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1、 Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.学 号：HEBEI TD UNIVRSIY多元统计分析论文 论文题目:对我国水资源分布及其现状得分析 -基于主成分分析与聚类分析学生姓名:专业班级:学 院:指导教师： 2014年月2 日摘要:水资源就是人类赖以生存得资源,近年来,随着经济得增长,人们对于水得需求越来越大,而水资源总量在不断减少,我国大部分地区已经出现了水资源不足得现象,局部地区水资源极度缺乏，这警示我们需要防患于未然,对我国水资源基本情况进行了解,据此,本文将
2、对我国得水资源分布及其现状进行分析。 本文主要采用多元统计分析中得主成分分析与聚类分析得分析方法,借助于SPS软件，初步了解影响水资源得因素，寻找所得因素在我国各个省市中得数据,进行分析,通过分析结果来了解我国得水资源在我国各个省市得分布情况及其现状，进一步给出针对我国水资源分布及其现状得合理意见及建议。关键词:水资源 分布及现状 省市 主成分分析 聚类分析 Abstract:Wteris th survivalfhumn rsorc、Recently,Asthegrowthfth eonomy,Peoles odemad oratrigrwig、However,henumber of wat
3、r is bein less nd le、Most rea in Chinahas apearedthe phnoen f isufficint waerresoues、oreoer，som rea extreme lck o waer reorc,whih wr usnd tonipinthebu t udestthe asicwater rsourcessitutio in ourounry、On th basiof it tsiclewillanayze te isriton f aer esoes d s stu of r country、This artle,ainl adoptin
4、grinci poent alyis anlster anai n ultra ttisal analysis,with the a of SP ftware，relimaryuderstanding of the nfening fatrs of e sources、Fidng he actors of da inviousproincs anditesi ur cotr,and hen,nyzing、By anayzng te rsltsto get to no the dstibution of or country watr roures nd its pes situation in
5、various rovinces and ites in our counry,eventualy,wwilgiv reasonable pnionsand ugestions ，amg at the isriuon ofurcuntrys wteresorcesdis esen itation、目录摘要-()bstrct-(II)1. 引言-(1)2. 研究对象-（)3. 数据分析-(2） 3、1描述性统计分析-（2)3、2主成份分析-（4) 3、3聚类分析-(8)、结论-（10) 对我国水资源分布及其现状得分析 -基于主成分分析与聚类分析引言水就是人类赖以生存得资源,在人类得生产生活中必不
6、可少。我国就是一个严重缺水得国家,且水资源区域分布不均。据统计我国得淡水资源总量为2800亿立方米，占全球水资源得6%,然而人均水资源总量只有30立方米，仅为世界平均水平得/4,在世界排名中占地11位。因此,深刻剖析其现状,寻求保护以及充分利用水资源得有效之法刻不容缓。水资源得水量、水质以及可持续利用性等等，关系着国民得日常生活。而在对水资源得分析过程中，影响因素种类繁多,若就其单一因素对我国得水资源现状进行分析，结果必定会存在着很大得误差。本文将从影响水资源得众多指标中,选取最具代表性,最具科学得指标,运用多元得知识(主成分分析,因子分析）进行分析,得出我国得水资源现状。2研究对象由于在水资
7、源得影响因素中,地表水量,地下水量,重复计算量,水资源总量,年产水模数,年降水量,年径流深,年降水总量，年径流量等8个指标影响意义极为重大。因此,本文将采用上述指标在8个省市中得数据为样本，分析我国得水资源现状。水资源在各个地区得分布有一定得差异，我们从历年得数据中,找到了我们关于上述变量得数据如下城市地表水量(立方米）地下水量(立方米)重复计算量(立方米）水资源总量(立方米)年产水模数（立方米/公里)年降水量(毫米）年径流深(毫米）年降水总量(立方米)年径流量(立方米)北京2、32、21、740、24、96150、61525、3天津10、5、821、61、9164、295、568、310、8
