空间计量经济学导论及GeoDa的应用教材(PDF 36页)
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空间计量经济学发端于空间相互作用理论及 其进展，沿着模型和数据驱动两条路线发展。
3
从模型驱动看，理论经济学的兴趣越来越从彼此独 立的决策主体模型转向明确解释系统中不同主体(参 数或效用)相互作用的模型。即分析个体之间的“直 接”相互作用以及单个个体的相互作用是如何导致 集体行为和总体模式。 从数据驱动看，计量经济学的热点由时间序列数据 转向空间数据。空间数据之间并非完全独立，而是 存在着某种空间联系和关联性，但是经典的计量经 济学分析方法的基本出发点是样本独立假设。因此 无法直接用经典计量分析方法揭示与地理位置相关 的空间数据关联和依赖性。
C [ y i,o y j] v E [ y iy j] E [ y i] E [ y j] 0i j
8
一般而言，空间相关性来源于以下几个方面：
（1）观测数据地理位置接近(geographical proximity)
（2）截面上个体间互相竞争(competition)和合作： （3）模仿行为(copy cat)：在一群体中，个体会重复或 模仿一个或几个特定个体的行为。
真实空间相关性反映现实中存在的空间交互作用（ Spatial Interaction Effects），比如区域经济要素的流 动、创新的扩散、技术溢出等。
干扰空间依赖性可能来源于测量问题，
Y I Y A Y B ,Y II Y C ( 1 ) Y B
当 0 时，cov(YI,YII)0
10
空间异质性
7
空间相关性是指第 个i 空间观测单元的观测变量
与其y 他n i 各地观测变量之间存在着函数关系
f
y i f( y 1 ,,y i 1 ,y i 1 ,f ,y n ) i,i 1 ,,n
空间自相关通常是空间相关性的核心内容，是用来 测试空间某点的观测值是否与其相邻点的值存在相 关性的一种分析方法。可用来表示属性值相似性与 位置相似性的一致程度
3
从模型驱动看，理论经济学的兴趣越来越从彼此独 立的决策主体模型转向明确解释系统中不同主体(参 数或效用)相互作用的模型。即分析个体之间的“直 接”相互作用以及单个个体的相互作用是如何导致 集体行为和总体模式。 从数据驱动看，计量经济学的热点由时间序列数据 转向空间数据。空间数据之间并非完全独立，而是 存在着某种空间联系和关联性，但是经典的计量经 济学分析方法的基本出发点是样本独立假设。因此 无法直接用经典计量分析方法揭示与地理位置相关 的空间数据关联和依赖性。
C [ y i,o y j] v E [ y iy j] E [ y i] E [ y j] 0i j
8
一般而言，空间相关性来源于以下几个方面：
（1）观测数据地理位置接近(geographical proximity)
（2）截面上个体间互相竞争(competition)和合作： （3）模仿行为(copy cat)：在一群体中，个体会重复或 模仿一个或几个特定个体的行为。
真实空间相关性反映现实中存在的空间交互作用（ Spatial Interaction Effects），比如区域经济要素的流 动、创新的扩散、技术溢出等。
干扰空间依赖性可能来源于测量问题，
Y I Y A Y B ,Y II Y C ( 1 ) Y B
当 0 时，cov(YI,YII)0
10
空间异质性
7
空间相关性是指第 个i 空间观测单元的观测变量
与其y 他n i 各地观测变量之间存在着函数关系
f
y i f( y 1 ,,y i 1 ,y i 1 ,f ,y n ) i,i 1 ,,n
空间自相关通常是空间相关性的核心内容，是用来 测试空间某点的观测值是否与其相邻点的值存在相 关性的一种分析方法。可用来表示属性值相似性与 位置相似性的一致程度
2024版计量经济学全册课件(完整)pptx
REPORTING
2024/1/28
23
EViews软件介绍及操作指南
EViews软件概述
EViews是一款功能强大的计量经济学 软件，提供数据处理、统计分析、模型
估计和预测等功能。
统计分析与检验
2024/1/28
详细讲解EViews中的统计分析工具， 包括描述性统计、假设检验、方差分
析等。
数据导入与预处理 介绍如何在EViews中导入数据，进行 数据清洗、转换和预处理等操作。
随着大数据时代的到来，机器学 习算法在数据挖掘、预测和分类 等方面展现出强大的能力，为计 量经济学提供了新的研究工具和 方法。
机器学习在计量经济 学中的应用领域
机器学习在计量经济学中的应用 领域广泛，如变量选择、模型选 择、非线性模型估计、高维数据 处理等。
机器学习在计量经济 学中的常用算法
机器学习在计量经济学中常用的 算法包括决策树、随机森林、支 持向量机（SVM）、神经网络等。 这些算法可以用于分类、回归、 聚类等任务，提高模型的预测精 度和解释力。
面板数据特点
同时具有时间序列和截面数据的特征，能够提供更多的信息、更多的变化、更少共 线性、更多的自由度和更高的估计效率。
2024/1/28
20
固定效应模型与随机效应模型
固定效应模型（Fixed Effects Model）
对于特定的个体而言，其截距项是固定的，不随时间变化而变化。
随机效应模型（Random Effects Mode…
经典线性回归模型
REPORTING
2024/1/28
7
一元线性回归模型
模型设定与参数估计
介绍一元线性回归模型的基本形式， 解释因变量、自变量和误差项的含义， 阐述最小二乘法（OLS）进行参数估 计的原理。
空间计量经济分析
可视化功能强大，支持生成地图和各 种图表。
应用领域：广泛应用于地理学、社会学、经济 学等领域，用于研究空间分布、区域差异和空 间关系。
R语言的空间计量包
01
简介：R语言是一个强大的统计分析工具，其空间计量包 提供了丰富的函数和工具进行空间数据分析。
02
