的数据

作为一个单元（纵截面：一个时间序列），然后再排放另一个省份所有年份的数

据,依次将所有省份的数据排放完,如下图,红框中“1-94”“1-95”"1-96"

“1-97”中，1是省份的代号,94,95,96,97表示年份,eviews是将每个省份的

数据放在一起，再将所有省份堆放在一起。

忸EVie.s[Group:UNTITLEDforkfile:面源污染-…|工回区|

^0EditObjectVicwProcQuickOptionsWindowHcl;

View|Proc|Object]Print|Name|Freeze||Default▼|Sort|TransposeEdit+/-15fnpl+/-1TitleSai

obsFILMFERTIPESTIYY2j_

obsFILMFERTIPESTIYY2人

1-9415.58080359.34708.05263010,24000104.8576

1-9519.79390338.156023.8807012,69000161.0361

1-9621.54190351.105021.2837014.25400203.1765

1-9718.18590367.674011.7768016.60900275.8589

1-9818.06460360.54609.52363019.11800365.4979

1-9917.28890360.46309.82925021.39700457.8316

1-0021,48480391.428011.8959024,12200581.8709

1-0126.47260406.315011.6718026.99800728.8920

1-0236.42110435.673013.7427030.84000951.1056

1-0346.69370463.083016.9074034.892001217.452

1-0431.63520464.000017.1456041.099001689.128

1-0534.32700465.409014,6792045.993002115.356

1-0634.17840463.224014.6135052,054002709.619

1-0749.54240474.237012.6610061.274003754.503

44.09350423.266012.0148066,797004461.839

1-09、40.78410431.740012.4367070.452004963.484v

?-Qd

V।>l

Path=d:\我的文档DB=noneWF=面源污染-人均gdp/

及eviews不同，MATLAB处理空间面板数据时，面板数据的布局是（在excel

中说明）：先排放一个横截面上的数据（即某年所有省份的数据），再将不同年份

的横截面按时间顺序堆放在一起。如图：

ABC

1省份时期

211995

321995

431995

541995

651995

711996

821996

931996

1041996

1151996

1211997

1321997

1431997

1541997

1651997

17

这里需要说明的是，MATLAB中省份的序号需要及空间权重矩阵中省份一一对

应，我们一般就采用《中国统计年鉴》分地区数据中省份的排列顺序。（二阶空

间权重矩阵我会在附件中给出）。

二、数据的输入：

MATLAB及excel链接：在excel中点击“工具f加载宏f浏览”,找到MATLAB

的安装目录，一般来说，如果安装时没有修改安装路径，此安装目录为：

C:\Programfiles\MATLAB\R2009a\toolbox\exlink,点击excllink.xla即可完

成excel及MATLAB的链接。这样的话excel中的数据就可以直接导入MATLAB中

形成MATLAB的数据文件。操作完成后excel的加载宏界面如图:

加载宏0®

选中SpreadsheetLinkEX3.0.3forusewithMATLAB”即表示我们希望

excel及MATLAB实现链接。点击确定后，excel窗口如图：

红色框内选项为:

startMATLAB:表示打开MATLAB,一般来说，如果excel实现了及MATLAB的链

接，当我们打开excel时，excel会自动启动MATLAB,所以excel的打开速度很

慢。

Putmatrix：表示将excel中的数据输入MATLAB中，我们经常用的就运此项,

选中需要导入到MATLAB中的数据（就是一个矩阵），点击putmatrix即可。如:

下表是一个数据表格，那么红色框内的数据就是我们需要导入MATLAB中的数据。

14▼发1.5814

ABCDEFGH

受教百程度

就业人数

人均居民消期初人均居人均居民消（每百万人

地区时期GDP增长率期初人均GDP占总人口

费民消费费的增长率在校大学生

的比重

1A新、

2NT玄fY0pcpcOCT)cempedu

313.0310042813.0993352782.5437454862.5186089690.0251365170.52451.7882

2.5704368460.0357793560.514611.587?1

4210297894713.05422991^606216202

533.0216027162.5611013842.254975262.2176906550.0372846050.41950.7832

643.0362295442.5622928642.2755838042.2410594830.0345243210.40091.014E

75).0310042812.5010592622368867982.3151230680.0537449110.36480.晔

863.0153597552.8325089132.490844392.4275008370.0633435530.38661.217E

97).0170333392.5809249762.4449873742.3913869930.0536003810.30731.217

10810060379552751279104249679469248094051400158541760325910902

1193.0224283713.3953263932.7160739962.6434291580.0726448380.62941.8261

12100.044539762.6334684562.3823388342.2983728970.0839659370.46881.0983

1311I0503797562.5198279942.3262815312.2853935590.0408879720.48250.928?

