MATLAB空间面板数据模型操作简介空间面板数据模型-数据分析

MATLAB空间面板数据模型操作简介

MATLAB安装：在民主湖资源站上下载MATLAB 2009a，或者2010a，按照其中的安装说明安装MATLAB。（MATLAB较大，占用内存较大，安装的话可能也要花费一定的时间）

一、数据布局：

首先我们说一下MATLAB处理空间面板数据时，数据文件是怎么布局的，熟悉eviews的同学可能知道，eviews中面板数据布局是：一个省份所有年份的数据作为一个单元（纵截面：一个时间序列），然后再排放另一个省份所有年份的数据，依次将所有省份的数据排放完，如下图，红框中“1-94”“1-95” “1-96” “1-97”中，1是省份的代号，94,95,96,97表示年份，eviews是将每个省份的数据放在一起，再将所有省份堆放在一起。

与eviews不同，MATLAB处理空间面板数据时，面板数据的布局是（在excel中说明）：先排放一个横截面上的数据（即某年所有省份的数据），再将不同年份的横截面按时间顺序堆放在一起。如图：

这里需要说明的是，MATLAB中省份的序号需要与空间权重矩阵中省份一一对应，我们一般就采用《中国统计年鉴》分地区数据中省份的排列顺序。（二阶空间权重矩阵我会在附件中给出）。

二、数据的输入：

MATLAB与excel链接：在excel中点击“工具→加载宏→浏览”，找到MATLAB的安装目录，一般来说，如果安装时没有修改安装路径，此安装目录为：C:\Programfiles\MATLAB\R2009a\toolbox\exlink，点击excllink.xla就可以完成excel与MATLAB的链接。这样的话excel中的数据即可直接导入MATLAB中形成MATLAB的数据文件。操作完成后excel的加载宏界面如图：

选中“Spreadsheet Link EX3.0.3 for use with MATLAB”即表示我们希望excel 与MATLAB

实现链

接。点击确定后，excel窗口如图：

红色框内选项为：

startMATLAB:表示打开MATLAB,一般来说，如果excel实现了与MATLAB的链接，当我们打开excel时，excel会自动启动MATLAB，所以excel的打开速度很慢。

Putmatrix：表示将excel中的数据输入MATLAB中，我们经常用的就是此项，选中需要导入到MATLAB中的数据（就是一个矩阵），点击putmatrix就可以。如：下表是一个数据表格，那么红色框内的数据就是我们需要导入MATLAB中的数据。

选中数据矩阵，点击putmatrix，出现如下窗口：我们需要在弹出的窗口中输入变量名称，即我们选中并输入到MATLAB中的数据矩阵在MATLAB中是以一个变量的形式存在，我们之后在使用时，需要调用该矩阵的某一列（后面详解）。如我们在此输入变量名为“pc”，点击确定。

三、MATLAB窗口

此时原来已经打开的MATLAB窗口如图：

19MATLAB空间面板数据模型操作简介_面板数据模型

这里我们简单介绍一下MATLAB的窗口，与很多我们见过的很多软件，如excel，word，spss一样，MATLAB一样有标题栏、菜单栏、工具栏。

我们主要讲MATLAB的工作窗口，如图，左侧是“控制窗口”，在此可输入很多命令，如打开某一个文件，查找函数，建立模型等等。

右侧上面是“工作空间”，一般是存储我们需要的数据文件（包括导入的原始数据，模型模拟过程中产生的数据文件等），如我们之前导入了变量名为“pc”的一个数据矩阵，就存放在这里，双击“pc”，就能查看该数据文件。

右侧下方是“历史记录”，你在控制窗口进行的任何一项操作都会在这里有显示，所以当你在此需要进行原来某项操作时，其实可以点击历史窗口中相应的记录就可。

控制窗口左侧隐藏了“current directory”，这个是“当前目录”，即我们现在所在的位置。点击“当前目录”就会以浮动的形式出现当前目录，或方便我们查找我们需要的目录。

这是我习惯的一种桌面布局，你也可以根据需要调整，在菜单栏有一项“Desktop”（桌面），点击desktop→desktop layout（桌面布局），会有几种布局形式，大家自己去看吧。