8、河北16715、7、9236、92、62、99103167山西15、66、14、59、18531、873、681115内蒙古3248、3112、656、74、9275、932、31331辽宁3251、67、3363、224、9667、323、410025上海8、613、72、9、49102、5300、765、118、6江苏24915、8、32、431、899、32、1017249安徽6766、106、87、4、491139、244、115917江西146322、636、2422、485、0891、18726601416河南311、9102、407、724、417、5186、2129031湖北9
9、461、3256、1981、252、781165、150、9216694广东211545、9522、8213、110、61772、195、73757211四川801、68、83133、855、11037、551、5889331贵州10358、928、91、761188、587、604105云南2137382257、86126、7578、68242西藏448219、3094、34483、159、73、1714482青海235、1254、6、8、66285、58、204233数据分析、1描述性统计分析根据上面得原始数据,下面我们运用SPS软件进行描述性统计分析，由描述性统计过程得到:描述统计量极小
10、值极大值均值标准差地表水量18、0442、00009、7056129、3960地下水量185、0094、3001、65030、680重复计算量12、00094、3268、1231、9641水资源总量1814、604482、001、233123、72957年产水模数184、3100、6638、6726、89184年降水量1827、90772、10895、9000418、030年径流深183、205、7035、611279、02111年降水总量186、107132、0264、97206、670年径流量1810、804482、00109、7056129、360有效得 (列表状态）8 由上表可以瞧到上
11、述9个指标中,样本得极大值与极小值均存在着较大差异,这表明我国得水资源在各省市中存在着时空分布不均得现象。再瞧表中得极小值，地下水量,年产水模数得极小值仅为5、8与4、3,可见我国局部地区水资源紧缺现象严重。其中,地表水量，降水总量，年降水总量标准差显著偏高,表明我国得水资源地区分布严重不平衡。 为了更好得说明问题，我们运用PSS对上述数据进行相关性检验相关矩阵地表水量地下水量重复计算量水资源总量年产水模数年降水量年径流深年降水总量年径流量相关地表水量、0、980、986、98、491、299、54、5、00地下水量、980、00、993、974、422、237、485、92、80重复计算量、
12、986、9931、00、98、451、265、53、93、86水资源总量、98、7、9821、0、50、21、558、938、99年产水模数、491、42、451、505、00、96、9、99、491年降水量、299、37、26、321、61、000、36、206、299年径流深、56、3、55、91、9361、000、470、5年降水总量、5、982、93、93、399、206、4701、000、955年径流量1、00、980、98、998、91、299、54、951、00 由上表可知,部分指标之间得相关系数很大,表明这些变量存在着某些相关性,例如地表水量与地下水量得相关系数为0、90,这说
13、明地表水量与地下水量存在着较强得关联性。而实际上我们也知道,地表水量在很大程度上受地下水量得影响。因此有必要对这个变量进行降维处理。3、主成分分析 考虑到上述指标之间得相关性较大，在此，我们构造新得衡量指标衡量城市得水资源量,对此我们进行主成分分析,其分析结果如下表所示:解释得总方差成份初始特征值提取平方与载入合计方差得 %累积 %合计方差得%累积 %1、274、9174、9106、747、9104、91022、123、598、502、123、59998、093、077、8599、3644、033、099、733、17、189、216、004、04799、967、0、59、948、01、006
14、0、00092、46E-1、273E15100、000提取方法：主成份分析。 由上表可知,前两个主成分得累积贡献值达到了、5099%,因此我们选择前两个主分量。成份矩阵a成份12地表水量、97-、218地下水量、952-、88重复计算量、960-、5水资源总量、92、19年产水模数、670、740年降水量、50、8年径流深、66年降水总量、-、32年径流量、97-、218提取方法 :主成分分析法。a、 已提取了 2个成份。我们知道上表就是因子荷载阵,而不就是主成份得系数矩阵,我们将上表转化成主成分系数矩阵,将上表中得第列得每个元素分别除以第个特征根得平方根，得到结果如下表所示主成份得系数矩阵F
