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1、主成分分析法在SPSS中的应用_以文峪河河岸带林下草本群落为例 导读：就爱阅读网友为您分享以下“主成分分析法在SPSS中的应用_以文峪河河岸带林下草本群落为例”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!科技情报开发与经济 文章编号： 10056033 （2009 ） 090173-04SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY200 9 年第 19 卷 第 9 期收稿日期： 20090117主成分分析法在 SPSS 中的应用 以文峪河河岸带林下草本群落为例白慧强（山西农业大学林学院， 山西太谷， 030801 ） 摘 要： 通过主成分分析法， 在了解了山西文
2、峪河河岸带林下不同海拔草本群落各个 主成分的基础上， 根据各个主成分的贡献率计算出各海拔草本的综合得分， 按照得分 的高低对草本群落进行排名， 并对评价结果进行了分析， 指出山西文峪河河岸带林综 综合指标最低的样地在海拔 1 560 m 处。 合指标最高的样地在海拔 2 160 m 处， 关键词： 主成分分析法； SPSS； 草本群落 中图分类号： S757.2 文献标识码： A 在统计综合评价中，主成分分析是常被使用的统计分析方 法 1-2。本文为了综合分析文峪河上游林下草本群落的各个指 土壤因子对草本多样性的影响及草本群落的 标， 如群落多样性、 吸附类的攀缘植物最适于立交桥绿化， 但是缠
3、绕类植物也可 应用。 由于立交桥所处的位置大多交通繁忙， 废气、 粉尘污染严重， 立地条件差， 在选择植物材料时应充分考虑这些因素， 因此应选用 抗污染并耐阴的种类， 如五叶地绵、 爬山虎等。除此之 适应性强、 外， 还可选用南蛇藤、 金银花、 小叶扶芳藤等耐阴的种类。 绿化方法可用在立交桥两侧设立种植槽或垂挂吊篮，栽植 地锦、 扶芳藤等， 以增加绿视率， 起到吸尘、 障噪的作用。另外， 为 防止因照射温度升高而烫伤植物的幼枝幼叶，可在立交桥的不 同高度固定几个铁杆，外附以钢丝网以利于植物生长 。这样一 来， 既节省了空间， 又给单调呆板的立交桥赋予了春的气息， 使 它在城市园林构造中起到了不
4、可代替的作用。 生态优势度等， 采用主成分分析方法， 确定将草本群落的若干指 标降解为少数几个指标， 综合评价不同海拔草本的优劣， 为了解 该区草本群落的特点提供依据。 不管要表现的景观主体是山石还是植物，都需要根据山石本身 的特征和周边的具体环境， 精心选择植物的种类 、 形态 、 高低大 小以及不同植物之间的搭配形式，使山石和植物组织达到最自 最美的景观效果。柔美丰盛的植物可以衬托山石之硬朗和气 然、 势； 而山石之辅助点缀又可以让植物显得更加富有神韵， 植物与 山石相得益彰地配置更能营造出丰富多彩、 充满灵韵的景观。 若主要表现山石的优美， 可稀疏点缀小叶扶芳藤 、 常春藤等 树叶细小的
5、种类， 使之显得生机盎然， 并且还可遮盖山石的局部 缺陷， 让山石最优美的部分充分显露出来。如果假山之中设计有 水景， 在两侧配以常春藤等， 则可达到相得益彰的效果 。若欲表 现假山植被茂盛的状况，则可选择技叶茂密的种类，如五叶地 锦、 紫藤 、 凌霄等， 使人一眼望去， 郁郁葱葱， 游客在游览假山的 同时， 还能感受到植物的柔嫩之美和坚硬的假山结合起来， 达到 水乳交融、 刚柔并济的感觉， 给人以美的享受。6公路坡面绿化随着公路尤其是高速公路建设的飞速发展，通过山区地段 时往往造成大面积斜坡， 短到几十米， 长则几公里 。在一些风景 名胜区， 由于修路上山造成大面积裸岩斜坡， 严重影响景观的
6、完 整性。利用根系庞大且牢固的攀缘植物覆盖地面， 可起到保持水 土的作用。植物材料可选用常春藤等 。但现在人们多选用爬山 虎。因为栽植爬山虎不仅可以达到满意的绿化效果， 而且它还是 秋季色叶植物， 深秋时， 叶片呈绿 黄 红变化， 鲜艳 、 透亮， 在 连绵不断的坡地上面， 无论远观还是俯瞰， 都不亚于香山红叶的 壮观， 并且观赏期从 9 月下旬到 11 月中旬长达近 2 个月。每当 深秋， “霜重色愈浓” 更是起到了美化环境， 在平凡中显示了大自 然的魅力。8 其他形式8.1 造型式 目前的植物造型一是在已有的造型支架上扦插五色草之类 的草本植物， 色彩丰富， 但观赏期短； 二是利用乔灌木经
