面板数据模型经典课件.pptx
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1、图11.1.1面板数据示意图 例例如如1990-2000年年30个个省省份份的的农农业业总总产产值值数数据据。固固定定在在某某一一年年份份上上,它它是是由由30个个农农业业总总产产值值数数字字组组成成的的截截面面数数据据;固固定定在在某某一一省省份份上上,它它是是由由11年年农农业业总总产产值值数数据据组组成成的的一一个个时时间间序序列列。面面板板数数据据由由30个个个个体体组组成成。共共有有330个观测值。个观测值。对对于于面面板板数数据据yi t,i=1,2,N;t=1,2,T来来说说,如如果果从从横横截截面面上上看看,每每个个变变量量都都有有观观测测值值,从从纵纵剖剖面面上上看看,每每一
2、一期期都都有有观观测测值值,则则称称此此面面板板数数据据为为平平衡衡面面板板数数据据(balanced panel data)。若若在在面面板板数数据据中中丢丢失失若若干干个个观观测值,则称此面板数据为非平衡面板数据(测值,则称此面板数据为非平衡面板数据(unbalanced panel data)。)。例例11.1.1 1996-2002年年中中国国东东北北、华华北北、华华东东15个个省省级级地地区区的的居居民民家家庭庭人人均均消消费费和和人人均均收收入入(不不变变价价格格)数数据据见见表表11.1.1和和表表11.1.2。数数据据是是7年年的的,每每一年都有一年都有15个数据,共个数据,共
3、105组观测值。组观测值。表表11.1.1 11.1.1 1996-20021996-2002年年中中国国东东北北、华华北北、华华东东1515个个省省级级地地区区的的居居民民家家庭庭人人均消费数据(不变价格)均消费数据(不变价格)表11.1.21996-2002年中国15个省级地区的居民家庭人均收入数据(不变价格)人均消费和收入的面板数据从纵剖面观察分别见图11.1.2和图11.1.3。从横截面观察分别见图11.1.4和图11.1.5。用CP表示消费,IP表示收入。AH,BJ,FJ,HB,HLJ,JL,JS,JX,LN,NMG,SD,SH,SX,TJ,ZJ分别表示安徽省、北京市、福建省、河北省
4、、黑龙江省、吉林省、江苏省、江西省、辽宁省、内蒙古自治区、山东省、上海市、山西省、天津市、浙江省。图11.1.215个省市人均消费序列(纵剖面)图11.1.315个省市人均收入序列图11.1.415个省市人均消费散点图(每条连线表示同一年度15个地区的消费值)图11.1.515个省市人均收入散点图(7个横截面叠加)(每条连线表示同一年度15个地区的收入值)15个个地地区区7年年人人均均消消费费对对收收入入的的面面板板数数据据散散点点图图见见图图11.1.6和和图图11.1.7。图图11.1.6中中每每一一种种符符号号代代表表一一个个省省级级地地区区的的7个个观观测测点点组组成成的的时时间间序序
5、列列。相相当当于于观观察察15个个时时间间序序列列。图图11.1.7中中每每一一种种符符号号代代表表一一个个年年度的截面散点图(共度的截面散点图(共7个截面)。相当于观察个截面)。相当于观察7个截面散点图的叠加。个截面散点图的叠加。图11.1.6用15个时间序列表示的人均消费对收入的面板数据图11.1.7用7个截面表示的人均消费对收入 的面板数据(7个截面叠加)图图11.1.811.1.8给给出出北北京京和和内内蒙蒙古古1996-20021996-2002年年消消费费对对收收入入散散点点图图。图图11.1.911.1.9给出给出1515个省级地区个省级地区19961996和和20022002年
6、的消费对收入散点图。年的消费对收入散点图。图11.1.8北京和内蒙古1996-2002年消费对收入时序图图11.1.91996和2002年地区消费对收入散点图11.1.2面板数据模型的基本类型设yit为被解释变量在横截面i和时间t上的数值,xjit为第j个解释变量在横截面i和时间t上的数值,uit为横截面i和时间t上的随机误差项;bji为第i截面上的第j个解释变量的模型参数;ai为常数项或截距项,代表第i横截面(第i个体的影响);解释变量数为j=l,2,k;截面数为i=1,2,N;时间长度为t=1,2,T。其中,N表示个体截面成员的个数,T表示每个截面成员的观测时期总数,k表示解释变量的个数。
7、则单方程面板数据模型一般形式可写成:对于平衡的面板数据,即在每一个截面单元上具有相同个数的观测值,模型样本观测数据的总数等于NT。当N=1且T很大时,就是所熟悉的时间序列数据;当T=1而N很大时,就只有截面数据。面板数据模型划分为3种类型:(1)无个体影响的不变系数模型:无个体影响的不变系数模型:ai=aj=a,bi=bj=b这种情形意味着模型在横截面上无个体影响、无结构变化,可将模型简单地视为是横截面数据堆积的模型。这种模型与一般的回归模型无本质区别,只要随机扰动项服从经典基本假设条件,就可以采用OLS法进行估计(共有k+1个参数需要估计),该模型也被称为联合回归模型(pooledregre