15、1F210、374-0、5020、367-0、198x3、370、17x40、374-0、135x0、2580、86、193、870、277、4710、38-0、207x90、3740、150由此，我们可以得到如下结果:F1=0、374+0、367x20、370x3+、374x0、58x5+0、16+0、2x70、58x+0、3792=-0、15x1-0、98x2-0、7x3-0、35x0、585+0、587+、47x7-0、20x8-、5x9根据上表,我们可瞧出2个新变量与9个原始变量得关系,其中第一主成份包含地表水量，地下水量，重复计算量,水资源总量，年降水总量，年径流量；第二主成份包含年
16、产水模数,年降水量。根据上述变量得样本数据我们利用SPS计算其得分如下表所示：Z地表水量地下水量Z重复计算量水资源总量Z年产水模数Z年降水量Z年径流深年降水总量年径流量-、4-0、12-0、812-0、80、528-0、648-0、7281、071-0、794-0、80-0、979-0、-0、810、50、69-0、925-1、-、06、68-0、516-、606-、63-、962-0、8250、949-0、61、0、22-0、68、67-0、06-1、0-0、11、04-0、11-0、22-0、-0、7-0、41-0、776-1、68-、83-1、12、5-、515-0、552-0、649-
17、、6340、280、53-0、99-0、67-、627-0、552-0、8-0、959-0、4-、80、160、375-0、191、91-0、61-、617-0、72-、559-0、2460、2、393-、6190、140、17-0、447-0、590、2750、3、580、317-0、35-0、7、280、690、10、261、31、663、780、190、328-0、56-0、3-0、53-0、492-0、524-0、290、60、483-0、5-0、51-0、-、038-、03、530、640、5-、049-0、010、0、808、8030、9、322、0962、010、8891、121
18、、61、674、7060、220、390、709、797、7120、02-0、1-、0290、0140、754、010、88-0、50、020、9771、41、4820、90、720、863、861、690、972、8022、623、6072、74-0、044-0、720、072、432、802-、31-、40、42-0、3161、11-1、46-0、990、1-0、31根据两个主成份得累积贡献率得到各权重分配如下:F=4、10F1+3、599F2由此再根据各城市相关数据进行转换得到因子得分表如下表所示:1F2北京-2、30、1012天津-、6008-0、41254河北-2、046526-0、
19、79580山西-、273154-0、8102内蒙古-、69161、7707辽宁-、66337-0、161639上海1、80781、13626江苏-1、0990、46821安徽-0、161641、059577江西1、776552、46369河南-1、45511-0、2988湖北0、32850、952565广东、8392、645927四川4、20070、9295贵州0、48921、231云南、2074、184西藏、804363、105青海-1、29551、679725根据因子得分表,从而，我们可以得到各个省市得综合评价值如下:省市综合评价值排名西藏361、351广东324、51682四川24、46
20、013云南20、792江西91、265贵州65、7116湖北46、58967安徽-13、6609江苏-102、029上海-14、14河南-11、311辽宁-128、931青海-16、4内蒙古-168、094河北72、0851北京-7、91山西-19、891天津204、0318由最后结果可知,从整体上瞧,我国东南部水资源量高于其她地区，而局部分析数据，可以瞧出,我国西藏地区水资源量最为充足,广东,四川等地局于后位。而北京,天津,山西,内蒙古等地出现了严重得缺水现象。根据以上分析过程,我们可以瞧出,我国得水资源总量不足,地区分布步不均，部分地区出现了极度缺水得现象,水资源短缺现象已经成为我国面临得
21、重大问题。 接下来,我们运用聚类分析,对问题做进一步得说明。3、聚类分析利用SS对各个省市之间进行聚类分析,以此进行指标得重要性得评判， 我们采用组间联接得聚类方法，以欧式距离为判断标准,进行分析，下面就是我们得分析过程:聚类表如下:聚类表阶群集组合系数首次出现阶群集下一阶群集 1群集 群集 1群集 34、07000225、1570083611、19006412、227005513、583416、5930958、87013912、9450149161、51014162、27005112、51290312013、3300151、0601171414197、7513161101411、602116