14123.0330214452.3873898262.2657766592.2181022750.0476743830.39990.8407

151310166155482.4361626472.3035022152.2627459850.040756230.38371.082€

0561422622.4409090822.2256683252.1859659170.0397024080.40480.9547

170240749872.4996870832.2654837672.2278878440.0375959220.4170.793C

180289777052.3654879852.1989351532.1282094550.0707256970.39960.6721

171).0576661042.5211773252.2543746272.2149461360.0394284910.42011.1146

20181).0330214452.4563660332.3108372422.2618825660.0489546760.44570.9154

21191).0289777052.5682017242.3687815192.3272057370.0415757810.44840.8675

222010.0056094452.3521825182.1943291152.1724112630.0219178530.43020.781€

2321iinn?SQ7Q8i2741R97?SnS20nifi3Q927S04187n772sisnu

24221).0429690732.429752282.2460352192.1894481810.0565870390.44150.920542086

2523|11).0390173222.4166405072.2102842612.2077851020.0024991590.44150.7924

26241D.0378247512.2430380492.1337869952.1088726790.0249143160.38840.8142

27251).0056094452.3541084392.2376145132.1943726530.043241860.42830.7731

28261).0413926852.4638329892.3144385282.2379191730.0765193550.39371.1572

2927102.5415792442.264794992.234264320.030530670.37650.9074

30281-0.049878652.6314437692.4017785592.409874398-0.008095840.4040.9978

31291).0166155482.5682017242.3442017152.3350719640.009129750.38310.944

3230110421815952.4955443382.3277739692.2580014890.069772480.39590.9581

选中数据矩阵，点击putmatrix,出现如下窗口:我们需要在弹出的窗口中输入

变量名称，即我们选中并输入到MATLAB中的数据矩阵在MATLAB中是以一个变量

的形式存在，我们之后在使用时，需要调用该矩阵的某一列（后面详解）。如我

们在此输入变量名为“pc”，点击确定。

MicrosoftExcel-居民消费所有数据.xls

文件9编辑②视图9插入9格式©）工具任）数据①）窗口®）帮助

；「UV△」」二等014上0▼/「•金工▼21攵I

♦宋体

9_______________________▼9▼R/JJ冬等季古丹|%，工梵

•

•startmatlabputmatrixgetmatrixevalstringgetfigurewizardpreferences后

笈0.0310042813635398

ABCDEFGH

就业人数：

人均居民消期初人均居人均居民消

地区时期增长率期初人均GDP占总人口'

GDP费民消费费的增长率

1的比重《

2NTvOpcpcOempg

3i10.03100g/一，0人”--I

10.029781

42MicrosoftExcel

5310.02160

6410.03622

VariablenameinMATLAB确定

T-510.03100

8610.01535取消

9710.01703

10810.00603

11910.02242

121010.0445

131110.05037Yr5TyoZ7yy4zr3ZbZoib3rzrz853y355yuru4uoo7y7z

三、MATLAB窗口

此时原来已经打开的MATLAB窗口如图：

标题栏

)IATLAB7.8.0(R2009a>

菜单栏J

FileEditDebugParallel!Desktop-WindowHelp

TC~]•

Shortcuts回HowtoAdd囹What'sNe>工具栏

A

x:omniandWindowX…口？'X

o

d

uNewtoMATLAB?WatchthisVideo,seeDemos,orreX刨■倒瑜■，

t

n

~Value

u

s<900x11de

-

m

(_)

工作空间>

控制窗口CommandH…口'X

卜%化肥FERH人

Ib%农药

匡冬衣膜1.2.3次'

历史记录

%—11-8-11下午2:48-

"%—11-10-10上午10:3；

L.%一11-10-10上午10:32

>

["Start]Ready|OVK

这里我们简单介绍一下MATLAB的窗口，及很多我们见过的很多软件，如

excel,word,spss一样，MATLAB一样有标题栏、菜单栏、工具栏。

我们主要讲MATLAB的工作窗口，如图，左侧是“控制窗口”，在此可输入很

多命令，如打开某一个文件，查找函数，建立模型等等。

右侧上面是“工作空间”，一般是存储我们需要的数据文件（包括导入的原始

数据，模型模拟过程中产生的数据文件等），如我们之前导入了变量名为“pc”

