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空间计量

空间杜宾模型 (SDM)

在本地斜率之外,同时放入邻居的因变量与邻居的解释变量,用 ρ 与 WX 区分「Y 的传导」和「X 的溢出」。

更新日期 2026-08-29 空间

这篇能回答什么

空间杜宾模型(Spatial Durbin Model)把截面写成 Y=ρWY+Xβ+WXθ+ε。ρ 乘的是邻居的 Y,θ 乘的是邻居的 X。本页教学表因变量为 Y,解释变量为 X。X 的系数 0.5872(Z=8.5227,P<0.001)是本地斜率;W_X 的系数 0.0083(Z=0.0414,P=0.967)是邻居 X 的直接项;W_Y (空间自回归系数 ρ) = 0.6882(Z=6.6203,P<0.001)是邻居 Y 的传导。常数项 (Constant) = 0.0412,P=0.554,截距本身不显著。

它和空间滞后(SAR:只有 ρWY,没有 WX)以及空间误差(SEM:相关写在扰动 u=λWu+ε 里)不是同一套约束。θ=0 时杜宾朝 SAR 退化;若你认为遗漏的是误差里的空间结构而不是 X 的邻居项,SEM 更贴。本例 W_X 远不显著、ρ 很大,数据更像「Y 在邻域传导、X 的邻居项几乎没声音」,而不是「基础设施投资辐射到邻市」那种 θ 故事。伪 R² = 0.6674 写在表注,不是 OLS 的普通 R²。

什么时候不该用

有效点少于 15 个不要估这四个参数。没有坐标、只有成绩表,回线性回归。只想知道属性成不成片、还没有 X,先做Moran's I。重复测量的个体–年份结构用面板固定效应,那不是 K 近邻。本表没有给出直接 / 间接 / 总效应的偏微分分解,不要把 0.5872 直接写成「总效应」。

如何选择方法

规格从宽到窄:杜宾同时留 ρ 与 θ;SAR 令 θ=0;SEM 把空间相关赶进误差。先看莫兰指数是否拒绝随机,再看残差莫兰是否还在。残差仍扎堆且你相信邻居的 X 可能进方程 → 杜宾。你事先排除 WX → SAR。你只想修标准误、不关心传导系数 → SEM 或空间 HAC。什么邻居项都不要 → 普通最小二乘,但须报告残差 I。

  • SDM:纬度、经度、Y、至少一个 X;输出常数、X、W_X、ρ 与伪 R²。

  • SAR:只有 WY,没有 W_X 这一行。

  • SEM:表里出现的是 λ 而不是 ρ 与 W_X。

  • OLS:同一对 X、Y,但标准误假定独立;残差 I 显著时不要停在这里。

输入、输出与限制

输入

解释变量可定量或定类(定类会进入设计矩阵);因变量必须定量;纬度、经度各一列定量。教学页在「spatial」上勾 X 与 Y。缺失按所用列成对删除。

  • 解释变量:1–30 个。

  • 因变量:恰好 1 个定量。

  • 经度 / 纬度:各 1 个定量。

输出

结果表列:变量 / 空间滞后项、回归系数(Coef)、标准误、Z值、P值。行包括常数项 (Constant)、各个 X、对应的 W_X,以及 W_Y (空间自回归系数 ρ)。表注给出 Pseudo R²,并解释 W_ 前缀是邻域加权平均。图为拟合对照或系数条。

产品限制

  • 有效点至少 15 个,位置上限约 2000。

  • 邻接与莫兰页一致:K=5 最近邻 + 行标准化,再生成 WY、WX。

  • 估计优先 GMM 滞后,设计矩阵奇异时回退极大似然;本页表名写「ML 估计结果」,核对时按 ML 输出对齐。

  • 不输出 LeSage–Pace 直接 / 间接 / 总效应表;讨论溢出时只能读 W_X 与 ρ 本身。

  • 伪坐标大量重复或 X 与 WX 完全共线会拟合失败。

案例

研究问题。 60 个位置同时有属性 Y 与协变量 X。研究者怀疑邻居的 Y 会传进来,也想看看邻居的 X 有没有单独一项。普通最小二乘只有一个 β,写不出这两段。

教学示例仍用空间工作簿「spatial」页:纬度、经度、Y、X。运行后 X = 0.5872(P <0.001),W_X = 0.0083(P 0.967),ρ = 0.6882(P <0.001),伪 R² = 0.6674。模型拟合度 (Pseudo R²) = 0.6674。空间回归中,『W_变量名』代表该变量对应的空间滞后项(即周边邻接地区该变量的加权平均)。 下载后按同样四列复现。