特点
03
灵活的编程语言，易于定制和扩展。
04
拥有庞大的社区和丰富的资源支持。
04
支持多种空间权重矩阵和地理数据格式。
05
可与其他Python库（如NumPy、Pandas）无缝集成。
06
应用领域：广泛应用于地理信息系统（GIS）、城市规划、 环境科学等领域，用于探索空间模式、预测和决策支持。
05
空间计量经济分析的挑战与展望
数据获取与处理
数据来源
空间计量经济分析需要大量空间数据，包括地理空间数据、经济数 据等，需要从各种来源获取数据，并进行清洗和整理。
在空间误差模型中，误差项被假定为服从某种空间过程，如 高斯过程或马尔科夫过程。通过估计这些误差项的相关参数 ，可以更好地解释和预测某一属性在空间上的变异和分布。
马尔科夫链蒙特卡洛方法
马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）方法是一种基于随机采样的统计推断方法，常用于估计复杂模型的参数。 在空间计量经济学中，MCMC方法被广泛应用于估计空间自回归模型和空间误差模型的参数。
VS
常见的空间自回归模型包括SAR （Spatial Autoregression）模型和 SEM（Spatial Error Model）模型 等。这些模型能够揭示不同观测点之 间的相互影响机制，为政策制定和区 域发展提供科学依据。
空间误差模型
空间误差模型是一种用于处理空间相关误差的计量模型。它 假设观测点之间的误差存在相关性，而这些相关性可以通过 空间权重矩阵来捕捉。
应用领域：广泛应用于地理学、社会学、经济 学等领域，用于研究空间分布、区域差异和空 间关系。
R语言的空间计量包
01
简介：R语言是一个强大的统计分析工具，其空间计量包 提供了丰富的函数和工具进行空间数据分析。
02
特点
03
灵活的编程语言，易于定制和扩展。
04
拥有庞大的社区和丰富的资源支持。
04
支持多种空间权重矩阵和地理数据格式。
05
可与其他Python库（如NumPy、Pandas）无缝集成。
06
应用领域：广泛应用于地理信息系统（GIS）、城市规划、 环境科学等领域，用于探索空间模式、预测和决策支持。
05
空间计量经济分析的挑战与展望
数据获取与处理
数据来源
空间计量经济分析需要大量空间数据，包括地理空间数据、经济数 据等，需要从各种来源获取数据，并进行清洗和整理。
在空间误差模型中，误差项被假定为服从某种空间过程，如 高斯过程或马尔科夫过程。通过估计这些误差项的相关参数 ，可以更好地解释和预测某一属性在空间上的变异和分布。
马尔科夫链蒙特卡洛方法
马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）方法是一种基于随机采样的统计推断方法，常用于估计复杂模型的参数。 在空间计量经济学中，MCMC方法被广泛应用于估计空间自回归模型和空间误差模型的参数。
VS
常见的空间自回归模型包括SAR （Spatial Autoregression）模型和 SEM（Spatial Error Model）模型 等。这些模型能够揭示不同观测点之 间的相互影响机制，为政策制定和区 域发展提供科学依据。
空间误差模型
空间误差模型是一种用于处理空间相关误差的计量模型。它 假设观测点之间的误差存在相关性，而这些相关性可以通过 空间权重矩阵来捕捉。
空间计量经济学分析课件
在许多实证研究中，Moran’s I 和Geary’s C是常用方法，已在大量文献中出现，尤其是 前者。因此，以下介绍常用的Moran’s I指数 的计算及检验过程。
2020年3月20日11时30分
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
16
全域空间相关性检验与分析
Moran’s I定义如下：
2020年3月20日11时30分
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
18
目前计量研究方法及其局限性
目前有关研究的计量方法主要是传统的回归分析
方法（如多元统计分析、回归分析、数据包络分 析DEA等方法），其实质上都是线性的变量之间 相互关系的一种测量方法，适合于企业或产业部
门时间序列层面的经验研究，未考虑区域（或截 面单元）之间的空间关联，局限性比较明显。
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
9
空间异质性
空间异质性反映了经济实践中的空间观测单元 之间经济行为（如增长或创新）关系的一种普 遍存在的不稳定性。
区域创新的企业、大学、研究机构等主体在研 发行为上存在不可忽视的个体差异，譬如研发 投入的差异导致产出的技术知识的差异，
这种创新主体的异质性与技术知识异质性的耦 合将导致创新行为在地理空间上具有显著的异 质性差异，进而可能存在创新在地理空间上的 相互依赖现象或者创新的局域俱乐部集团。
空间相关性表现出的空间效应可以用以下两种 模型来表征和刻画：当模型的误差项在空间上 相关时，即为空间误差模型；当变量间的空间 依赖性对模型显得非常关键而导致了空间相关 时，即为空间滞后模型（Anselin，1988）。
2020年3月20日11时30分
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
2020年3月20日11时30分
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
16
全域空间相关性检验与分析
Moran’s I定义如下：
2020年3月20日11时30分
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
18
目前计量研究方法及其局限性
目前有关研究的计量方法主要是传统的回归分析
