SPSS 命令: SPSS WLS

加权最小二乘与权重估计

当残差的离散程度随某个变量增大时(高收入人群的消费差异更大、大企业的误差更大),普通最小二乘会过分受噪声最大的个案影响。

免费 · 无需注册 · 文件留在本机 · 更新于 2026年10月18日

能告诉你什么

Crosstabs 在你的设备上运行与 SPSS WLS(权重估计)对应的过程:按 1 / 源变量^幂 为每个个案加权,并在一组幂次中搜索对数似然最大者;也可直接使用你提供的权重变量。

  • 权重源变量的哪个幂次最能描述误差方差的变化(对数似然值表,并标出最大值)。
  • 在估计的方差模式下有效的回归系数、标准误与 t 检验。
  • 加权 R 方、调整后 R 方、估计的标准误以及方差分析 F 检验。

适用场景

适合使用

  • 残差图随某个预测变量(或单位规模)增大呈喇叭形扩散。
  • 每行是不同数量观测的平均值、精度已知:直接使用权重变量。
  • 希望像 SPSS 一样估计幂次,而不是凭经验猜测 1/x 或 1/x² 之类的权重。

改用其他方法

  • 只需要有效的标准误、接受 OLS 系数:在线性回归中使用异方差稳健标准误更简单。
  • 权重是调查设计权重:它们描述抽样而非误差方差,应使用复杂样本分析。
  • 结果为计数或右偏正值、方差随均值变化:使用相应分布的 GENLIN 模型可直接处理。

在 Crosstabs 中如何操作

  1. 01

    选择权重估计

    在“统计”模式下打开数据,在“回归”组中选择“权重估计”(WLS)。

  2. 02

    设置变量

    选择“因变量”、“权重变量”(方差模式的来源,常为某个预测变量),并勾选“自变量”。

  3. 03

    选择加权方式

    在“权重”中将“加权方式”设为“1 / 权重变量 ^ 幂(估计幂)”;若权重变量已是精度权重,选“将权重变量用作权重”。

  4. 04

    设置幂范围

    估计幂时设置“幂范围:从”“到”和“步长”(默认 −2 到 2,步长 0.5;最多 200 步)。

  5. 05

    运行

    除非直线必须过原点,否则保持勾选“在方程中包含常量”,然后点击“运行”。权重源为零、负值或缺失的个案会被排除。

计算示例

以下结果由 Crosstabs 引擎在构建本页时根据模拟数据实际计算得出,并非手工填写。

用示例数据试一试

数据

60 个模拟家庭,收入 income 为 20–120(千);spend = 5 + 0.3·income 加噪声,噪声标准差与收入成正比,即方差随收入平方增长(随机种子固定)。“权重变量”= income,“加权方式”= 1 / 权重变量 ^ 幂,幂范围从 0 到 3,步长 0.5。

对数似然值
幂对数似然
0.000−188.734
0.500−184.916
1.000−182.052
1.500−180.299
2.000−179.812
2.500−180.719
3.000−183.082

选择对应的幂进行进一步分析,因为它使对数似然函数最大化。选定的幂:2.0。

模型摘要
RR 方调整后 R 方估计的标准误对数似然函数值
0.8320.6930.6880.084−179.812

加权最小二乘回归 - 按 1 / income ** 2 加权。

系数
项目B标准误Betat显著性
(常量)4.0711.3043.122.003
income0.3070.0270.83211.442<.001

结果解读

对数似然从幂为 0(普通最小二乘)时的 −188.73 上升到幂为 2.0 时的最大值 −179.81,因此权重为 1 / income^2.0,与噪声的生成方式一致。使用该权重后斜率为 0.307(标准误 0.0269,t = 11.44),接近真实值 0.3,加权 R² 为 0.693。

输出表格说明

对数似然值
幂范围内每个幂次对应的对数似然;使其最大的幂被标出,并用于后续输出。
模型摘要
所选加权下的 R、R 方、调整后 R 方、估计的标准误与对数似然函数值;脚注说明所用权重。
方差分析
加权回归与残差平方和,以及全部预测变量的 F 检验。
系数
所选权重下的未标准化系数 B 及其标准误、标准化系数 Beta、t 值与显著性。

前提假设与注意事项

  • 误差方差与权重源变量的某个幂次成正比(或与所给权重的倒数成正比)。
  • 除方差模式外,仍需满足线性回归的常规假设:线性、独立、误差近似正态。
  • 所用个案的权重源必须为正;工作区的频率权重(如有)与此不同,需要另行声明为频率权重。

结果如何验证

WLS 与 statsmodels WLS 及 SPSS WLS 对数似然公式对照:幂网格中每个对数似然误差在 1e-9 以内,所选幂完全一致,系数与 R 方在 1e-9 以内,标准误与 F 在 1e-8 以内。直接使用权重变量的模式也以同样方式测试。 验证证据(英文)

常见问题

选定的幂表示什么?

幂 p 表示误差方差随源变量^p 增长,因此每个个案按 1/源变量^p 加权。幂为 0 即普通最小二乘,1 表示方差与源变量成正比,2 表示标准差与源变量成正比。

权重变量和工作区权重是一回事吗?

不是。本面板的“权重变量”用于定义回归的精度权重;工作区权重是另一种个案权重,只有声明为频率权重时才会被接受。

为什么加权 R 方比 OLS 的 R 方低?

加权 R 方在加权尺度上计算,原本主导 OLS 拟合的大方差个案权重变小。二者不可直接比较,应依据对数似然判断模型。

最大值出现在幂范围的边界上怎么办?

向该方向扩大幂范围后重新运行;真正的最大值可能位于所搜索的网格之外。

用你自己的数据运行权重估计(加权最小二乘)

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