SPSS与Excel在表征水环境背景特征值中的联合应用

收稿日期:2008-03-28
　作者简介:黄继(1983-),男,四川宜宾人,硕士研究生,主要从事环境地质研究。

SPSS 与Excel 在表征水环境背景
特征值中的联合应用
黄　继,许　模
(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川　成都　610059)
摘　要:基于SPSS 与Excel 软件的联合应用,将某一水环境(大渡河上游水系)中8项常规指标
(总硬度,矿化度,K ++Na +,Ca +,Mg 2+,Cl -,S O 42+,HCO 3-)进行背景特征值的统计。

首先应用Excel 中的函数统计功能,对数据进行格鲁布斯法的剔除统计以及算术、几何平均值的计算,再应用SPSS 软件里的P -P 概率图,对数据进行分布类型的判别,进而表征出不同分布类型指标的水环境背景特征值。

关键词:SPSS 软件;Excel 软件;水环境;背景特征值;应用中图分类号:X820 文献标识码:A 文章编号:1673-9655(2008)05-0079-03 SPSS (Statistical Pr oduct and Service Soluti ons,统计产品和服务解决方案)是由美国SPSS 公司20世纪80年代初开发的大型统计学软件包。

它是目前世界上最新、最流行、最受欢迎的统计软件包之一。

它包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等基本功能。

SPSS 统计分析过程包括统计、均值比较、相关分析、回归分析、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析、多重响应等。

Excel 是美国微软公司推出Office 软件系列中的计算机应用软件,它具有强大的数据处理能力和图表输出展示功能,在各行业中均得到普遍的应用。

在水环境背景值的计算中,需要统计数据的算数平均值、几何平均值、标准偏差以及判定数据的分布类型等,因此该过程是一项相当繁杂的工作。

如果有效地联合运用SPSS 与Excel 软件,则会大大降低该统计工作的工作量。

下面主要以计算大渡河上游水系(杜柯-则曲流域)地表水中8项常
规指标(总硬度,矿化度,K ++Na +,Ca +
,Mg 2+,Cl -,S O 42-,HCO 3-)的水环境背景特征值为实例,介绍联合运用SPSS 与Excel 软件在计算水环境背景特征值中的一些具体应用过程。

1　基本概况111　水环境区域位置
杜柯河、则曲河两条大河位于四川省阿坝藏族
羌族自治州壤塘县境内,这两条河的流向大致与区域构造的走向垂直,均属于大渡河上游水系。

112　背景特征值计算的数理统计方法
(1)异常数据的剔除为获取真实的水环境背景值,除在布点、采样、储运和分析过程中进行全面的质量保证,尽量避免人为污染外,还必须对测定数据进行检验。

本文采用的是格鲁布斯(Grubbs )检验法,取显著水平为:a =0101判断为异常值。

(2)指标含量概率分布类型的判定统计规律表明,环境背景值的特征是由环境中元素浓度概率分布类型确定的。

判别分布类型的方法有很多,本文运用SPSS 统计软件里的P -P 概率图进行分布类型的判别。

(3)水环境背景特征值的表征水环境背景特征值是一个数理统计值,即表征一定环境单元的数学期望值,它不是某个点位的实测值,它是一定水系环境单元的表征值;既是一个典型值,又对一定环境单元具有普遍代表性,能够正确反映一定水系水环境单元的元素天然组成特征和其地球化学形成标志。

本文水环境背景特征值的取舍,采用张立成等所编著的“长江河源区水环境地球化学”一书中所介绍的方法,即符合正态分布的指标,取算术平均值表征其背景特征值,而对于符合对数正态分布的指标,则取几何平均值表征其背景特征值。

2　在Excel 中采用格鲁布斯法对异常数据进行剔除
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97—环境科学导刊　2008,27(5):79-81 CN53-1205/X I SS N1673-9655
首先把原始数据输入到Excel 表中,其次:
(1)用鼠标选中各项指标下的每个数据,直接得出该项指标的算数平均数(X );
(2)用鼠标点击“公式栏”→“其他函数”→“统计”→“ST DE VA ”,具体操作步骤如图1所示,在弹出的函数参数对话框中,用鼠标选中指标下的11个数据,即可得出标准偏差(S );
(3)算数平均值(X )与11个数据的差值(X -x ),具体步骤如图2所示;
(4)G 值=X -x/S,操作步骤见图3
所示;
(5)所得出的G 值与G 值检验临界表(当a
=0101时)中的临界值进行比较,凡G 值大于表中对应临界值的数据,均应舍去,不能参与背景特征值的统计计算。