四、与MATLAB相关的重要操作

1、数据文件存储

之前我们已经将模型需要的数据作为一个变量导入并存储在MATLAB的“工作空间”中，由于我们是处理空间面板数据，所以我们还需要导入空间权重矩阵（如命名为“w1”），方法一样。这时我们需要将包含空间权重矩阵“w1”和所有数据的“pc”的数据文件进行存储，方便以后调用。数据存储方法：“File→Save Workspace As”，找到存储的地址，输入文件名，就形成了后缀名为.mat的MATLAB能识别的数据文件。

2、设置路径

MATLAB并没有自带空间计量软件包，这个需要在网上下载（我打包给你们），当然我们也需要将操作MATLAB过程中需要的数据文件、程序等保存在某个文件夹中。MATLAB通过调用软件包中已有的程序命令，以及自己保存的数据文件，来实现模型的模拟。此时我们需要告诉MATLAB它的权限在哪里，即它可以在哪里去查找这些程序、数据等（默认状况下，MATLAB只承认安装目录下文件夹中已有的程序）。所以我们需要为MATLAB设置一条路径，让它能够使用这条路径下包含的程序，数据。

设置路径的方法：点击“File→Set Path”,出现“set path”窗口，如图：

红框下按钮“Add with Subfolders”表示在添加路径时，在文件夹下的子目录也被MATLAB承认，否则该文件夹下的子文件夹中的程序、数据将不能被MATLAB识别，而不能使用。点击此按钮，选择文件夹位置，然后点击该窗口的“Save”就可以实现路径的设置。如图：我将D盘下的MATLAB文件夹及其子文件夹添加到了MATLAB能识别的路径中，那么此文件夹中的所有与MATLAB相关的程序、数据等都能被MATLAB识别并使用。

五、MATLAB程序——空间计量工具箱

一般来说，我们不会在MATLAB的控制窗口一个一个的输入命令，而是在MATLAB的

“Editor”（编辑器）中将一个完整的程序编辑完毕然后进行存储，方便以后使用。当然我们更一般的是使用别人已经编辑好的程序，进行一定的组合和修改来进行自己的研究。

这里先讲MATLAB的空间计量工具箱。在MATLAB官方网上下载的最新版的空间计量工具箱的名称为：“jplv7”。如上图，我在设置路径时，该工具箱已经包含在D盘下的MATLAB文件夹下。这时，我们可以从红框所标识的按钮找到该工具箱，如图，左侧“current directory”（当前目录）即显示该目录下所有的文件夹，其中我们要使用的是“spatial”，该文件夹下包含我们需要的关于空间面数据模型相关的程序，而我们主要使用的完整程序是该文件夹下的“panel”（空间面板）。

我们可以先看一下以“demo”开头的M文件（MATLAB程序），demo即演示，如双击打开“demoLMsarsem_panel”，就会弹出该程序文件的编辑器（editor），点击红圈下的运行按钮，整个程序的运行结果就会显示在MATLAB的“控制窗口”中。

六、空间面板数据模型解读

（一）空间面板数据模型建立的一般步骤是：

1、空间相关性检验：Moran’s I检验，LM检验（这是我目前知道的两种检验方法，对于其他的一些检验如LR，Walds等本来就是用于截面空间数据空间相关性的检验，如何推广到空间面板数据上来，我也不是很清楚，我也没找到相关的程序，只是看到有些人做空间面板数据模型时也给出了这几种检验的结果）。

打包文件中有一个“作业”文件夹，里面有单独的LM与moran检验的M文件，对自己的数据进行空间相关性检验可以直接使用这个程序，当然需要修改某些东西（后面有详解）。

2、空间模型的选择：即选择用SAR模型，还是SEM模型，同时还涉及到固定效应和随机效应选择，以及在固定或随机效应模型中选择（地区固定、时期固定、双固定、还是混合面板）。

LM检验的结果可以为SAR与SEM的选择提供依据（查看相关文献）。面板数据的固定效应SAR模型直接调用“sar_panel_FE”程序，而固定效应SEM直接调用“sem_panel_FE”程序（这些程序已经作为程序文件存在于某个子目录下）。

