SPSS軟件在地閃密度空間分布規(guī)律研究中的應(yīng)用

周麗雅 蒙文昌

摘 要：通過詳細(xì)闡述如何運(yùn)用SPSS軟件對(duì)省級(jí)或國家級(jí)閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測到的市縣級(jí)地區(qū)閃電數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)或旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析，從而深入掌握市縣區(qū)域內(nèi)地閃頻次的空間分布規(guī)律的方法，并與利用Fortran程序進(jìn)行計(jì)算得出的結(jié)果對(duì)比分析證明運(yùn)用SPSS軟件對(duì)地閃頻次進(jìn)行主成分分析的可靠性，為地市級(jí)雷電防護(hù)工作者對(duì)掌握本地區(qū)內(nèi)地閃活動(dòng)時(shí)空分布規(guī)律提供了一種簡單有效的方法。

關(guān)鍵詞：SPSS；經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)；地閃頻次；空間分布規(guī)律

中圖分類號(hào)：P732.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來，為了有效地開展氣象災(zāi)害防御工作以及不斷拓寬氣象服務(wù)領(lǐng)域的需求，各類重大建設(shè)項(xiàng)目的氣象災(zāi)害可行性論證成為各地氣象災(zāi)害防御工作的重點(diǎn)。其中，雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是氣象災(zāi)害可行性論證的重要組成。

全面掌握市縣區(qū)域大氣雷電環(huán)境狀況是有效開展雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)。各地工作者對(duì)本區(qū)域內(nèi)大氣雷電環(huán)境的都進(jìn)行了相應(yīng)的研究，陸國俊等以廣州地區(qū)1999～2008年雷電定位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，詳細(xì)研究了廣州地域地閃總數(shù)、地閃密度、雷電幅值、雷電幅值概率分布及雷電日等重要雷電參數(shù)。

1 SPSS軟件介紹

SPSS（Statistical Product and Service Solutions），“統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案”軟件。SPSS是世界上最早的統(tǒng)計(jì)分析軟件，與SAS和BMDP并稱為三大綜合性統(tǒng)計(jì)軟件，廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。SPSS 軟件可以實(shí)現(xiàn)包括多元分析中的回歸分析， 判別分析，相關(guān)分析，主成分分析，因子分析，聚類分析，譜分析，時(shí)間序列分析，因此可廣泛應(yīng)用在氣象業(yè)務(wù)中。其最突出的特點(diǎn)就是操作界面極為友好，輸出結(jié)果易于理解。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 數(shù)據(jù)來源

從安徽省LD-Ⅱ型閃電定位系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)中按照蚌埠地區(qū)經(jīng)邊界經(jīng)緯度范篩選出蚌埠地區(qū)的地閃資料，所取資料時(shí)間長度為2006年1月—2012年12月。包括了地閃發(fā)生日期、時(shí)間、經(jīng)度、緯度、電流強(qiáng)度。

2.2 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析方法（empirical orthogonal function， 縮寫為EOF），也稱特征向量分析或者主成分分析，是一種分析矩陣數(shù)據(jù)中提取主要數(shù)據(jù)特征量的一種方法。

正因EOF的分析功能，進(jìn)行EOF分解必須將某氣候向量場的觀測資料以矩陣形式給出，方可進(jìn)行時(shí)間和空間上的分解。從省級(jí)或國家級(jí)閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取的市縣級(jí)地區(qū)閃電數(shù)據(jù)為隨即事件，即發(fā)生一次閃電，閃電頻次就增加一次，一次事件相對(duì)應(yīng)一個(gè)閃電發(fā)生時(shí)的精度和緯度，不是站點(diǎn)資料。

2.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

打開SPSS軟件，主界面如圖1所示，選擇文件/打開/數(shù)據(jù)，在打開數(shù)據(jù)對(duì)話框中選擇保存成EXCLE文件格式的矩陣數(shù)據(jù)工作表。

數(shù)據(jù)成功導(dǎo)入后，選擇分析/降維/因子分析，如圖2，進(jìn)行主成分分析操作。

在彈出的因子分析對(duì)話框（如圖3）中，選中所有變量。點(diǎn)擊確定。如果做旋轉(zhuǎn)主成分分析選擇旋轉(zhuǎn)/繼續(xù)/確定即可。

2.4 輸出結(jié)果

軟件自動(dòng)輸出分析結(jié)果，部分結(jié)果截屏如圖4所示，輸出結(jié)果表明：經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解后特征值大于1的共有13個(gè)特征向量場。前2個(gè)特征值為153.25和12.19，特征向量方差貢獻(xiàn)分別為68%，6%，余下的載荷向量的方差貢獻(xiàn)均小于5%，且前兩個(gè)特征向量的累計(jì)方差貢獻(xiàn)高達(dá)74%。

3 可靠性檢驗(yàn)

為了對(duì)運(yùn)用SPSS軟件運(yùn)行出的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，使用氣象專業(yè)人員使用最為廣泛的FORTRAN（Formula Translation）數(shù)值計(jì)算編程語言對(duì)蚌埠地區(qū)逐月閃電頻次矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行編程運(yùn)算，得到經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解后特征值大于1的也是13個(gè)特征向量場，且前2個(gè)特征值為特征向量方差貢獻(xiàn)分別為70%，8%，與用SPSS軟件輸出結(jié)果一致。因此，認(rèn)為運(yùn)用SPSS軟件對(duì)閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取的市縣級(jí)地區(qū)閃電數(shù)據(jù)進(jìn)行EOF分析或REOF分析是可靠。

4 結(jié)論

1）SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件用于對(duì)地閃頻次時(shí)空分布規(guī)律的研究是有益的嘗試，且計(jì)算結(jié)果經(jīng)過與傳統(tǒng)高級(jí)語言程序的計(jì)算結(jié)果一致，檢驗(yàn)證明該方法是有效的。

2）使用Excel做數(shù)據(jù)的預(yù)處理很方便， 且與SPSS數(shù)據(jù)格式可以通用， 兩者使用方法也非常近似。

3）SPSS軟件界面友好，操作簡易，能夠滿足基層雷電防護(hù)工作者對(duì)本區(qū)域內(nèi)的閃電數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究的需求。

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