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】软件、洞察力、大数据、产品、经验、硬件、流量、创新、决策、数据安全、网络安全、数据分析、决策制定、数据挖 ...
2026-06-18在方案选型、效果复盘、产品评估、供应商筛选等各类业务决策场景中,仅凭单一指标下结论往往会陷入 “以偏概全” 的误区。多维度 ...
2026-06-18 很多数据分析师精通Excel单元格操作,但当被问到“表结构数据的基本处理单位是什么”“字段和记录的本质区别”“为什么表结 ...
2026-06-18在数据分析、用户运营与业务增长的工作体系中,漏斗拆解是最基础也最高频的问题定位方法。很多业务场景下,我们只能看到最终的转 ...
2026-06-17在数据库开发、数据清洗与报表统计场景中,数值类型转换为日期是高频刚需操作。业务系统常以 Unix 时间戳、整型日期(如20240617 ...
2026-06-17 数据分析师八成以上的时间在和数据表格打交道,但许多人拿到Excel后习惯性地先算、先分析,结果回头发现漏了一列关键数据, ...
2026-06-17【核心关键词】数据库、电商、知识、产品、数据产品、监管业务、产品经理、业务系统、用户行为分析、用户分析、数据分析、电商 ...
2026-06-16在 Python 动态类型与面向对象的编程体系中,变量定义与类实例化是构建代码逻辑的两大核心基石。变量是数据存储、传递与运算的基 ...
2026-06-16 很多数据分析师每天与Excel打交道,但当被问到“表格结构数据和表结构数据有什么区别”“数据类型误判会引发哪些分析错误” ...
2026-06-16在 MySQL 查询性能优化体系中,索引是降低查询耗时、提升数据库吞吐的核心手段。其中联合索引与覆盖索引是实际开发中最高频的两 ...
2026-06-15在数据仓库建设与商业智能分析体系中,维度建模是应用最广泛的建模方法论,而事实表与维度表是维度建模的两大核心构件,共同构成 ...
2026-06-15 很多数据分析师能熟练计算指标,但当被问到“这家企业的核心业务目标是什么”“如何把模糊的战略目标拆解为可量化的指标”“ ...
2026-06-15在数据分析、业务监控、运营复盘等场景中,列值趋势计算是核心需求之一。无论是分析销售额的月度增长、用户活跃的变化趋势、库存 ...
2026-06-12在数字经济深度渗透的当下,消费者的购买行为已从过去的 “被动接受” 转变为 “主动决策”。流量红利消退、获客成本攀升、用户 ...
2026-06-12CDA三级认证是三个级别中的塔尖,全面考察数据战略、团队领导和复杂项目的综合能力。它所对应的《敏捷数据挖掘》教材,不再局限 ...
2026-06-12在游戏产业的商业逻辑中,付费玩家是支撑游戏生存与发展的核心支柱。行业普遍遵循 “二八定律”:20% 的付费玩家贡献了游戏 80% ...
2026-06-11【核心关键词】企业、定位、传统、产品、互联网、可视化、业务侧、数字化、结构化、数据分析、传统制造业、市场状态、发展空间 ...
2026-06-11 解读《CDA二级教材:量化策略分析(2025)》的全景结构与学习逻辑 ” CDA二级认证是企业招聘数据分析师时最常提及的证书门槛 ...
2026-06-11【核心关键词】药企、可视化、营销、分类、数据分析师、销售数据、业务人员、指导方向、分析报告、营销数据、营销医生 【专访摘 ...
2026-06-10在统计学分析、问卷调研、实验验证、业务复盘等场景中,卡方检验与 T 检验是应用最广泛的两类基础假设检验方法。前者专门处理分 ...
2026-06-10