7、过长时 间的精心修剪而成形， 有较长的观赏期， 但制作周期长， 且需要 大量的人工维护。如果利用常绿木本攀缘植物覆盖人工备制的 造型支架， 则可以一次种植， 多年受益， 且不需太多的维护 。 此 外， 将支架专门制成大型动物的形象， 如大象 、 老虎或兔子等， 用 攀缘植物覆盖， 在园林中可起到极好的点缀作用， 尤其适于儿童 活动区使用。 8.2 桩景欣赏 利用木本攀缘植物干型苍古、 奇特及易整形修剪之特点， 通过 造型制成桩景进行欣赏。 可供利用的植物有紫藤、 南蛇藤等。 此外， 园林中一些枯树如能加以绿化也给人一种枯木逢春的感觉。 参考文献 1 减德奎.攀缘植物与垂直绿化 J .中国园林，
8、 2000 （5 ） ： 7981. 2 王光日.浅谈城市垂直绿化 J .辽宁林业科技， 1998 （1 ） ： 44 47. （下转第 177 页 ） 1737山石绿化山石绿化是一种附着于假山置石上的造景手法，即用攀缘 植物攀附假山， 置石， 能使山石生辉， 更富自然情趣， 使山石景观 的效果倍增。 “山借树而为衣， 树借山而为骨， 树不可繁要见山之 秀丽。” 园冶 中的这句话突出了山石绿化的特色。悬崖峭壁倒 挂三五株老藤， 柔条垂拂， 坚柔相衬， 使人更感到假山的崇高俊 美。利用攀缘植物点缀假山置石， 应当考虑到植物与山石纹理， 色彩的对比和统一。在园林中， 当植物与山石组织创造景观时，白
9、慧强主成分分析法在 SPSS 中的应用 以文峪河河岸带林下草本群落为例本刊 E-mail:bjbmailsxinfonet科技论坛1分析方法 主成分分析法表1海拔 土壤 有机 pH 全N草本群落各指标数据Shannon 种间 McIntosh 丰富 辛普 Pielou 优势水分 质质量 值 质量分数 指数 相遇 度 森 度 /m 指数 指数 1.1 主成分分析原理 几率 指数 /% 分数/% /% 主成分分析法 3-5是霍特林于 1933 年 首先提出来的， 其原理是利用降维的思想， 1 560 0.13 0.05 7.12 0.001 2 0.511 0 0.128 3 0.936 9 1.
10、039 6 0.996 0 0.262 6 0.29 把原来众多具有一定相关性 （比如 P 个指 1 610 0.18 0.03 6.30 0.003 5 0.436 2 0.101 1 0.945 9 0.991 4 0.997 1 0.243 4 0.28 标） ， 重新组合成一组新的互相无关的综合 1 660 0.21 0.04 6.62 0.002 4 1.002 6 0.795 8 0.539 8 1.160 7 0.788 2 0.456 3 0.26 1 710 0.22 0.03 6.59 0.004 6 0.911 3 0.673 0.540 1 0.86 0.788 5 0
11、.468 3 0.27 指标来代替原来的指标。通常数学上的处 1 760 0.25 0.03 6.80 0.001 6 1.146 4 1.216 2 0.528 3 1.692 7 0.777 5 0.434 4 0.28 理就是将原来 P 个指标作线性组合，作为 1 810 0.24 0.03 6.73 0.003 7 1.089 8 1.195 1 0.527 4 1.073 7 0.776 7 0.473 3 0.28 新的综合指标。最经典的做法就是用 F（选 1 1 860 0.23 0.05 6.51 0.003 7 1.167 1.453 1 0.525 9 1.085 6 0.
12、775 3 0.506 8 0.25 取的第一个线性组合， 即第一个综合指标） 1 960 0.34 0.04 6.68 0.004 4 0.914 0.866 0.528 5 0.734 0.777 7 0.469 7 0.28 的方差来表达， 即 Var （F1 ） 越大， 表示 F1 包 2 060 0.20 0.04 6.74 0.001 6 1.047 3 1.118 0.527 3 1.114 8 0.776 5 0.454 8 0.28 含的信息越多。因此在所有的线性组合中 2 160 0.26 0.05 6.63 0.001 6 1.204 1.416 3 0.527 2 1.