方法（如多元统计分析、回归分析、数据包络分 析DEA等方法），其实质上都是线性的变量之间 相互关系的一种测量方法，适合于企业或产业部
门时间序列层面的经验研究，未考虑区域（或截 面单元）之间的空间关联，局限性比较明显。
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
9
空间异质性
空间异质性反映了经济实践中的空间观测单元 之间经济行为（如增长或创新）关系的一种普 遍存在的不稳定性。
区域创新的企业、大学、研究机构等主体在研 发行为上存在不可忽视的个体差异，譬如研发 投入的差异导致产出的技术知识的差异，
这种创新主体的异质性与技术知识异质性的耦 合将导致创新行为在地理空间上具有显著的异 质性差异，进而可能存在创新在地理空间上的 相互依赖现象或者创新的局域俱乐部集团。
空间相关性表现出的空间效应可以用以下两种 模型来表征和刻画：当模型的误差项在空间上 相关时，即为空间误差模型；当变量间的空间 依赖性对模型显得非常关键而导致了空间相关 时，即为空间滞后模型（Anselin，1988）。
2020年3月20日11时30分
天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
空间计量经济模型的理论与应用
空间计量经济模型的理论与应用第一部分空间计量经济模型介绍 (2)第二部分模型理论基础与原理 (5)第三部分空间相关性分析方法 (8)第四部分常用空间计量模型构建 (10)第五部分模型估计与检验方法 (14)第六部分应用案例与实证分析 (19)第七部分空间计量模型的局限性 (22)第八部分展望与未来研究方向 (25)第一部分空间计量经济模型介绍空间计量经济模型是一种将地理空间因素纳入传统经济学模型的分析方法，它通过在传统的线性模型中引入空间相关系数来考虑地区间的相互作用和影响。
这种模型起源于 20 世纪 70 年代，并逐渐成为经济学、地理学、城市规划等领域的重要工具。
本文将从理论与应用两个方面对空间计量经济模型进行详细介绍。
一、理论基础1.空间数据特性空间数据通常具有以下特点：(1)空间邻接性：相邻地区的变量之间往往存在相互影响。
(2)空间异质性：不同地区的自然环境、人文条件等差异会导致数据表现出不同的特性。
(3)空间相关性：同一地区内的多个变量之间可能存在着内在的联系，从而使得数据具有一定的空间自相关性。
2.空间计量模型的分类根据空间效应的不同，空间计量经济模型可分为两大类：(1)局部空间模型：这类模型关注的是单个区域的数据，如空间滞后模型（SLM）和空间误差模型（SEM），它们分别考虑了邻居地区的影响和空间内相关性的效果。
(2)全局空间模型：这类模型考虑的是整个研究区域的空间效应，如空间杜宾模型（SDM）和空间卡尔曼滤波模型（SKF），它们能够捕捉到区域间广泛存在的相互作用关系。
二、空间计量模型的构建1.空间权重矩阵在构建空间计量模型时，首先要确定空间权重矩阵。
空间权重矩阵用于衡量地区之间的空间关联程度，常见的有邻接矩阵、距离衰减矩阵等。
例如，在邻接矩阵中，如果两个地区相邻，则它们之间的权值为1；否则，权值为 0。
2.模型选择根据所要解决的问题和数据特点，可以选择相应的空间计量模型。
例如，当研究区域内部存在明显的空间自相关性时，可以采用空间误差模型或空间滞后模型；当研究区域之间的互动效应较强时，则应选用空间杜宾模型。
计量经济学-第一章-导论-PPT课件
选择若干作为影响因素的变量
● 分析各种影响因素与所研究经济现象的相互关系
决定相互联系的数学关系式
● 确定所研究的经济问题与各种影响因素间的数量规律
需要有科学的数量分析方法
● 分析和检验所得数量结论的可靠性
需要运用统计检验方法
● 运用数量研究的结果作经济分析和经济预测
对数量分析的实际应用
结论：以山上东问经济题学的院研统计究与具数.有学学普院遍计性量经，济需教要研室有一门学科去研9究9
.
16
山东经济学院统计与数学学院计量经济教研室
★Frish:“统计学、经济理论和数学这三者 对于真正了解现代经济生活的数量关系来 说，都是必要的…三者结合起来，就是力 量，这种结合便构成了计量经济学。”
★ Goldberge：“计量经济学是一门社会科 学，它把经济理论、数学、统计推论应用 于对经济现象的分析。”
.
18
山东经济学院统计与数学学院计量经济教研室
二．计量经济学的产生和发展
○1926年挪威经济学家R. Frisch提出 Econometrics
○1930年成立世界计量经济学会
○1933年创刊《Econometrica》
○20世纪40、50年代理论的大发展和60年代的应用 领域扩张
○20世纪70年代以来非经典（现代）计量经济学的 发展
The Bank of Sweden Prize in Economic Sciences in Memory of Alfred Nobel 1980
"for the creation of econometric models and the application to the analysis of economic fluctuations and economic policies"
● 分析各种影响因素与所研究经济现象的相互关系
决定相互联系的数学关系式
● 确定所研究的经济问题与各种影响因素间的数量规律
需要有科学的数量分析方法
● 分析和检验所得数量结论的可靠性
需要运用统计检验方法
● 运用数量研究的结果作经济分析和经济预测
对数量分析的实际应用
结论：以山上东问经济题学的院研统计究与具数.有学学普院遍计性量经，济需教要研室有一门学科去研9究9
.
16
山东经济学院统计与数学学院计量经济教研室
★Frish:“统计学、经济理论和数学这三者 对于真正了解现代经济生活的数量关系来 说，都是必要的…三者结合起来，就是力 量，这种结合便构成了计量经济学。”
★ Goldberge：“计量经济学是一门社会科 学，它把经济理论、数学、统计推论应用 于对经济现象的分析。”
.
