空间计量学入门与GeoDa软件应用 入门教材空间计量学人门与GeoDa软件应用陈安宁著ZHEJIANG UNIVERSITY PRESS浙江大学出版社图书在版编目(G|P)数据空间计量学入门与 GeoDa软件应用/陈安宁著一杭州:浙江大学出版社,2014.10ISBN978-7-308-13837-6I.①空…Ⅱ.①陈…Ⅲ①计量学Ⅳ.①TB9中国版本图书馆CIP数据核字(2014)第210862号空间计量学人门与 GeoDa软件应用陈安宁著责任编辑伍秀芳(wxfwt(@zju.edu.cn)封面设计林智广告出版发行浙江大学出版社(杭州市天目山路148号邮政编码310007)(网址http://www.zjupress.com)排版杭州立飞图文制作有限公司印刷杭州杭新印务有限公司开本710mm×1000mm1/16印张7.5字数122千版印次2014年10月第1版2014年10月第1次印刷书号ISBN978-7-308-13837-6定价2980元版权所有翻印必究印装差错负责调换浙江大学出版社发行部联系方式:(0571)8925591;htp:/ jdxcbs. tmallcon前言前言近年来,一些出国攻读硕、博士学位的学生陆续给我寄来他们学校(人文学科)硕、博士学位的课程表或教学大纲,甚至教材。我发现西方,特别是美国学校除晢学外的人文学科普遍比较重视与计量有关的知识教授,且不少课程在国内还属空白或尚处起步阶段。其中,有一门叫“空间计量经济学”的课程相当吸引我的注意。我曾在网上做过一番调查,注意到几乎没有经济学“出身”的学院专门开设此门课程,只有极少数地理学“出身”的学院在开此门课程。为此,2012年深秋,我们特请北京大学公共管理学院博士生导师沈体雁和他的博士后张晓欢来我校做空间计量经济学讲座,受益非浅,在此深表谢意。另外,在收集资料过程中,我曾收获到郑光辉翻译安塞林的《用 GeoDa探索空间数据:工作手册》中文版,着实大大减轻了我学习和写作过程的劳动,在此本人也深表万分感谢。在我国应用经济学中,区域经济学是硕土点最多的二级学科。不过,规模大并不意味着实力强。据我所知,在我国高校中,诸如“新经济地理学”和“空间计量经济学”此类“现代化”区域经济学的基础课程普及率极低。如果长期如此,我们培养的大多数区域经济学学生将会缺少一种与国外同行交流的语言。因而,我们需要普及开设相关课程。然而,要开设“空间计量经济学”首先遇到的困难就是缺乏教材,国内至今没有一本让初学者学完后就能实践的教材。故2012年我就打算写一本入门级的空间计量经济学教材。在上述空间计量经济学讲座期间,我曾与一些外校学生交谈过,发现他们学习中遇到的最大障碍却是计算机软件的应用。诚然,今日学习“计量”与“统计”之类的课程必须要掌握一门以上有关的软件,否则,学生就会因缺乏实践,或实践中支付的劳动成本过高(假若用手工计算的话),而无法获得阶段性成就感,进而便会失去继续学习的兴趣。至于学习有关“空间计量经济学”的软件也非登天难事。像我们常见的 Matlab Stata、R语言之类的软件都有相关空间计量的软件包和工具箱(有些需要另外下载),只是国内一般大学的人文类学院很少会开设相Ill间计量学入门与cm软件应用GYONG关课程。而这些软件又因要涉及编写程序和命令等,往往造成许多文科学生“谈软色变”。不过,两年前,我发现一种可以“很傻瓜”(只需点点菜单、工具栏、左键和右键就行)处理空间计量问题的自由软件— GeoDa,很适合中国师生“快学快用”的需要。因而,我就打算写一本用 GeoDa为工具的空间计量经济学。只是在使用 GeoDa过程中,我发现这款软件不仅可以在空间计量经济学中应用,而且还可以在法学、政治学等人文学科中应用,甚至还可以在医学、地理学、植物学、土壤学、地质学、水文学和气候学等自然学科中应用。所以,我决定将教材的名称由“空间计量经济学及 GeoDa应用”改为“空间计量学及GeoDa应用”,以扩大其适用性。尽管在写作过程中自己付出了很大努力,不过因时间仓促和水平有限,预期书中仍然会存在一些尚未被发现的疏漏之处。所以,特别期待各位同仁和读者对本教材提出指正与建议,便于本教材的完善。J陈安宁,2014年夏于杭州文汇苑目录目录前言111第1章空间计量学概述1.1什么是空间计量学1.2空间计量学的发展…1.3空间计量学的应用软件介绍112341.4 GeoDa使用简介第2章数字地图操作与測2.1分位数地图22箱形地图……………………122.3百分位地图…1324标准差地图………………………………………………142.5平滑地图……………………………………………………………152.6地图的输出……………………………………………………172.7多幅地图制作……………………………………182.8选择、链接和修饰观察对象………………1829动画地图……………………21第3章数据表格处理…………………………243.1浏览与选择243.2排序263.3查询2734计算……28第4章点与多边形应用与转换∴…324.1点状“地图”文档的输入………324,2多边形“地图”文档的输入354.3底图与数据表格的链接…3744创建规则格网多边形 shape文档40空间计量学入门与 