下载教学示例表(空间坐标)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 打开同一工作簿

    空间示例 xlsx 切到「spatial」。不要误用 dea 或 orthogonal 页,那些没有成对经纬度。

  2. 步骤 2 · 确认 X 与 Y 成对完整

    四列都是定量。任一侧缺失会删整行;删完后若少于 15 行,模型拒绝估计。

  3. 步骤 3 · 点选杜宾模型

    目录搜「杜宾」或「SDM」。不要停在莫兰——莫兰没有 β 与 ρ。

  4. 步骤 4 · 经纬度加上解释变量

    纬度、经度各一列,因变量 Y,解释变量 X。运行后核对角是否仍是「常数项 (Constant)」。

  5. 步骤 5 · 对照 ρ 与 W_X

    先看 ρ 是否显著,再看 W_X 的 P。本例 0.967 不能写成「X 的空间溢出显著」。伪 R² 只作拟合参考。

StatsX 工作台上传含经纬度和 X、Y 的空间表
将空间示例表拖入工作台上传区。
列画像确认纬度、经度、Y 与 X
四列均须为定量且成对完整。
在目录中选择空间杜宾模型
在算法目录中选定「空间杜宾模型 (SDM)」。
为空间杜宾指定经纬度、Y 与 X
因变量放 Y,解释变量放 X,坐标两列单独指定。

如何阅读输出

下表是因变量 Y 的 SDM ML 估计。常数项 (Constant) 系数 0.0412,标准误 0.0696,Z=0.5913,P=0.554,截距可视为 0。X 系数 0.5872,Z=8.5227,P <0.001:本地 X 每高一单位,Y 平均高出约 0.59(在控制 WY、WX 之后)。W_X 系数 0.0083,标准误大到 0.2011,Z 只有 0.0414,P=0.967,邻居的 X 没有可分辨的直接项。W_Y (空间自回归系数 ρ) = 0.6882,标准误 0.104,Z=6.6203,P <0.001,邻居 Y 的传导很强。伪 R² = 0.6674。

空间杜宾模型 (SDM) ML 估计结果 | 因变量: Y
变量 / 空间滞后项回归系数(Coef)标准误Z值P值
常数项 (Constant)0.04120.06960.59130.554
X0.58720.06898.5227<0.001
W_X0.00830.20110.04140.967
W_Y (空间自回归系数 ρ)0.68820.1046.6203<0.001

左右滑动可查看完整表格

模型拟合度 (Pseudo R²) = 0.6674。空间回归中,『W_变量名』代表该变量对应的空间滞后项(即周边邻接地区该变量的加权平均)。

空间杜宾模型系数表:常数、X、W_X 与 ρ
工作台系数应与 0.0412、0.5872、0.0083、0.6882 一致。
空间杜宾拟合或系数对照图
图帮助对照本地项与滞后项;完整推断以系数表为准。

阅读顺序:表名是否写 ML → 常数是否可忽略 → X 的符号与 P → W_X 是否真的「溢出」→ ρ 的幅度是否接近 1(接近 1 时空间乘数会放大本地斜率的解释)。本例 θ̂≈0、ρ̂≈0.69,写成 SAR 故事比写成「X 辐射邻区」更老实。ρ 显著也不等于政策评估:没有识别假设,0.6882 只是条件相关。伪 R² 不要和成绩表 OLS 的 0.534 比谁更大——分母、估计量都不同。

理论与公式

令 W 为行标准化 K 近邻矩阵。三种常见空间线性规格为

本实现先构造 WX,再与 X 拼成设计矩阵,用 GM_Lag,失败则 ML_Lag。表中 Z 来自系数除以标准误的渐近正态。因为等式右边有 WY,β 不是「X 对 Y 的偏效应」的最终分解;文献用 (I−ρW)^{−1} 拆直接与间接效应。本页不打印那张分解,讨论时只能说「本地系数 0.5872、WX 项不显著、ρ=0.6882」。若约束 θ=0 做似然比,才有正式的「可否退化成 SAR」;本表没有给出该检验。

注意事项

  • W_X 不显著时,不要靠「模型名叫杜宾」宣称 X 有空间溢出。

  • ρ 接近 1 时乘数不稳,解释本地斜率要更谨慎。

  • 伪 R²=0.6674 不能当普通 R² 去和成绩回归比赛。

  • 表头是 ML,脚本若走到 GMM,标准误会变,对拍前先看估计量标签。

  • 没有偏微分表,就不要报告「间接效应 xxx」。

  • K 与行标准化一改,ρ 与 W_X 都会改;写方法必须点名 K=5。

常见问题

参考文献

  • Anselin, L. Spatial Econometrics: Methods and Models[M]. Dordrecht: Kluwer, 1988.

  • LeSage, J., Pace, R. K. Introduction to Spatial Econometrics[M]. Boca Raton: CRC Press, 2009.

  • Elhorst, J. P. Spatial Econometrics: From Cross-Sectional Data to Spatial Panels[M]. Heidelberg: Springer, 2014.

  • Anselin, L. Spatial externalities, spatial multipliers, and spatial econometrics[J]. International Regional Science Review, 2003, 26(2): 153–166.