18
山东经济学院统计与数学学院计量经济教研室
二．计量经济学的产生和发展
○1926年挪威经济学家R. Frisch提出 Econometrics
○1930年成立世界计量经济学会
○1933年创刊《Econometrica》
○20世纪40、50年代理论的大发展和60年代的应用 领域扩张
○20世纪70年代以来非经典（现代）计量经济学的 发展
The Bank of Sweden Prize in Economic Sciences in Memory of Alfred Nobel 1980
"for the creation of econometric models and the application to the analysis of economic fluctuations and economic policies"
第五讲空间计量经济学基本模型的Geoda估计
模型
➢确立最优模型（难点）
✓1、确定OLS、SLM、SEM模型 ✓2、对确定后的模型，展开诊断检验 ✓3、如果各项诊断均通过检验，则确定该模型
为最优模型 ✓4、如果有诊断未通过，一般通过调整W、调
整解释变量重新回归。 ✓重复步骤3、步骤4，直至确定合适的模型。
练习
问题：
◦ 考虑空间溢出效应的地区人均GDP影响因素 分析
Run OLS
➢ 选择标准及步骤
✓ 1、做一次OLS估计 ✓ 2、对比LM统计量，LM-Lag和LM-Error ✓ 3、若均不显著，则无需进行空间计量分析 ✓ 4、若只有一个显著，则设定为与显著统计量对应的
空间计量模型 ✓ 5、若均显著，再对比Robust LM-Lag和Robust LM-
Error ✓ 6、选择显著（相对显著）的统计量对应的空间计量
数据文件：
◦ china.shp
论文提纲
◦ 全局MoranI检验 ◦ 局部Moran I检验 ◦ 回归分析 ◦ 运用三类不同的w分别做出结果，选最好的
新变量
首先生成空间权重矩阵W 在.dbf文件中增加新变量wx 运用菜单工具table-variable calculation-spacial lag
工具计算。
二、基本模型的GeoDa估计
➢权重矩阵对GeoDa能力的约束
模型结果的诊断slmsem?蓝色线条以上异方差诊断原假设为无异方差?蓝色线条以下空间相关性诊断原假设为不估计?2对比lm统计量lmlag和lmerror?3若均不显著则无需进行空间计量分析?4若只有一个显著则设定为与显著统计量对应的空间计量模型?5若均显著再对比robustlmlag和robustlmerror?6选择显著相对显著的统计量对应档分享?确立最优模型难点?1确定olsslmsem模型?2对确定后的模型展开诊断检验?3如果各项诊断均通过检验则确定该模型为最优模型?4如果有诊断未通过一般通过调整w调整解释变量重新回归
➢确立最优模型（难点）
✓1、确定OLS、SLM、SEM模型 ✓2、对确定后的模型，展开诊断检验 ✓3、如果各项诊断均通过检验，则确定该模型
为最优模型 ✓4、如果有诊断未通过，一般通过调整W、调
整解释变量重新回归。 ✓重复步骤3、步骤4，直至确定合适的模型。
练习
问题：
◦ 考虑空间溢出效应的地区人均GDP影响因素 分析
Run OLS
➢ 选择标准及步骤
✓ 1、做一次OLS估计 ✓ 2、对比LM统计量，LM-Lag和LM-Error ✓ 3、若均不显著，则无需进行空间计量分析 ✓ 4、若只有一个显著，则设定为与显著统计量对应的
空间计量模型 ✓ 5、若均显著，再对比Robust LM-Lag和Robust LM-
Error ✓ 6、选择显著（相对显著）的统计量对应的空间计量
数据文件：
◦ china.shp
论文提纲
◦ 全局MoranI检验 ◦ 局部Moran I检验 ◦ 回归分析 ◦ 运用三类不同的w分别做出结果，选最好的
新变量
首先生成空间权重矩阵W 在.dbf文件中增加新变量wx 运用菜单工具table-variable calculation-spacial lag
工具计算。
二、基本模型的GeoDa估计
➢权重矩阵对GeoDa能力的约束
模型结果的诊断slmsem?蓝色线条以上异方差诊断原假设为无异方差?蓝色线条以下空间相关性诊断原假设为不估计?2对比lm统计量lmlag和lmerror?3若均不显著则无需进行空间计量分析?4若只有一个显著则设定为与显著统计量对应的空间计量模型?5若均显著再对比robustlmlag和robustlmerror?6选择显著相对显著的统计量对应档分享?确立最优模型难点?1确定olsslmsem模型?2对确定后的模型展开诊断检验?3如果各项诊断均通过检验则确定该模型为最优模型?4如果有诊断未通过一般通过调整w调整解释变量重新回归
第1章 《空间计量经济学》导论
4.2 带有常数项空间自回归模型外生化过程详解
空间自回归 模型外生化过程：
矩阵可逆性的无穷序列表述： ( I n W ) 1 =I n +W + 2W 2 + 3W 3 + 空间自回归模型的无穷序列表示： y （I n +W + 2W 2 + 3W 3 + ）n （I n +W + 2W 2 + 3W 3 + ） =n +Wn + 2W 2n + 3W 3n + + +W + 2W 2 + 3W 3 + 无穷序列的简化： 令abs( ) 1,W q （ n q 0）均为常数项向量， 则，n +Wn + 2W 2n + 3W 3n + = y 1 n 1-
（0,0.1） （0.1,0.2） （0.2,0.3）
3.1 空间依赖关系的数学描述
地区 i, j, k 之间的空间依赖关系：
yi ai , j y j ai ,k yk X i i , i ~ N (0, 2 ) y j a j ,i yi a j ,k yk X j j , j ~ N (0, 2 ) yk ak ,i yi ak , j y j X k k , k ~ N (0, 2 )
空间滞后 项向量
案例中，空间滞后项向量，实际上 是与地区变量具有一阶近邻关系的 地区观察值的简单平均值。
3.4 空间依赖强度判定的莫兰散点图
标量参数 ：样本观察值空间依赖的强度，表示观察值对所有空间依
赖关系的平均依赖水平。
如果Wy可逆，则 y(Wy)1 (Wy)1。
《计量经济学导论》课件
简单回归分析
