京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
SPSS分析技术:多重线性回归模型;极端值与多重共线性的识别与处理
如果拟合质量不好,可能存在的问题主要有以下两个方面:
极端值(强点)的影响。我们都知道,在线性回归分析中,自变量回归系数的确定主要采用最小二乘法,而最小二乘法的原理就是兼顾每个数据点的影响,使得最后的离差平方和最小。最小二乘法就好比生活中的老好人,谁都不得罪,与某些小团体内的人人或者特别有个性的离群者都保持相同程度的联系,这时小团体的人很可能因为看到其与离群者的关系而刻意疏远他。用最小二乘法拟合得到的多重线性回归模型同样如此,会极大的受到极端值的影响而失去客观和准确性。
自变量间的多重共线性问题。多重共线性指自变量间存在线性相关关系,也就是说自变量间可以互相建立线性回归方程。若自变量间存在多重共线性关系,那么得到的多重线性回归模型也是不准确和不可用的。
案例分析
本篇采用的案例依旧是上篇文章:SPSS分析技术:回归模型的自变量筛选方法;全军出击OR稳扎稳打步步为营的内容。下面我们还是以上篇文章的数据来判断和解决极端值和多重共线性问题。文章的数据都已经上传到QQ群中,大家可以前往QQ群的群文件中下载,跟随学习。案例的研究背景是固体垃圾的产生量与城市不同用途土地面积之间的多重线性回归模型的建立。
极端值检查过程和结果
极端值可以用两种指标来检查:残差和极端值统计量。SPSS软件利用残差进行极端值检查需要在【分析】-【回归】-【线性】-【统计】中选择下图残差区域的个案诊断,系统默认的离群值为3个标准差(注意,这里将残差进行标准化处理)。
除此之外,还可以选择【保存】按钮,在影响统计中,将DfBeta、标准化DfBeta、DfFit、标准化DfFit和协方差比例选中。以上这些指标的分析逻辑都是比较删除某个记录前后,偏回归系数或残差的差异情况,以此来判断极端值(离群值),值越大,极端值的可能性越大。为了便于比较,其中两个标准差指标如果大于2,可以认为是极端值。
案例的分析结果
个案诊断结果,可以发现,第8个数据点的标准化残差值达到2.105,大于2,可以认为该数据点是极端值(离群值)。结合第8个数据点的标准化DfFit值1.42,虽然小于2,但是大于1。综合两个结果,可以认为该数据点是极端值。
对于极端值,我们不能盲目的直接删除了事。应该找到该值,考虑是否是录入错误或者是某些特殊情况导致该值的离群,如果是以上两种情况导致的,那么可以修改和删除该数据点。如果以上两种情况都不符合,那么需要考虑是否采用加权最小二乘法进行多重线性回归,或者增加样本量,看是否是样本量过小导致该值类似的情况出现较少,使得该值成为极端值。
多重共线性的检查与处理
自变量的多重共线性会导致得到的多重回归模型存在错误,不能显示自变量与因变量之间真实的相互关系情况。如果自变量间存在多重共线性关系,那么在用SPSS进行多重线性回归分析时,可能会出现以下这些违反逻辑的情况:
整个回归模型的假设检验是通过的,但是个别自变量的检验却无法通过。
专业上认为应该有统计学意义的自变量检验结果却是没有统计学意义。
有些自变量的回归系数大小或符号与实际情况相违背,难以解释。
增加或删除一个自变量,有些自变量的回归系数出现大的变动。
如果多重回归模型出现以上情况,那么就应该考虑自变量存在多重共线性问题。SPSS对于多重共线性的判断指标有以下几种:容忍度(Tolerance)、方差膨胀因子(VIF,Variance Inflation Factor)、特征根(Eigenvalue)、条件指数(Condition Index)和变异构成(Variance Proportion)。
容忍度(Tolerance)等于1减去以该自变量为因变量,其它自变量依旧为自变量的线性回归模型的决定系数的剩余值(1-R方)。显然,容忍度越小,共线性越严重。一般的认识是,当容忍度小于0.1时,存在严重的多重共线性。
方差膨胀系数(VIF)等于容忍度的倒数。一般情况下,VIF的值不应该大于5,放宽到容忍度的水平,就是不应该大于10。
特征根(Eigenvalue)对模型中常数项及所有自变量计算主成分,如果自变量间存在较强的线性相关关系,则前面的几个主成分数值较大,而后面的几个主成分较小,甚至接近于0。
条件指数(Condition Index)等于最大的主成分与当前主成分的比值的算数平方根。第一个主成分被定义为1。如果有几个条件指数较大,那么就提示存在多重共线性关系。
变异构成(Variance Proportion)是指回归模型中常数项和自变量项被主成分解释的比例。如果某个主成分对两个或多个自变量的解释的比例都较大,说明这几个自变量间存在一定的共线性。
在SPSS中选中【统计】按钮中的共线性诊断,就会输出上面的结果。
我们依旧使用上面的例题为例,介绍各种共线性诊断指标的作用。我们首先看容忍度和方差膨胀系数(VIF)的结果。可以看到在全部生成的四个线性回归模型中,只有最后一个模型的宾馆、餐饮用地和零售业用地这两个自变量的容差小于0.2,VIF值大于7,说明这两个自变量间存在共线性关系。