的一个数据矩阵，就存放在这里，双击“pc”，就能查看该数据文件。

右侧下方是“历史记录”，你在控制窗口进行的任何一项操作都会在这里有显

示，所以当你在此需要进行原来某项操作时，其实可以点击历史窗口中相应的记

录就可。

控制窗口左侧隐藏了"currentdirectory”,这个是“当前目录”，即我们现

在所在的位置。点击“当前目录”就会以浮动的形式出现当前目录，或方便我们

查找我们需要的目录。

这是我习惯的一种桌面布局，你也可以根据需要调整，在菜单栏有一项

“Desktop"（桌面），点击desktop—desktoplayout（桌面布局），会有几种布

局形式，大家自己去看吧。

四、及MATLAB相关的重要操作

1、数据文件存储

之前我们已经将模型需要的数据作为一个变量导入并存储在MATLAB的“工作

空间”中，由于我们是处理空间面板数据,所以我们还需要导入空间权重矩阵（如

命名为“wl”），方法一样。这时我们需要将包含空间权重矩阵“wl”和所有数据

的“pc”的数据文件进行存储，方便以后调用。数据存储方法：“WorkspaceAs”,

找到存储的地址，输入文件名，就形成了后缀名为.mat的MATLAB能识别的数据

文件。

2、设置路径

MATLAB并没有自带空间计量软件包，这个需要在网上下载（我打包给你们），

当然我们也需要将操作MATLAB过程中需要的数据文件、程序等保存在某个文件

夹中。MATLAB通过调用软件包中已有的程序命令，以及自己保存的数据文件，来

实现模型的模拟。此时我们需要告诉MATLAB它的权限在哪里，即它可以在哪里

去查找这些程序、数据等（默认状况下，MATLAB只承认安装目录下文件夹中己有

的程序）。所以我们需要为MATLAB设置一条路径，让它能够使用这条路径下包含

的程序，数据。

设置路径的方法：点击“Path”，出现“setpath”窗口，如图:

.（SetPath。回区

Allchangestakeeffectimmediately.

MATLABsearchpath：

AddFolder...■d”我的文档"MATLAB

__JD：\matlab\environ-rgdp

AddwithSubfolders、D:\matlab\environment-7.21

口D：\matlab

D:\matlab\CPI

OD:\matlab\PPI

亡）U：mi@b\bmkI

_jD：\matlab\en/iron"ne空间计量

_JD：\matlab\ynvironmerJ工具箱

111D:\matlah^jplv7

二）D:\matla^\jplv7\Ucsd_garch

」D：\mffiH>\jplv7\Ucsd_garch\64-bitBinaries

QD:\matlab\jplv7\Ucsd_garch\BootStrap

Remove

CloseRevertDefaultHelp

红框下按钮“AddwithSubfolders"表示在添加路径时，在文件夹下的子目

录也被MATLAB承认，否则该文件夹下的子文件夹中的程序、数据将不能被MATLAB

识别，而不能使用。点击此按钮，选择文件夹位置，然后点击该窗口的“Save”

即可实现路径的设置。如图：我将D盘下的MATLAB文件夹及其子文件夹添加到

了MATLAB能识别的路径中，那么此文件夹中的所有及MATLAB相关的程序、数据

等都能被MATLAB识别并使用。

五、MATLAB程序一一空间计量工具箱

一般来说，我们不会在MATLAB的控制窗口一个一个的输入命令，而是在MATLAB

的白“Editor”（编辑器）中将一个完整的程序编辑完毕然后进行存储，方便以

后使用。当然我们更一般的是使用别人己经编辑好的程序，进行一定的组合和修

改来进行自己的研究。

这里先讲MATLAB的空间计量工具箱。在MATLAB官方网上下载的最新版的空间

计量工具箱的名称为：“jplv7"。如上图，我在设置路径时，该工具箱已经包含

在D盘下的MATLAB文件夹下。这时，我们可以从红框所标识的按钮找到该工具

箱,如图，左侧“currentdirectory”（当前目录）即显示该目录下所有的文件

夹，其中我们耍使用的是“spatial”，该文件夹下包含我们需要的关于空间面数

据模型相关的程序，而我们主要使用的完整程序是该文件夹下的“panel”（空间

面板）O

IATLAB7.8.0(R2009a)□OS

FileEditViewDebugParallelDesktopWindowHelp

♦0巴I』W闻为G\D:\matlab\jplv7v[.■■]匡

ShortcutsHHowtoAddHWhat'sNew

CurrentDi...“口”xCoommanaWindow川口'X?X

*♦NewaMATLAB?WatchthisViX

»clearall

Name

»odenpc.mat

pc:[900x11double]

regress

wl:[30x30double]

gibbs

graphsA

optimize

Details空间计

量模型

Selectafiletoviewdetails

/5tart]

我们可以先看一下以“demo”开头的M文件（MATLAB程序），demo即演示，

如双击打开udemoLMsarsempanel”,就会弹出该程序文件的编辑器（editor）,

点击红圈下的运行按钮，整个程序的运行结果就会显示在MATLAB的“控制窗口”

中。

CEditor-D:\>atlab\jplv7\spatial\p...