通过单独的自变量和因变量建立线性回归方 程，了解不同变量之间的关系。
多元回归分析
通过多个自变量与因变量建立线性回归模型， 研究个体变量和经济体系之间关系的多元方 法。
假设检验
通过可靠的统计分析方法，掌握有强科学性 的实证检验体系，实现对数据有效性和可信 程度的评估。
三、回归模型的常见问题
计量经济学的应用领域
计量经济学应用广泛，涉及金融、政策、市场 等领域。它可以预测未来趋势、修复经济体系 中的异常、通过政策和决策可视化经济走向。
计量经济学的重要性
计量经济学是了解经济运行的内在规律和复杂 性的重要方式。它为预测未来趋势、指导政策
二、基础知识概述
数据类型
数字型、分类型、时间序列型等。掌握不同 数据类型的基本方法，可以更准确地描述数 字在数据分析和应用中的实际含义。
《计量经济学导论》PPT 课件
这堂课将带领您进入计量经济学的精彩世界，发掘数据背后的价值，实现对 数据的科学管理，提升对经济体系的理解和应用。快来开启您的计量之旅吧！
一、导言
什么是计量经济学？
计量经济学是一门探索kw【经济变量之间内在 关系】/kw的学问，可通过数据方法，深入研究 数字背后的规律，了解数字的真实含义。
1
多重共线性
独立变量之间具有高度相关性，导致
异方差性
2
难以准确度量变量对因变量的影响。
存在变量误差的果的可靠性和
准确性。
3
自相关性
存在观测值之间的相关性，导致参数
的不一致性和标准误的高估。
非常见事件与离群值
4
可能存在离群值和异常数据，影响分 析结果的稳健性和可靠性。
2 练习题解析和讨论
空间经济学ppt课件
1.1传统空间经济学的主要内容
经济活动空间聚集
• 普雷德在1966年提出基础-乘数模型 • 哈里斯在1954年提出市场潜力概念 •
不过，传统的关联效应和传统的空间经济 学理论都无法回答一些关键性问题，其中 最棘手的问题是竞争和定价问题。
1.1传统空间经济学的主要内容
要求最低限度的工厂规模 单个企业层面上存在规模收益递增 企业间竞争不是完全竞争
• 其次，可以用来研究城市土地利用问题，最早从事此种研 究的就是阿隆索（1964），认为城市中商业活动的土地 利用模式可以由杜能模式来决定，只不过中心商务区取代 了城市中心，不同的企业取代了不同的农产品。在杜能的 模型中，人口相对集中在外生给出的城市，这意味着市场 需求是非均匀的，因此当存在农产品运输成本的情况下， 经济活动的空间布局必然表现出从城市中心到外围的差异 性。
空间经济学的概念
新经济地理学（也称空间经济学）
• 把被主流经济学长期忽视的空间维度纳入 到一般均衡分析框架中，研究经济活动的 空间分布规律，解释现实中存在的不同规 模、不同形式的生产活动空间集中机制， 并通过这种机制的分析探讨经济增长规律 与途径。
• 《收益递增和经济地理》 ——保罗·克鲁格曼，1991
规模收益不变但存在运输成本，或 任何人（企业）都在本地解决（生产）所 者规模收益递增且存在运输成本 需的消费品（或投入品），不会输入任何
消费品（或投入品）
规模收益递增但不存在运输成本 所有的经济活动都集中在某一特定区位上
规模收益可变但不存在运输成本 存在运输成本且规模收益递增
所有经济活动都在本地不变规模水平上进 行，但无法确定各种，将出现一组土地利用类型和农业 集约化程度随离城市中心距离的增加而变化的同心圆圈， 也就是我们常说的“杜能环”。
空间经济计量学导论
可以用标准化统计量Z来检验n个区域是否存在空间自相关关系，Z的计 算公式为：
Z
I E(I ) VAR( I )
原假设为变量间不存在任何形式的空间相关性。 当Z值为正且显著时，表明存在正的空间自相关，也就是说相似 的观测值(高值或低值)趋于空间集聚； 当Z值为负且显著时，表明存在负的空间自相关，相似的观测值 趋于分散分布，如高值与低值的观测值集聚； 当Z值为零时，观测值呈独立随机分布。
1.3.1 空间相关性的设置
2. 空间误差模型 对模型中误差项设置空间自相关项（空间滞后因子） 适用于研究机构或地区之间的相互作用因所处的相对位置不同而存在差 异的情况。 1）空间误差自相关（spatial error autoregressive,SEAR）模型
y X u,
2）空间误差移动平均模型
w W 21 j 是观测点 i 邻近观测点的集合。 空间权重矩阵W是N阶对称矩阵，且对角线元素均为0. wn1
ij ji
0,i j
w22
wn 2
w2 n wnn
W一般采用经过行标准化的空间权重矩阵 W 形式，即对每个观测点 i 而言， j w ij 1
u Wu
u W
y X u, y X u,
3）空间误差自相关移动平均模型
4）空间误差分量模型
u W1u W2
u W v
y X u,
3. 空间杜宾模型 y W1 y X1 W2 X 2 4. 一般空间模型（general spatial model,GSM）
Cliff 和Ord(1972)在变量满足独立同分布的假定下，推导了大样本条件 下的Moran's I 统计量分布。 基于简单的线性回归模型 Y X , Moran's I 的一般表达式为
第29章-空间计量经济学
第29章-空间计量经济学陈强,《⾼级计量经济学及Stata 应⽤》课件，第⼆版，2014 年，⾼等教育出版社。
第 29 章空间计量经济学29.1 地理学第⼀定律许多经济数据都涉及⼀定的空间位置。
⽐如，研究全国各省的GDP、投资、贸易、R&D 等数据。
此前各章很少关注各省经济之间的互动，通常假设各省的变量相互独⽴。
但各省经济有着⼴泛的联系，⽽且越近的省份联系越密切。
1根据Tobler (1970)，“所有事物都与其他事物相关联，但较近的事物⽐较远的事物更关联”(Everything is related to everything else, but near things are more related than distant things)。
这被称为“地理学第⼀定律”(First Law of Geography)。
各省之间的距离信息并不难获得，⽐如是否相邻，直线距离或运输距离。
将各省的变量数据，再加上各省的位置信息(或相互距离)，即可得到“空间数据”(spatial data 或areal data)。
研究如何处理空间数据的计量经济学分⽀，称为“空间计量经济学”(spatial econometrics)。