GeoDa软件应用KONGJIAN JILIANGXUE RUMEN YU GeoDa RUANJIAN YINGYONG4.5创建包含质心坐标的点文档…………………………………424.6在数据表中添加质心坐标444.7创建泰森多边形文档46附录48第5章统计图表与链接功能…5351直方图…5352箱形图575.3散点图…………………………………………………………………62543D散点图………665.5平行坐标图…56条件图7657条件地图7958统计地图81第6章空间关联性探索…846.1邻接、距离与空间权重矩阵846.2用 GeoDa处理空间权重…896.3探索性空间数据分析………………9364用 GeoDa计算莫兰指数r…………………………………96第7章空间回归模型分析………………………………1027.1空间自回归模型…………………………………………1027.2用 GeoDa处理空间自回归模型……………………………103参考文献112第1章空间计量学概述第1章空间计量学概述1.1什么是空间计量学尽管空间计量学已经发展了二三十年,不过至今尚未有一个统一的定义这里为了教学方便,我们顾名思义地给它下一个定义。空间计量学就是一门运用计量,特别是概率统计和数字地图的方法对变量之间“空间”上的“因果”关系进行定量分析的学科。与“一般”计量学的不同之处,空间计量学尤其强獅与邇调变量空间上的“自相关性”。比如,一个国家的经济发展水平,除了受本国的经济资源禀赋(如,劳动力、资本和技术等)外,还会受到周围国家经济发展水平的影响。一般计量学通常强调前者的“因果”关系,偶尔也将后者简化为等同于前者的一系列变量参与“因果”关系分析。这样得到的结果充其量也只是反映其他国家对该国经济发展的影响,而不能完整地刻画整个地区内所有国家之间空间关系因素对经济发展的“平均”相互影响关系。而空间计量学可以弥补一般计量学这种缺陷。前面一直把“因果”两个字打上引号就是要说明这里的“因果”只是在求证这些变量之间是否存在因果关系,而非确定这些变量事实上存在因果关系。为了强调“空间计量”方法的普适性,本书取名中选用了“空间计量学”词。熟悉计量经济学的读者会注意到将“ econometrics”译成“计量经济学”更多的是因为“习惯”,而非“恰当”,或“准确”(事实上,在“计量经济学”译法出现后,也有人曾经企图模仿生物中将“ biometrics”译成“生物计量学”,将“ econo-metrics”改译成“经济计量学”,但是,在已经习惯化的“计量经济学”面前,只能是“沧海一粟”和“无能为力”)。“计量经济学”与其他“×x经济学”(如,产业经济学、环境资源经济学等)有本质上的不同。其他“x×经济学”是研究xx领域的经济运行规律。相反,计量经济学并不是研究计量领域的经济运行规律,而是研究从经济领域的“经验数据资料”中,如何揭示和归纳出经济规律的“合理”技空间计量学入门与 GeoDa软件应用KONGJIAN JILIANGXUE RUMEN YU GeoDa RUANJIAN YINGYONG术。因而,它研究的对象不是经济问题,而是数学问题,是概率统计在特定领域的深化和延续。“计量经济学”中的许多方法和模型的应用也绝非仅仅局限在经济领域,往往可以扩展到其他人文科学,甚至自然科学中去。类似于有人将计量经济学分为理论计量经济学和应用计量经济学,我们这里也可以将空间计量学分为理论和应用两类。前者主要研究空间计量的理论和方法,其包括模型设立、估计、检验、相关算法分析,以及指标构建。后者主要将理论和方法通过相关软件应用到具体领域中去。为了满足国人“快学快用”的需要,本书重点放在应用计量学层面,而对理论部分只作简单介绍。1.2空间计量学的发展空间计量学根据其研究内容可以分为广义(包括传统和现代)和狭义(或现用代)两类。如果按广义内容来看,空间计量学的出现可以追溯到十七、十八世纪。它以概率论、统计学和数量地图(如等值图、点值图、分级统计图和图形统计图等)的出现为关键性标志。而从狭义内容来看,空间计量学的产生和发展只是20世纪80、90年代以后的事情。狭义(现代)空间计量学是以研究要素空间集聚(或扩散)和关联等现象(如集聚和扩散指标设立、空间“滞后”模型和空间误差模型等)为标杆性特征。现代空间计量学的诞生主要受计算机,特别是PC机的快速发展的驱动。其实,今天我们应用的许多模型并非是在20世纪后叶才构建的,只是早前缺乏必要的计算手段,往往只能纸上谈兵,流于形式。20世纪80年代,为了计算一个十几万个样本数据最小二乘法的三元一次线性回归方程,十几个人用算盘(尽管当时已有计算机和计算器,但是,这些“老”先生既不会计算机,又不喜欢计算器,且还特别习惯于算盘)计算,花了大约3个月才完成。这里所谓“完成”也只是确定了方程的系数,其中许多检验值还尚未涉及。一般的多元回归尚欠如此,那么,绝大多数人对需要循环迭代才能确定系数的非线性模型肯定只能束手无策了。在20世纪80、90年代,与空间计量学密切相关的空间统计学和地理信息系统(GIS)已经发展到相当水平,为空间计量学提供了坚实的“原料”基础。随之,空间计量学也就应运而生了。在众多部门空间计量学中,发展最为突出的2