22、1617、6214117111755、951600得到树状图如下: CA S 0 1 15 0 25Lael um +-+-+-+-+ 北京 1 - 天津 2 -+ 上海 7 -+-+ 河北 3 -+ | 山西 4 |辽宁 -+ | 河南 11 -+ | 江苏 8 -+ +-+ 湖北 1 -+ | 贵州 15 + | | 安徽 9 -+ | | 青海 18 -+-+ | | 江西 1 -+ -+ | 内蒙古 5 -+ | 广东 -+ 云南 6 - +-+ | 四川 14 -+ +-+西藏 17 -+由分析所得,我们可以瞧出,在阈值选取为1得情况下，我们可以将样本分为三类,第一类为西藏,第二类为
23、广东,云南,四川,第三类为背景,天津,上海，河北，山西,辽宁,河南，江苏,湖北,贵州,青海,江西,内蒙古。可见,我国得水资源分布极其不均,大部分地区水资源处于贫乏状态，仅西藏地区水资源较为充足。我们可以瞧出,西藏得地表水量为442,地下水量为094、,年降水总量为132、00,年径流量为442、0,这些指标在西藏地区得数据都明显高于其她地区。可见,在水资源得分布影响因素中,这些指标占据了重要得位置。在第二类中,广东，云南,四川,而上述指标在这些地区得数据趋于中间水平,说明，我国少数地区水资源比较充足,其水资源量虽不能比及西藏,但水资源较为丰富,一定程度上能满足人们得生产与生活。由此可见,我国少
24、数地区水资源可以满足自身得地区需求。我国大部分省市都位于第三类。这些地区在上述指标中数据较小,明显可以瞧出,这些地区得水资源较少，甚至有些地区表现出来了季度得匮乏,如山西,天津等地。通过以上分析,我们可以瞧出,我国大部分地区表现出了水资源不足,仅少数地区水资源较为丰富。我国得水资源短缺,地区分布不均现象显而易见。这与我们在之前得主成分分析中得到得结果一致。4意见及建议通过以上分析，我们得到得最终结果,了解到我国水资源紧缺,地区分布不均现象严重。因此,在我国得经济发展过程中，我们必须时刻谨记以水资源保护为前提,杜绝水资源浪费现象。对此,我们给出以下几点建议:（1） 加强宣传,强化资源意识 （2）
25、 建立健全地下水管理保护得制度体系（3） 统一管理,实行水权制度改革 （4） 加强防治,改善水资源环境（5） 节约用水,减少人为浪费（6） 坚持治理水污染，加强水环境保护 水资源保护就是全民共同得责任与使命，水资源与国民生活息息相关，与我们生活得方方面面有着千丝万缕得联系，我们必须以水资源保护为己任,全民共同行动。这样,我们得生活才能更加美好,幸福。参考文献:【1】 何晓群 多元统计分析 出版地:中国人民大学出版社 201-7 第六章228-27 第七章26523【2】 武宝志、张孝荣、高宏 开展水资源得探讨吉林省水文水资源局2010-35卷4期135-1479【3】 江培福、谢春芳 城市水资
26、源监测系统设计研究 内蒙古水利 01-7 39卷第6期8-9【4】 李靖华、郭耀煌 主成分分析用于多指标评价得方法研究主成分评价 00管理工程学报 第1期 【5】 阎慈琳 关于用主成分分析做综合评价得若干问题 1998年 第期 数理统计与管理【6】 傅景广、许刚、王裕国 基于遗传算法得聚类分析 204年 04期计算机工程附录：原始数据城市地表水量(立方米)地下水量(立方米)重复计算量(立方米)水资源总量(立方米）年产水模数（立方米公里)年降水量(毫米)年径流深(毫米)年降水总量(立方米)年径流量(立方米)北京25、32、210、7、824、2925150、61525、3天津10、85、8214
27、、612、9164、295、68、30、8河北17145、875、23、1、250、98103167山西11594、666、14、59、53、73、68315内蒙古3748、3112、7、3275、932、2318331辽宁5105、567、224、87、322、41000325上海8、123、726、9、4952、530、65、118、江苏245、338、932、31、899、243、91017249安徽61166、606、8676、848、49119、244、1150617江西14122、6316、21422、485、081591、1472660416河南3119、912、2407、74、412、18、210311湖北946291、56、191、252、78115、08、92166946广东211155、952、823、0、617、1995、7757211四川3131801、698、833、855、2037、55、65889313贵州103525、958、91055、718、9587、209435云南2217383215、86125、7578、64824222西藏44219、09、44823、31593、7373、132448青海623258、1254、96、28、628、586、064623