空间面板模型
这个方法是做什么的
用于“同一批空间单元的多年观测”,在控制各单元不随时间变化的差异(个体固定效应)之后,估计同一年里相邻单元之间的空间依赖。可选两种设定:固定效应空间滞后模型 y_t=ρ·W·y_t+X_t β+μ+ε_t(默认),以及固定效应空间误差模型 y_t=X_t β+μ+u_t,u_t=λ·W·u_t+ε_t。估计用极大似然:先按单元对时间去均值消去个体效应,再对 ρ(或 λ)极大化集中对数似然,标准误来自信息矩阵;误差模型里的 λ 也有极大似然标准误与 p 值,这一点与截面的广义矩估计不同。
卡① 给出面板结构、空间权重、单元均值的 Moran's I,以及在去均值数据上计算的面板 LM-Lag、LM-Error 及其稳健形式,用来在两种设定之间选择;卡② 给出系数、对数似然、AIC 与 SC;卡③ 除森林图外,还画出每一年因变量的 Moran's I;卡④ 在滞后模型下给出 LeSage–Pace 直接、间接、总效应(每一年相同),默认附 1000 次蒙特卡洛模拟的 95% 置信区间。空间权重按空间单元构造,默认 K 近邻(k=min(8, 单元数−1))行标准化,也可用与单元数相同的 N 列读入自定义矩阵。
需要准备什么数据
- 放入[定量]因变量 Y:1 个,定量变量(数值)
- 放入[定量]自变量 X:至少 1 个,定量变量(数值)
- 放入空间单元标识:1 个,定量或定类变量
- 放入时间标识:1 个,定量或定类变量
- 放入[定量]经度/X 坐标:1 个,定量变量(数值)
- 放入[定量]纬度/Y 坐标:1 个,定量变量(数值)
- 放入[定量]自定义权重矩阵列(可选)(可选):至少 0 个,定量变量(数值)
数据要求
- 数据表至少 20 行。
- 单列缺失率不超过 20%。
以上条目由系统从该方法的校验规则直接生成,与上传数据时的实际拦截规则一致。
什么时候用它
- 省、市、县等地区的多年数据,关心空间溢出又需要控制地区固有差异
- 截面空间模型的结论可能被不随时间变化的遗漏变量(地理、制度)污染,需要个体固定效应
- 想知道某个因素的变化通过邻近地区外溢的大小,并给出置信区间
- 需要对数似然与 AIC 来比较滞后与误差两种设定:两者自变量相同、参数个数相同,AIC 之差就是对数似然之差的两倍
数据必须是平衡面板:每个空间单元在每一年恰有一条记录,剔除缺失后仍须平衡;至少 10 个单元、2 期;同一单元各年的经纬度必须相同;自变量必须随时间变化,否则会被个体效应完全吸收,报告会点名是哪个变量。单元标识与时间标识可以是文字或数字,单元按在数据中首次出现的顺序排列,自定义权重矩阵的第 j 列对应第 j 个出现的单元,取每个单元第一条记录所在的行。
什么时候不要用它
- 只有一期截面数据:用「空间滞后模型(SLM/SAR)」或「空间误差模型(SEM)」。
- 面板很短、单元很多,且不需要空间结构:用「面板模型」,它给固定效应、随机效应与豪斯曼检验。
- 因变量有很强的动态(上一期影响本期):用「系统GMM动态面板」;本模块不含时间滞后项。
- 不同年份的空间单元不一致(新设、撤并的行政区):本模块要求平衡面板,先把单元口径统一,或分年用「空间滞后模型(SLM/SAR)」。
- 需要邻居的自变量直接进入模型:本模块不含 W·X,可先在截面上用「空间杜宾模型(SDM)」或「自变量空间滞后模型(SLX)」逐年考察。
容易误读的地方
- 本模块的对数似然是按定义重新计算的,和 spreg 原始输出不同。 spreg 1.9.0 的面板固定效应模型在对数似然里少减了 (NT/2)·ln(NT),演示数据中相差 855.567;本报告用 −NT/2·(ln2π+lnσ²+1)+T·ln|I−ρW|,AIC 与 SC 也据此计算。
- 逐年 Moran's I 不显著,不等于不需要空间项。 演示数据中 10 年里只有 1 年的因变量 Moran's I 显著,但去除个体效应后的面板 LM-Lag=110.615、ρ=0.3329 都高度显著:原始因变量的空间格局被单元之间的固有差异掩盖了,空间依赖要在个体效应之外检验。
- 滞后模型的 β 不是边际效应。 演示数据中每万人发明专利的 β=−0.0345,直接效应 −0.0350,间接效应 −0.0167,总效应 −0.0518;溢出约占总效应的三分之一;由于 W 与 ρ 不随时间变化,这组效应对每一年都相同。
- σ² 没有做小 T 偏差校正。 固定效应极大似然的 σ² 在期数少时偏小(Lee 与 Yu,2010),本模块未做校正,T 较小时标准误会略偏乐观。
- 两种稳健 LM 都显著时,两个设定都只吸收一半。 本模块不提供同时含 ρ 与 λ 的面板模型;报告会按稳健统计量较大者建议设定,并提示用另一种设定对照,论文中应说明这一取舍。
报告里有什么
- 输出结果一:数据概览与前提检验
- 输出结果二:固定效应空间滞后模型(SAR-FE)参数估计
- 输出结果三:系数森林图与逐期空间自相关
- 输出结果四:效应量与事后分析
- 输出结果五:结论与学术表述
上图为系数与 ρ 的森林图(横须 = 95%CI);下图为每一期「碳排放强度(吨/万元)」的全局 Moran's I(虚线为期望值 E[I])。