通过以上操作,我们可以顺利剔除数据中的异常值,在最后进行背景特征值的统计时,其精度能够得到较大程度的提高。

3
　对指标含量概率分布的类型进行判定
SPSS 软件包中的P -P 概率图(P -P Pl ot )是一种
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08—环境科学导刊　第27卷　第5期　2008年10月
检验变量分布的图形,是变量分布累计比与某个分
布累计比生成的图形。

我们主要对指标进行正态分布(Nor mal )与对数正态分布(Lognor mal )的判定:
(1)把原始数据输入到SPSS 里,如图4所示;
(2)选择“Graphs ”→“P -P ”,打开P -P Pl ots (P -P 概率图)对话框,如图5所示;①Variables (变量),本例为总硬度;
②Test D istributi on (检验分布),本例分别选择Nor mal (正态分布)与Lognor mal (对数正态分布),对指标进行分布类型的判定;
③直接单击“OK ”,绘制出的P -P 图,见图6、图7所示;
④从图6、图7可以看出,总硬度对数正态(Lognor mal )分布图中各点相比正态分布图中的各点,更近似成一条直线(对角线),故可认为总硬度的分布类型为对数正态分布。

依此类推,通此方法便可以较为方便、快捷地
统计出其他7项指标(矿化度,K ++Na +,Ca +
,Mg 2+,Cl -,S O 42-,HCO 3-)的分布类型。

4　水环境背景特征值的表征方法
在对数据进行完剔除,分布类型的判定后,其
背景特征值便可以用以下的方法表征出来:
(1)在符合正态分布类型的指标数据,其背景特征值用其算术平均值进行表征;算术平均值的计算方法,在本文第2节“Excel 中采用格鲁布斯法对异常数据进行剔除”中已经有详细的描述;
(2)对符合对数正态分布类型的指标数据,其背景特征值用其几何平均数表征;几何平均值的计算方法见以下步骤:
①在Excel 中点击“公式”→“其他函数”
→“统计”→“GEOME AN ”,弹出“函数参数”
对话框,见图8所示;
②用鼠标选定需要计算的指标数据,单击“确定”,该数组几何平均数计算步骤便完成了。

图8　计算几何平均数对话框示意图
5　结语
联合运用Excel 和SPSS 的各项功能,在解决数据的剔除、数据分布类型的判定问题上,十分简便快捷,易于掌握,是统计水环境背景特征值工作中提高工作效率与质量的重要手段。

此方法在实际统计工作中得到了充分的应用,笔者认为其具有推广应用意义。

因此,在对水环境背景特征值进行表征工作时,本文介绍的基于Excel 与SPSS 联合运用的方法,可以对该项工作进行方便、快捷、准确的统计计算。

参考文献:
[1]　章申,张立成,田笠卿,等.化学元素水环境背景值研究
[A ].杨吉忠,熊定国,文玉芳,等.岷-沱江水系金属
元素水环境背景值及其特征初探[C ].北京:测绘出版社,1990.
[2]　张立成,章申,董文江,等.长江河源区水环境地球化学
[M ].北京:中国环境科学出版社,1992.
[3]　李志辉,罗平.
SPSS f or W indows 统计分析教程(第2版)
[M ].北京:电子工业出版社,2005.
Syn theti c Appli ca ti on of SPSS and Excel on D em on stra ti n g
Env i ronm en t a l Background E i genva lue
HUANG J i,XU Mo
(1.Chengdu University of Science and Technol ogy,Chengdu Sichuan 610059China )
Abstract:The statistic of eight r outine indexes (t otal hardness,degree of m ineralizati on,K ++Na +,Ca 2+
,
Mg 2+,Cl -,S O 4
2-
,HCO 3-)is conducted by Synthetic app licati on of SPSS and Excel .Firstly,using Excel t o
calculate arith metic mean and geometrical mean,then t o deter m inate the distributi on type of the data by SPSS,fi 2nally,the envir on mental backgr ound eigenvalue with different distributi on types is shown .
Key words:SPSS s oft w are;Excel s oft w are;water envir on ment;backgr ound eigenvalue;app licati on
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18—SPSS 与Excel 在表征水环境背景特征值中的联合应用 黄　继。