2空间计量经济学的最⼤特⾊在于充分考虑横截⾯单位之间的空间依赖性(spatial dependence)。
空间效应(spatial effects)包括空间依赖性与“空间异质性”(spatial heterogeneity)。
由于标准的计量经济学也考虑横截⾯单位之间的异质性(⽐如异⽅差)，故空间计量经济学的关注重点为空间依赖性。
空间计量经济学诞⽣于1970 年代。
近年来，空间计量经济学蓬勃发展并进⼊主流，可归功于两⽅⾯。
⾸先，由于GIS(地理信息系统)的发展，空间数据或包含地理信息的数据(geo-referenced data)⽇益增多。
34i i =1其次，在经济理论⽅⾯，⼈们越来越关注经济⾏为⼈之间的互动，⽽不仅仅停留于代表性⼚商或个⼈。
第九章 空间计量经济学
第三节 空间自相关的检验
一、空间自相关的形式表达 时间序列上的自相关 空间自相关 空间地理关系导致的－自身影响邻居，邻居反过来影 响自身－均衡结果受到自身的影响 某种特定关联结构导致的自相关
表示空间自相关的方法是指定一个空间随机过程，可分 为两种类型：空间自回归过程（SAR）和空间移动平均 过程（SMA）。
字母A表示我们要分析的空间单元对象，字母B表示A的 全部二阶Rook邻居
三、基于距离的空间权重矩阵（Distance Based Spatial Wei （一）基于空间距离的空间权重矩阵
空间权值指标随区域 i和 j之间的距离 d 的变化而变化 ij 其取值取决于选定的函数形式。 一般有欧式距离、Chebyshev距离，Braycur距离， Canberra距离和 Gcircle距离. 由于空间距离的计算公式不统一，Pace（1997）提出了 有限距离的设定
空间计量经济学了弥补地理空间临近带来的空间相 关性和空间异质性，通过空间结构参数化方法能更 准确地检验空间变量相互影响的关系、方向和强度 空间计量经济学研究包括以下四个感兴趣的领域： 计量经济模型中空间影响的确定，合并了空间影响的 模型的估计，空间影响存在的说明检验和诊断，空间 预测。 空间计量经济学广泛应用于区域科学、地理经济学、 城市经济学和发展经济学等领域。如研究区域经济、 土地使用、房屋价值、人均收入、环境状况等
空间相关性是指第 i个空间观测单元的观测变 量 yni 与其他各地观测变量之间存在着函数关 系 f
yi f ( y1,, yi1, yi1,, yn ) i , i 1,, n
f
空间自相关通常是空间相关性的核心内容，是用来 测试空间某点的观测值是否与其相邻点的值存在相 关性的一种分析方法。可用来表示属性值相似性与 位置相似性的一致程度
第九章 空间计量经济模型
日趋广泛，这主要体现在，在一些专门化的领域中出现 了一些明确结合了空间因素的模型以及相应的空间计量经济学应用， 如区域科学、 城市和房 地产经济学、经济地理；而且在更多的经济学传统领域的各种经验调查研究中，也越来越多 地采用空间计量经济学方法，如需求分析研究、国际经济学、劳动经济学、公共经济学和地 方财政、农业和环境经济学。此外，在一些涉及计量经济学方法的文献中，对如何处理与结 合数据的 “地理” 属性的模型相适合的备择模型、 估计量和检验统计进行了越来越多的讨论。
空间统计学起源于 20 世纪 50 年代早期，用于对地理空间中的地理对象进行统计分析， 进而描述、解释、预测地理现象的状态、过程及其发展方向。最早的空间统计工作是采矿工 程师 D.G. Krige 和统计学家 H.S. Sichel 在南非进行的， 用以帮助采矿业进行矿藏量的计算。 随着计算机的普及以及运算速度的大幅提高， 空间统计学已经普遍应用于需要处理存在与空 间相关的数据的科技领域中。空间计量经济学与空间统计学相似。从某种程度上而言，空间 计量经济学与空间统计学之间的不同和计量经济学与统计学之间的不同一样。 首先， 空间统计学的理论是空间计量经济学发展的基础。 正如计量经济学其他分支的发 展都广泛借助统计学的理论， 空间计量经济学也尽可能吸收一切可以利用的现存有关空间统 计的理论。 其次，统计学的应用范围不仅限于经济学一门学科。生物，环境，地理，农业，物理化 学等众多自然科学与社会科学均广泛采用统计学理论。 而空间计量经济学中所发展的一切模 型和统计方法均为经济学问题而考虑。 确实存在这样的实例： 某一空间统计学理论最初就是 为处理经济学中的空间效应而提出，之后完全可能被应用到除经济学外的其他学科。 许多空间统计学中的经典理论并不直接适合于经济学问题。 在后面将看到， 经典空间统 计学中对空间权重矩阵的定义具有很大的限制性。 而目前计量经济学中广泛采用的权重矩阵 早已超越了最初的定义， 而具有相当高的灵活性以包含并刻画众多不同性质的经济学中的相 关关系。这不能不说是空间计量经济学对空间统计学的补充和扩展。 最后，正如Anselin（1988）所认为，空间统计学是以数据为出发点的（ data-driven） ， 而空间计量经济学是以模型为出发点的（model-driven） 。空间计量经济学从区域经济学理论 出发，主要研究与区域及城市经济有关的模型。这说明，由经济学问题建立合适的刻画相关 性的计量模型，并发展相关的估计，假设检验，预测方法才是空间计量经济学的主要任务。 而空间统计学较少直接研究区域科学中的具体问题。 由此可见， 作为研究区域经济问题的理论与方法， 空间计量经济学与空间统计学密不可 分， 空间计量经济学不仅解决了标准统计方法在处理空间数据时的失误问题， 更重要的是为 测量这种空间联系及其性质、 并在建模时明确地引入空间联系变量以估算与检验其贡献提供 了全新的手段。 空间计量经济学以建立空间经济理论模型为任务， 通过空间经济计量所建立 的理论模型为计算经济学进行模拟实验和理论推演提供了前提。 空间统计学、 空间计量经济 学、 计算经济学都是数学化时代借助地理信息系统等手段探索空间经济规律的重要理论与方 法。 三、理论空间计量经济学和应用空间计量经济学 与计量经济学包括理论计量经济学和应用计量经济学一样， 空间计量经济学也包括理论 空间计量经济学和应用空间计量经济学。 理论空间计量经济学主要研究空间权重的设定及如何运用、改造和发展数理统计的方 法，使之成为测定空间随机经济关系的特殊方法，包括各类空间回归模型，特别是横截面数 据（地理数据）和面板数据（时空数据）回归模型的设定、估计和检验方法。相关模型研究 有邻近溢出效应模型、均值域相互作用宏观模型，以及报酬递增、路径依赖和不完全竞争等 新经济地理模型。 应用空间计量经济学是在一定的空间经济理论的指导下，以反映事实的空间数据为依 据， 用经济计量方法研究空间经济数学模型的实用化或探索实证空间经济规律， 其具体研究 内容包括方法应用及软件平台开发。 最近二、三十年，随着计算技术和计算机模拟技术的发展，特别是随着地理信息系统和 空间数据分析软件的发展， 和一大批专家学者如Anselin、 Bmecckner、 Kele． 、 Haining 和 Case 等人的不懈努力， 空间计量经济学无论是在理论方法还是在应用方面都取得了突飞猛进的发 展， 特别是横截面数据和面板数据回归模型中复杂的空间相互作用与空间依存性结构分析日