对于固定效应（地区固定，时间固定，双向固定，混合）的选择，其实只需要在引用上述程序时，对某些指标进行设置。如下图，是截取的一段面板SAR模型的程序，其实我们可以从百分号“%”后的文字去理解这段程序在做什么。

红框中是设定模型是那种固定效应：info.model=0：表示此模型为混合模型，即没有固定效应；info.model=1：表示此模型为地区固定效应模型；info.model=2：表示时间固定效应模型；info.model=3：表示双向固定效应模型。

关于如何使用已有的完整程序来做自己的研究将在后面详解。

（二）学会使用“帮助”自学空间面板数据

关于“panel”文件夹下带有demo字样的M文件，一般都是一个完整的演示文件，可以运行，大家可以读一下。一般等号后面的语句就是对等号左边的变量进行赋值之类的，对于任何命令，都可以在MATLAB的控制窗口输入“which 命令名”进行查找，或者直接使用MATLAB提供的帮助，看该命令是什么意思，该怎么使用（上上图给出了帮助的位置）。下图是“帮助”窗口，在红框内输入如“wk1read”点回车就可以获取“wk1read”的相关解释，用法，描述，实例等等。目前关于MATLAB 用于空间面板计量方面的中文操作书我没有在网上找到，所以也只能通过这种方法来学习“panel”下的每一个M文件到底是干什么用的。

（三）常见的命令：

1、关于%：%后面可以输入中文，对已写程序进行描述和解释，%后的文字是不被运行的。

2、wk1read：读取后缀名为.wk1的数据文件。（wk1数据文件是MATLAB能识别的数据文件，但具体该文件怎么形成的，我也不清楚。我一般使用的都是通过EXCEL链接导入到MATLAB中的数据，该数据存储后后缀名为.mat，该文件的读取，直接使用命令 load，如读取名为“pc”的mat文件，直接用load pc.mat）

3、在任何一个空间面板数据模型的程序中，首先要做的，当然是读取数据，第二步就是对空间面板数据进行描述（也叫定义空间面板数据），同时指定被解释变量y和解释变量x：如下图：

每一行分别表示：

19MATLAB空间面板数据模型操作简介_面板数据模型

这里说明一下矩阵的引用： a（：，[4：6]）表示的是矩阵的第四到第六列；逗号前是行号，逗号后是列号；行号、列号必须加中括号[]；如果使用连续几行或几列，如第一行到第七行，表示成[1:7]就可以；如果几行将是间断的，用逗号隔开；如果是全部的行或列，可省略数值和中括号，直接打冒号“：”就可以。

4、一般来说使用“panel”下的完整程序，在读懂意思后，我们用于自己的模型时，需要修改的也就是读取的文件名，面板数据的定义和解释变量x被解释变量y的指定，以及在输出时变量的名称，前面的都讲了，现在说说变量的名称。

下面是一段最小二乘法回归以及LM检验，moran检验的程序：

“results=ols(y,[xconstant x]);”表示以y作为被解释变量，x作为解释变量的含有常数项的最小二乘法回归（xconstant即表示含有常数项），该命令运行结果全部存储在results中;

“vnames=strvcat(‘gy’,’intercept’,’logy0′,’logpc’,’gpc’,’emp’,’edu’,’inv’,’fir’);”即是对最终显示在控制窗口中的变量进行命名，将此名字赋值给“vnames”变量；

“prt_reg(results,vnames,1);”即：将最小二乘法回归的结果输出到控制窗口中。也就是说我们需要根据自己的模型修改“vnames=strvcat(···)”括号中的变量名，gy是被解释变量名，因为有常数项，intercept表示常数项，logy0等后面的全部是按X矩阵中每列数据具体代表的变量进行变量命名。

备注：

空间计量工具箱jplv7→spatial→panel下有一个演示程序：demopanelscompare好像是随机效应与混合模型的选择，使用的方法是LR检验，我没怎么读懂，所以也一直没用，由于大多数文献使用的是固定效应，所以对随机效应问题也没怎么认真地研究。

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