北京市2014年天气分析

关键词：描述性分析 相关分析
方差分析
聚类分析
因子分析 单样本 t 检验
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目录
1 数据搜集整理 ................................................................................................................................................ 1 2 描述性统计分析 ............................................................................................................................................ 2 2.1 天气情况的基本统计 ............................................................................................................................. 2 2.2 天气情况的图形描述 ............................................................................................................................. 2 2.2.1 平均气温、温差和风力折线图 ...................................................................................................... 3 2.2.2 空气质量情况柱图 .......................................................................................................................... 3 2.2.3 天气情况箱线图 .............................................................................................................................. 4 2.3 各季节天气情况的统计分析 ................................................................................................................ 5 3 相关分析 ........................................................................................................................................................ 6 3.1 空气质量与风力、温度、天气指标间的相关分析 ............................................................................. 6 3.2 各月份之间的相关分析 ......................................................................................................................... 7 4 单因素方差分析 ............................................................................................................................................ 8 4.1 单因素方差分析及其原理 ..................................................................................................................... 8 4.2 空气质量的单因素方差分析 ................................................................................................................. 9 5 聚类分析 ...................................................................................................................................................... 11 5.1 聚类分析及其原理 ............................................................................................................................... 11 5.2 北京市空气质量和天气情况的系统聚类 ........................................................................................... 11 6 单样本 t 检验 ............................................................................................................................................... 14 6.1 单样本 t 检验原理 ................................................................................................................................ 14 6.2 单样本 t 检验结果分析 ........................................................................................................................ 14 7 因子分析 ...................................................................................................................... 错误！未定义书签。 7.1 因子分析的原理及步骤 ..................................................................................... 错误！未定义书签。5 7.1.1 因子分析的思想 .......................................................................................... 错误！未定义书签。5 7.1.2 因子分析的数学模型 .................................................................................. 错误！未定义书签。5 7.2 各月综合得分及排名 ........................................................................................................................... 19 8 结果分析 .................................................................................................................................................... 211 参考文献 ......................................................................................................................................................... 22
摘要
本文通过搜集北京市 2014 年全年空气质量等的情况数据，利用 SPSS、Excel 等软件对数 据集进行整合及处理，共提取了包括 6 个空气质量指标（优、良、轻度污染、中度污染、重 度污染、严重污染） 、2 个温度指标（平均温差、平均气温） 、6 个天气状况指标（晴、阴、雾 霾、雨、雪、多云）及 3 个风力指标（小于等于 3 级、小于等于 4 级、大于 4 级）在内的共 计 17 个指标，通过描述性统计分析、相关分析、单因素方差分析、因子分析、聚类分析和单 样本 t 检验等六种方法对数据集进行分析得到了北京市 2014 年的天气情况汇总。 对于描述性统计分析，本文主要通过 SPSS 软件处理得到北京市 2014 年各月的气候情况 指标的均值，方差，最大最小值并借助 Excel 对各月的各个指标进行了合适的图像表述，得 到了北京市 2014 年月平均气温、温差和风力折线图，空气质量状况柱图、各项指标的箱线图 等。 对于相关分析，本文主要通过 ������������������������������������������相关系数来判断各指标间的显著性差异，并最终 认为各月份之间有一定的相关性，各空气质量之间也有一定的相关性，空气质量与其他个指 标间也存在一定的相关性。 对于单因素方差分析， 本文利用SPSS单因素方差分析方法分别对2014年北京市6个空气质 量指标进行单因素方差分析，研究不同空气质量情况之间是否有显著性差异。结果表明在 α =0.05的水平下，空气质量天数有显著性差异， 对于聚类分析，本文采用了系统聚类的方法分别将天气状况和空气质量进行聚类，将 12 各月根据其指标观测值进行聚类最终得到结果，并与实际情况相比较，并无太大差异。 对于单样本 t 检验，本文主要是对了空气质量的优指标及天气情况的晴指标的均值进行 单样本 t 检验，给出相应的均值估计值，并判断是否有显著性差异。 对于因子分析，本文主要是对空气质量进行因子分析，得到空气质量得分，在计算每月 的空气质量的综合得分并按照综合得分对月份进行排名，得到月份的排名可以看出这一年中 6 月、5 月、4 月空气质量较好，12 月和 2 月空气质量较差。
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1 数据搜集整理
本文从北京市环保局（http://www.bjepb.gov.cn/）搜集到关于 2014 年北京市空气质量 情况的原始数据，经过整理，选取了包括 6 个空气质量指标（优、良、轻度污染、中度污染、 重度污染、严重污染） 、2 个温度指标（平均温差、平均气温） 、6 个天气状况指标（晴、阴、 雾霾、雨、雪、多云）及 3 个风力指标（小于等于 3 级、小于等于 4 级、大于 4 级）在内的 共计 17 个指标对当地全年天气变化情况进行简要分析。数据表见表 1-1.
表 1-1 基本数据表
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