空间统计学起源于 20 世纪 50 年代早期，用于对地理空间中的地理对象进行统计分析， 进而描述、解释、预测地理现象的状态、过程及其发展方向。最早的空间统计工作是采矿工 程师 D.G. Krige 和统计学家 H.S. Sichel 在南非进行的， 用以帮助采矿业进行矿藏量的计算。 随着计算机的普及以及运算速度的大幅提高， 空间统计学已经普遍应用于需要处理存在与空 间相关的数据的科技领域中。空间计量经济学与空间统计学相似。从某种程度上而言，空间 计量经济学与空间统计学之间的不同和计量经济学与统计学之间的不同一样。 首先， 空间统计学的理论是空间计量经济学发展的基础。 正如计量经济学其他分支的发 展都广泛借助统计学的理论， 空间计量经济学也尽可能吸收一切可以利用的现存有关空间统 计的理论。 其次，统计学的应用范围不仅限于经济学一门学科。生物，环境，地理，农业，物理化 学等众多自然科学与社会科学均广泛采用统计学理论。 而空间计量经济学中所发展的一切模 型和统计方法均为经济学问题而考虑。 确实存在这样的实例： 某一空间统计学理论最初就是 为处理经济学中的空间效应而提出，之后完全可能被应用到除经济学外的其他学科。 许多空间统计学中的经典理论并不直接适合于经济学问题。 在后面将看到， 经典空间统 计学中对空间权重矩阵的定义具有很大的限制性。 而目前计量经济学中广泛采用的权重矩阵 早已超越了最初的定义， 而具有相当高的灵活性以包含并刻画众多不同性质的经济学中的相 关关系。这不能不说是空间计量经济学对空间统计学的补充和扩展。 最后，正如Anselin（1988）所认为，空间统计学是以数据为出发点的（ data-driven） ， 而空间计量经济学是以模型为出发点的（model-driven） 。空间计量经济学从区域经济学理论 出发，主要研究与区域及城市经济有关的模型。这说明，由经济学问题建立合适的刻画相关 性的计量模型，并发展相关的估计，假设检验，预测方法才是空间计量经济学的主要任务。 而空间统计学较少直接研究区域科学中的具体问题。 由此可见， 作为研究区域经济问题的理论与方法， 空间计量经济学与空间统计学密不可 分， 空间计量经济学不仅解决了标准统计方法在处理空间数据时的失误问题， 更重要的是为 测量这种空间联系及其性质、 并在建模时明确地引入空间联系变量以估算与检验其贡献提供 了全新的手段。 空间计量经济学以建立空间经济理论模型为任务， 通过空间经济计量所建立 的理论模型为计算经济学进行模拟实验和理论推演提供了前提。 空间统计学、 空间计量经济 学、 计算经济学都是数学化时代借助地理信息系统等手段探索空间经济规律的重要理论与方 法。 三、理论空间计量经济学和应用空间计量经济学 与计量经济学包括理论计量经济学和应用计量经济学一样， 空间计量经济学也包括理论 空间计量经济学和应用空间计量经济学。 理论空间计量经济学主要研究空间权重的设定及如何运用、改造和发展数理统计的方 法，使之成为测定空间随机经济关系的特殊方法，包括各类空间回归模型，特别是横截面数 据（地理数据）和面板数据（时空数据）回归模型的设定、估计和检验方法。相关模型研究 有邻近溢出效应模型、均值域相互作用宏观模型，以及报酬递增、路径依赖和不完全竞争等 新经济地理模型。 应用空间计量经济学是在一定的空间经济理论的指导下，以反映事实的空间数据为依 据， 用经济计量方法研究空间经济数学模型的实用化或探索实证空间经济规律， 其具体研究 内容包括方法应用及软件平台开发。 最近二、三十年，随着计算技术和计算机模拟技术的发展，特别是随着地理信息系统和 空间数据分析软件的发展， 和一大批专家学者如Anselin、 Bmecckner、 Kele． 、 Haining 和 Case 等人的不懈努力， 空间计量经济学无论是在理论方法还是在应用方面都取得了突飞猛进的发 展， 特别是横截面数据和面板数据回归模型中复杂的空间相互作用与空间依存性结构分析日
空间计量经济学讲义
导论
❖ 空间计量经济学是现代计量经济学的“空间化”范式 ❖ 空间计量经济学是区域科学理论与经验研究的“桥梁”
导论
❖ 空间计量经济学的相关研究 ❖ Moran(1948)提出用0-1连接矩阵表示空间相关关系，之后，Moran(1950)提
出了著名的Moran’s I统计量用来测度空间自相关。 ❖ Geary(1954)提出了另一种度量空间依赖的统计量Geary’s C。 ❖ Cliff和Ord(1972)提出Moran’s I可以用于检验最小二乘回归(OLS)得到的
❖ 空间回归模型是经典线性模型的拓展，将空间因素显格式的加入到模型中 。
❖ 地理加权回归，是以曲线拟合、平滑等局部加权回归的非参数方法为理论 基础，利用焦点周围的样本子集进行回归。
❖ 空间滤波是将空间数据通过滤波方法进行处理。
导论
❖ 中文核心期刊中以“空间计量”为主题的文章最早从2005年起，之后空间计 量为主题的文章数量开始了指数型的增长。
•理论与应用研究呈现爆发式的增长。 •这主要是由于地理相关数据的日益庞大且更加容易获得、地理信息系统的进步
以及人们越来越意识到空间的重要。
•美国应用经济学家的涌入，相关应用领域包括城市与区域经济学、房地产经济等 •研究方法更为标准和规范，如广义矩和矩估计方法的引入 •通过广泛的模拟实验，各种方法应用于小样本的研究 •计算机和软件开发也日益受到关注 •美国国家科学基金会成立了空间整合社会科学中心
• Estimating Models with Spatial Effects