13、497 9 0.776 5 0.469 4 0.26 故称 F1 为第 选取的 F1 应该是方差最大的， “OK” 。 第四步： 点击 一主成分。如果第一主成分不足以代表原来 P 个指标的信息， 再 因子分析对话框与说明子对话框见图 1。 考虑选取 F2 即选第二个线性组合， 为了有效地反映原来信息， F1 已有的信息就不需要再出现在 F2 中，用数学语言表达就是要求 Cov （F1， F2 ） 0， 则称 F2 为第二主成分， 依此类推可以构造出第 第四、 、 第 P 个主成分。 三、 1.2 主成分分析数学模型 6-7 F1a11ZX1a21ZX2ap1ZXp F2a12ZX1a22ZX2
14、ap2ZXp 图 1 因子分析对话框与说明子对话框图 Fma1mZX1a2mZX2apmZXp SPSS 在调用 Factor Analyze 过程进行分析时， SPSS 会自动 其中 a1i， a2i， ， api （i 1， ， m ） 为 X 的协方差阵 的特 对原始数据进行标准化处理，所以在得到计算结果后的变量都 ZX1， ZX2， ZXp 是原始变量经过标 征值多对应的特征向量， 是指经过标准化处理后的变量， 但 SPSS 不会直接给出标准化后 准化处理的值， 因为在实际应用中， 往往存在指标的量纲不同， 的数据， 如需要得到标准化数据， 则需调用 Descriptives 过程进行
15、 所以在计算之前须先消除量纲的影响， 而将原始数据标准化， 本 计算。我们可以通过 Analyze Descriptive Statistics Descriptives 对 文所采用的数据就存在量纲影响 （注： 本文指的数据标准化是指 话 框 来 实 现 ： 弹 出 Descriptives 对 话 框 后 ， 把 X1 X10 选 入 Z 标准化 ） 。 Variables 框，在 Save standardized values as variables 前的方框打 A （aij ） pm （a1， a2， am， ） ， Raiiai， R 为相关系数矩阵， i， “OK” ， 经标准
16、化的数据会自动填入数据窗口中， 并以 上钩， 点击 ai 是相应的特征值和单位特征向量， 12p0。 Z 开头命名。数据标准化说明对话框见图 2， 经标准化后的数据 1.3 主成分分析步骤 8-10 见表 2， 相关系数矩阵见表 3。 主成分分析方法的主要步骤是： 第一步， 根据研究问题选取 指标与数据； 第二步， 指标数据标准化 （SPSS 软件自动执行） ； 第 第五 三步， 指标之间的相关性判定； 第四步， 确定主成分个数 m； 步， 主成分 Fi 表达式； 第六步， 主成分 Fi 命名； 第七步， 主成分与 综合主成分 （评价 ） 值。2数据处理结果及说明2.1 指标选取 本文选取了草
17、本群落的 11 个指标： X1 为土壤水分； X2 为土 X3 为土壤 pH 值； X4 为土壤全 N 含量； X5 为 Shannon 壤有机质； Wiener 指数； X6 为 PIE 种间相遇几率； X7 为 McIntosh 指数； X8 为 丰富度 R； X9 为 Simpson 指数； X10 为 Pielou 指数； X11 为生态优势 度。草本群落各指标数据见表 1。 2.2 主成分分析在 SPSS 中的具体操作步骤 11-12 运用 SPSS 统计分析软件 Factor 过程对文峪河河岸带草本 群落综合指标进行主成分分析,具体操作步骤如下： 第一步： Analyze Data
18、 Reduction Factor Analysis，弹出 Factor Analysis 对话框； 第二步： 把 X1X10 选入 Variables 框； 第三步： Descriptives:CorrelationMatrix 框组中选中 Coefficients， 然后点击 Continue， 返回 Factor Analysis 对话框； 174图2数据标准化说明对话框图主成分个数提取原则为主成分对应的特征值大于 1 的前 m 个主成分。注： 特征值在某种程度上可以被看成是表示主成分影 响力度大小的指标， 如果特征值小于 1， 说明该主成分的解释力 度还不如直接引入一个原变量的平均解释力度大，因此一般可 以用特征值大于 1 作为纳入标准。表 4 为方差分解主成分提取 分析表百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆 10