FileEditTextGoCellToolsDebugDesktop»+?X

:白巴'哈可&I©。乏］▼日》叵扈

：clI-LO+.口―^GL

1-clearall;

2

3-A=wklread('cigardemo,wkl',1,0);|

4-Wl=wklreadCSpat-Sym-US.wkl?);

5%Datasetdownloadedfromww.wiley.co.uk/l

6%SpatialweightsmatrixconstructedbyEll

六、空间面板数据模型解读

（一）空间面板数据模型建立的一般步骤是：

1、空间相关性检验：MoranTsT检验，LM检验（这是我目前知道的两种检

验方法，对于其他的一些检验如LR,Walds等本来就是用于截面空间数据空间相

关性的检验，如何推广到空间面板数据上来，我也不是很清楚，我也没找到相关

的程序，只是看到有些人做空间面板数据模型时也给出了这几种检验的结果）。

打包文件中有一个“作业”文件夹，里面有单独的LM及moran检验的M文件,

对自己的数据进行空间相关性检验可以直接使用这个程序，当然需耍修改某些东

西（后面有详解）。

2、空间模型的选择：即选择用SAR模型，还是SEM模型，同时还涉及到固定

效应和随机效应选择，以及在固定或随机效应模型中选择（地区固定、时期固定、

双固定、还是混合面板）。

LM检验的结果可以为SAR及SEM的选择提供依据（查看相关文献）。面板数据

的固定效应SAR模型直接调用“sajpanel_FE”程序，而固定效应SEM直接调用

“sem_panel_FE”程序（这些程序已经作为程序文件存在于某个子目录下）。

对于固定效应（地区固定，时间固定，双向固定，混合）的选择，其实只需要

在引用上述程序时，对某些指标进行设置。如下冬，是截取的一段面板SAR模型

的程序，其实我们可以从百分号“％”后的文字去理解这段程序在做什么。

红框中是设定模型是那种固定效应：info.model=0：表示此模型为混合模型,

即没有固定效应；info.model=l：表示此模型为地区固定效应模型；

info,model=2：表示时间固定效应模型；info.model=3：表示双向固定效应模型。

关于如何使用已有的完整程序来做自己的研究将在后面详解。

%spatialfixedeffects+spatiallylaggeddependentvariable

info.Iflag=0;%Requiredforexactresults

info.model=3;

results=sarpanelFE（y,x,W,T,info）;

5

vnajries=stty.cat（，gy'9，IgyO*9'pc，9，gpc，,，emp,'edii,，inv*,，fir，）;

prt_spnew（results,vnanes,1）;

（二）学会使用“帮助”自学空间面板数据

关于“panel”文件夹下带有demo字样的M文件，一般都是一个完整的演示

文件，可以运行，大家可以读一下。一般等号后面的语句就是对等号左边的变量

进行赋值之类的，对于任何命令，都可以在MATLAB的控制窗口输入"which命

令名”进行查找，或者直接使用MATLAB提供的帮助，看该命令是什么意思，该

怎么使用（上上图给出了帮助的位置）。下图是“帮助”窗口，在红框内输入如

“wklread”点回车即可获取“wklread”的相关解释,用法,描述,实例等等。

目前关于MATLAB用于空间面板计量方面的中文操作书我没有在网上找到，所以

也只能通过这种方法来学习“panel”下的每一个M文件到底是干什么用的。

目回区

FileEditViewGoFavoritesDesktopWindowHelp0

X

Demos

」-------

ReleaseNotes

+

Installation

+

MATLAB

+

AerospaceToolboxFunctions:Handle

+

BioinformaticsToolbox■ByCategory

+Graphics:

CommunicationsToolboxAlphabetical

+Object

ControlSystemToolbox

+ListProperties

CurveFittingToolbox

+

DataAcquisitionToolbox

+

DatabaseToolbox

+What'sNew

DatafeedToolbox

+

EconometricsToolbox

+■MATLABReleaseNotes

EmbeddedMATLAB

+

FilterDesignToolboxSummarizesnewfeatures,bug

fixa。iincradaiGGiiacptrfnr

（三）常见的命令：

1、关于胞％后面可以输入中文，对已写程序进行描述和解释，%后的文字是不

被运行的。

2、wk1read：读取后缀名为.wkl的数据文件。（wkl数据文件是MATLAB能识别

的数据文件，但具体该文件怎么形成的，我也不清楚。我一般使用的都是通过

EXCEL链接导入到MATLAB中的数据，该数据存储后后缀名为.mat,该文件的读取,

直接使用命令load,如读取名为"pc"的mat文件，直接用loadpc.mat）

3、在任何一个空间面板数据模型的程序中，首先要做的，当然是读取数据，

第二步就是对空间面板数据进行描述（也叫定义空间面板数据），同时指定被解

释变量y和解释变量x：如下图:

T=30;%numberoftimeperiods

N=30;%nu