Four Dimensions
• Testing for the Presence of Spatial Effects
• Spatial Prediction
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空间计量经济学的发展 Development of Spatial Econometrics
• 发展于1970年代，起初作为空间统计和空间数据分析的一个分支，其 理论与应用研究大多源于空间统计、区域科学和定量地理，被主流经 济学和计量经济学所忽视。
• 近20年，经历了快速发展，已成为现代计量经济学的重要分支。the field moves “from the margins in applied urban and regional economic analysis to the mainstream of economics and other social science” (Anselin, 2010).
• 1990年代以来，空间计量经济学理论得到较大发展，方法开始得到普 遍应用，理论与应用研究呈现爆发式的增长，除了出现在区域科学和 空间分析期刊上，也开始大量出现在主流计量经济学期刊和应用经济 学各领域的期刊上。但大多数计量经济学教材仍未能包括相关内容。
空间计量经济学的发展 Development of Spatial Economeபைடு நூலகம்rics
什么是空间计量经济学？ Spatial Econometrics: Definitions
• the definition provided in Anselin (1988)
– “the collection of techniques that deal with the peculiarities caused by space in the statistical analysis of regional science models”.
models – Anselin, 2006 in Handbook of Econometrics
什么是空间计量经济学？ Spatial Econometrics: Definitions
• the definition provided in Paelinck-Klaassen (1979)
– role of spatial interdependence – asymmetry in spatial relations – importance of factors in other spaces – differentiation ex post and ex ante interaction – explicit modeling of space
什么是空间计量经济学？ Spatial Econometrics: Definitions
• the definition provided in Anselin (2006)
– “a subset of econometric methods that is concerned with spatial aspects present in cross-sectional and space-time observations.
空间计量经济学及其发展
spatial econometrics and its development
什么是空间计量经济学？ Spatial Econometrics: Definitions
• Three Definitions
– Paelinck-Klaassen, 1979 Spatial Econometrics – Anselin, 1988 Spatial Econometrics: methods and
– the limiting context of urban and regional modeling and regional science is removed and the definition of spatial econometrics is placed squarely within the methodological toolbox of (applied) econometrics.
中国区域科学协会学术年会青年学者培训
空间计量经济学导论及GeoDa的应用
An Introduction to Spatial Econometrics with GeoDa
孙铁山 北京大学政府管理学院
2013.10.10
内容提要
• 空间计量经济学及其发展 • 空间数据及其特性 • 空间自相关及其测度 • 空间回归模型：设定、估计与解释 • GeoDa应用演示
– Variables related to location, distance and arrangement (topology) are treated explicitly in model specification; estimation; diagnostic checking and prediction”.
– dealing with “the specific spatial aspects of data and models in regional science that preclude a straightforward application of standard econometric methods”.
– limiting the definition to the realm of regional science. – the modeling perspective was comprehensively treated, which
distinguishes spatial econometrics from the broader field of spatial statistics or spatial data analysis. – Emphasizing specification, estimation and specification tests of spatial regression models.