自变量空间滞后模型SLX

空间计量研究中,与比如空间误差杜宾SDEM不同,自变量空间滞后模型,其仅考虑自变量X的空间滞后作用(SDEM考虑自变量空间滞后作用和误差项空间滞后作用),其数学模型公式如下:

y = βk * x + θk * Wx + u(其中βk表示X的回归系数,Wx表示自变量X空间滞后变量,θk表示Wx的回归系数,u为扰动项)

自变量空间滞后模型SLX案例

  • 1、背景

    当前有一份空间数据,其为美国哥伦布市49个社区的相关数据,包括犯罪率(crime)、房价(hoval)和家庭收入(income),当前希望研究房价和家庭收入对于犯罪率的影响关系,并且在研究这一影响关系时,考虑空间性,希望只考虑自变量X(即房价和家庭收入)的空间滞后作用。部分数据如下图所示:

    上面展示的是‘分析数据’,共有49个社区,该49个社区对应的‘空间权重矩阵’如下图所示:

    图中数字1表示两个空间点(社区)之间相邻,数字0表示两个社区不相邻。空间权重矩阵数据可点击此处下载

  • 2、理论

    自变量空间滞后模型SLX的自变量包括X, Wx即自变量空间滞后变量,其意义为当前Y受到空间相邻地区X的影响作用,其数学模式公式如下:

    y = βk * x + θk * Wx + u(其中βk表示X的回归系数,Wx表示自变量X空间滞后变量,θk表示Wx的回归系数,u为扰动项)

  • 3、操作

    本例子操作如下:

    下拉选择‘空间权重矩阵’文档即spatialweight这份数据,默认对空间权重矩阵行标准化处理,需要注意的是,空间权重矩阵通常需要进行行标准化处理。

    另需要提示的是,在使用空间计量相关的方法时,其均需要‘空间权重矩阵’和‘分析数据’两份数据,并且均需要单独上传到SPSSAU中,并且对‘分析数据’进行分析时,下拉选择对应的‘空间权重矩阵’,操作上分为以下3个步骤。

    • 第1:上传‘空间权重矩阵’文档

      此处需要注意:上传的数据需要为n*n阶格式,而且第1行为空间点的名称(比如31省市的名称)。类似下图格式:

    • 第2:上传‘分析数据’文档

      此处需要注意:比如31省市数据,‘空间权重矩阵’有着该31个空间点的顺序比如北京-》天津-》河北-》山西-》…,那么‘分析数据’的31行数据也需要按此顺序才可以。

    • 第3:针对‘分析数据’进行分析,并且选择‘空间权重矩阵’文档

      此处需要注意:进行某空间研究方法时需要下拉选择‘空间权重矩阵’,选择后,SPSSAU会自动判断其是否为‘空间权重矩阵’格式,包括是否为n*n阶结构,是否具有对称性等。如果不是则会进行信息提示,请勿必注意空间权重矩阵数据格式。

  • 4、SPSSAU输出结果

    SPSSAU共输出5个表格,分别是模型基本参数等、自变量空间滞后SLX模型分析结果、自变量空间滞后SLX模型相关检验汇总、信息准则指标结果和自变量空间滞后SLX模型分析结果-简化格式表格,如下所述。

    表格 说明
    模型基本参数等 输出模型的基础参数值信息等
    自变量空间滞后SLX模型分析结果 输出模型的分析结果,包括回归系数和显著性检验结果等
    自变量空间滞后SLX模型相关检验汇总 输出相关的检验比如异方差检验等
    信息准则指标结果 如果是极大似然ML法时则会输出信息准则指标等
    自变量空间滞后SLX模型分析结果-简化格式 输出模型结果的简化表格格式
  • 5、文字分析

    上表格模型的基本参数信息,包括具体的空间计量模型名称,是否使用稳健标准误差,空间权重矩阵名称及是否对其进行标准化处理等,模型估计方法等,表格中仅展示模型的参数信息等无特别分析意义。需要注意的是,当前默认使用ML极大似然法进行估计。

    上表格展示自变量空间滞后SLX模型回归结果,其数学模型y = β * x + θ * Wx + u (其中β表示X的回归系数,Wx表示自变量X空间滞后变量,θ表示Wx的回归系数,u为扰动项),结合当前数据,其公式为:crime = 83.287-0.275*hoval-1.482*income-0.541*hoval_空间滞后变量+0.275*income_空间滞后变量。

    具体针对各项的影响关系来看:hoval的回归系数值为-0.275,但是并没有呈现出显著性(p =0.06>0.05),意味着房价对犯罪率没有显著性影响。income的回归系数值为-1.482,并且呈现出0.01水平显著性(p =0.000<0.01),意味着income会对crime产生显著的负向影响关系,家庭收入越高犯罪率越低。

    除此之外,房价的空间滞后变量,其回归系数值为-0.541,其p 值为0.012<0.05,意味着其他地区的房价会影响到当前地区的犯罪率,其他的房价越高,本地区的犯罪率反而会越低。家庭收入空间滞后项没有呈现出显著性,即说明其他地区家庭收入并不会对于本地区的犯罪率产生影响。

    上表格展示异方差White检验,BP检验和JB检验,分别用于异方差和正态性检验,空间计量模型时对于空间作用的关注力度明显最高,对于异方差和正态性关注度相对较低,从上表格可以看到,White检验显示并没有异方差差问题(但BP检验显示有,建议以White异方差检验为准就好),当然可考虑使用稳健标准误法进行估计即可,JB检验显示残差不满足正态性,暂不对残差正态性进行关注,通常可考虑对变量(包括自变量或因变量)进行一些比如取对数处理等以减弱残差非正态性问题。

    上表格展示信息准则结果表格,包括llf值和另外两个值即AIC值和Schwarz准则值,llf值通常越大越好,但是AIC值和Schwarz准则值均是越小越好,如果希望对比模型优劣,可考虑使用上述三个指标,但需要注意的是,极大似然法估计ML法时才会输出上述指标,如果是比如GMM估计则没有输出上述指标。

    上表格展示模型的简化表格格式,不再重复分析。

  • 6、剖析

    • 涉及以下几个关键点,分别如下:
    • 自变量空间滞后模型,其只考虑自变量的空间滞后作用,如果还需要考虑误差项或者因变量空间滞后作用,可使用其它模型比如SDM、SDEM等。

疑难解惑

  • 自变量空间滞后模型时自变量空间滞后变量的意义?
  • 自变量空间滞后变量,其分析意义为其他地区X对于本地区的Y的作用关系。