再结合特征根、条件指数和变异构成这三个指标。前面三个模型的特征根差距不大,第四个模型的前四个特征根与最后一个存在较大的差异,说明该模型可能存在共线性情况。再看条件指标,第四个模型的最后一个公因子的条件指标达到8.642,同样说明了这个可能性。最后看变异构成,最后一个公因子中,宾馆餐饮用地与零售业用地的公因子方差解释比例都达到0.96,说明它们之间存在共线性。
结合以上五个因子,我们可以认为宾馆餐饮用地与零售业用地这两个自变量间存在共线性情况。需要做进一步处理。
除了以上这五个指标以外,还可以使用前面提高过的散点图举证和简单线性相关系数矩阵来判断它们之间是否存在多重共线性关系。如果发现自变量间存在多重共线性时,可以采用以下方法解决:
逐步回归:逐步回归能够在一定程度上对多重共线性的自变量组合进行筛选,将对因变量变异解释较大的自变量保留,而将解释较小的自变量删除。遗憾的是,对于共线性较为严重时,逐步回归的变量自动筛选方法就显得无力了。
岭回归:岭回归是一种专门用于共线性数据分析的有偏估计回归方法,它实际上是一种改良的最下二乘法,通过放弃最小二乘法的无偏性,以损失部分信息,降低精度为代价来寻求效果稍差但是回归系数更符合实际的回归方程。
主成分回归:主成分回归能够对存在多重多重共线性的自变量提取主成分,提取出来的主成分之间是完全互相独立的,然后再用提取出来的主成分与其它的自变量一起进行多重线性回归。
路径分析:如果自变量之间的联系规律比较清楚,比如很多实证研究中的变量情况。那么可以考虑使用路径分析模型。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
【核心关键词】统计学、互联网、知识、课程、学生、数学、软件、招聘、数据分析、实习经历、机器学习、理论基础、业务思维、统 ...
2026-07-10在互联网运营、产品设计、市场营销与商业数据分析领域,所有转化、成交、复购行为的底层逻辑,都依托于用户决策流程。用户从产生 ...
2026-07-10 很多数据分析师能熟练地计算指标、搭建标签体系,但当被问到“画像到底在解决什么问题”“画像和标签是什么关系”“画像如何 ...
2026-07-10数据透视表是数据分析中最常用、最高效的汇总分析工具,具备快速分组、聚合计算、维度拆解、数据可视化等优势,能够轻松完成求和 ...
2026-07-09在统计学、CDA数据分析、机器学习与商业数据研究中,正态分布是最基础、最重要的数据分布形态。绝大多数参数检验、数据建模、指 ...
2026-07-09 很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当 ...
2026-07-09【核心关键词】采购、周期、原材料、企业、产品、成本、要素、库存、供应商、数据分析、生产计划、生产制造、加工制造、技术工 ...
2026-07-08在数据分析、特征工程、机器学习建模的工作流程中,原始数据往往包含多个不同维度的数值指标,例如客户交易数据中的消费金额、交 ...
2026-07-08 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-07-08商业谈判是企业采购合作、渠道签约、价格议价、项目合作、客户签约的核心关键环节,直接决定企业的合作成本、利润空间与经营风险 ...
2026-07-07在数据分析、业务效果验证、AB 测试、学术研究等场景中,T 检验是假设检验体系里最基础、应用最广泛的统计方法,也是均值差异分 ...
2026-07-07 很多数据分析师每天都在写SQL,但当被问到“数据查询语言(DQL)的本质是什么”“SELECT语句中各子句的书写顺序与实际执行顺 ...
2026-07-07【核心关键词】转化率、企业、策略、岗位、互联网、拆分、产品、运营、分析师、指标体系、数据分析、用户画像、数据诊断、产品 ...
2026-07-06在数据分析工作中,文本数据处理是高频刚需场景,用户评论、客服工单、日志信息、调研问卷、商品文案等数据都包含大量文本内容。 ...
2026-07-06 很多数据分析师写过无数个SELECT查询,但当被问到“如何新建一张表来固化中间数据”“创建视图和创建物理表有什么区别”“视 ...
2026-07-06在 CDA 数据分析师能力体系中,透视分析是数据探索、多维度汇总、业务复盘的核心基础技能。无论是 Excel 数据透视表,还是 Power ...
2026-07-03在市场竞争日趋激烈、获客成本持续攀升的当下,企业粗放式的“广撒网”获客模式早已无法适配经营需求。企业经营的核心逻辑,已经 ...
2026-07-03 很多数据分析师精通Excel函数和数据透视表,但当被问到“数据从哪里来”“表和视图有什么区别”“数据库管理系统和SQL是什么 ...
2026-07-03【核心关键词】运营、企业、核心、客户、新技术、数字化运营、数据分析、传统企业、人工录入、生产系统、技术人员、数据安全、 ...
2026-07-02在产品开发、项目立项、业务拓展、运营优化的工作中,市场调查、竞品分析、需求调研是三大核心基础工作。很多从业者容易将三者混 ...
2026-07-02