8、ssionmodel)。(2)变截距模型:变截距模型:aiaj,bi=bj=b这种情形意味着模型在横截面上存在个体影响,不存在结构性的变化,即解释变量的结构参数在不同横截面上是相同的,不同的只是截距项,个体影响可以用截距项ai(i1,2,N)的差别来说明,故通常把它称为变截距模型。(3)(3)变系数模型:变系数模型:aiaj,bibj这种情形意味着模型在横截面上存在个体影响,又存在结构变化,即在允许个体影响由变化的截距项ai(i1,2,N)来说明的同时还允许系数向量bi(i1,2,N)依个体成员的不同而变化,用以说明个体成员之间的结构变化。我们称该模型为变系数模型。11.1.3 面板数据模型的
9、优点 1利用面板数据模型可以解决样本容量不足的问题 2有助于正确地分析经济变量之间的关系 3可以估计某些难以度量的因素对被解释变量的影响11.2 模型形式设定检验建立面板数据模型首先要检验被解释变量yit的参数ai和bi是否对所有个体样本点和时间都是常数,即检验样本数据究竟属于上述3种情况的哪一种面板数据模型形式,从而避免模型设定的偏差,改进参数估计的有效性。主要检验如下两个假设:如果接受假设H2,则可以认为样本数据符合不变截距、不变系数模型。如果拒绝假设H2,则需检验假设H1。如果接受H1,则认为样本数据符合变截距、不变系数模型;反之,则认为样本数据符合变系数模型。下面介绍假设检验的F统计量
10、的计算方法。首先计算变截距、变系数模型首先计算变截距、变系数模型(11.1.6)(11.1.6)的残差平方和的残差平方和S1S1。如果记11.3 变截距模型 该模型允许个体成员上存在个体影响,并用截距项的差别来说明。模型的回归方程形式如下:11.3.1固定影响变截距模型1最小二乘虚拟变量模型(LSDV)及其参数估计其中 例例11.3.111.3.1 利用1996-2002年中国东北、华北、华东15个省级地区的居民家庭人均消费和人均收入数据(见表11.1和表11.2),试研究这些地区的居民家庭消费行为。(1)建立合成数据库(pool)对象或混合数据库对象;(2)定义序列名并输入数据;(3)估计无
11、个体影响的不变系数模型;(4)估计变截距模型。(1 1)建立合成数据库()建立合成数据库(poolpool)对象)对象 在打开工作文件窗口的基础上,点击主功能菜单中的Objects键,选NewObject功能,从而打开NewObject(新对象)选择窗(见图11.3.1)。图11.3.1Pool对象定义对话框在Type of Object选择区选择Pool(混合数据库),在 Name of Object选 择 区 命 名 CS(初 始 显 示 为Untitled),点击OK,从而打开Pool对象说明窗口。在窗口中输入15个地区标识AH(安徽)、BJ(北京)、ZJ(浙江)。如图11.3.2所示。
12、图11.3.2 Pool对象说明窗口(2)定义序列名并输入数据)定义序列名并输入数据在新建立的Pool(混合数据)窗口的工具栏中点击Sheet键,从而打开SeriesList(列出序列名)窗口,定义时间序列变量CP?和IP?,如图11.3.3。点击OK键,从而打开Pool(混合数据库)窗口,输入数据,输入完成后的情形见图11.3.4。图11.3.3 序列列表对话框 图11.3.4序列的堆栈形式数据表 (3 3)估计无个体影响的不变系数模型)估计无个体影响的不变系数模型模型形式为 其中:a为15个省市的平均自发消费倾向,b为边际消费倾向。在 Pool窗 口 的 工 具 栏 中 点 击 Estim
13、ate键,打 开 PooledEstimation(混合估计)窗口如图11.3.5。图11.3.5合成数据模型定义对话框 在对话框左上部的DependentVariable选择窗填入被解释变量CP?;在中部的Commoncoefficients(系数相同)选择窗填入解释变量IP?;Crosssectionspecificcoefficients(截面系数不同)选择窗保持空白;Intercept选项代表截距的处理方式。None代表模型不包含截距,Common指所有截面单元具有相同截距,Fixedeffects与Randomeffects分别表示截距变动的固定效应和随机效应。本例选择窗点击Comm
14、on。对话框Weighting(权数)选项是模型的估计方法。本例选择不加权,点击Noweighting。完成合成数据模型定义对话框后,点击OK键,得输出结果如表11.3.1。表11.3.1无个体影响的不变系数模型估计结果 表11.3.1结果表明,回归系数显著不为0,调整后的样本决定系数达0.98,说明模型的拟合优度较高。从结果看,平均消费倾向为0.76,表明15个省级地区的人均消费支出平均占收入的76%。(4)变截距模型)变截距模型 模型形式为其中:ai为15个省市的自发消费倾向,用来反映省市间的消费结构差异,b为边际消费倾向。EViews估计方法:在EViews的Pooled Estimat
15、ion对话框中Intercept选项中选Fixedeffects。其余选项同上。得输出结果如表11.3.2。表11.3.2变截距模型估计结果 表11.3.2中给出了变截距模型估计结果,表中的系数0.697561为边际消费倾向,后面三项是估计标准误、检验统计量值和相伴概率。表中下半部是各地区截距估计值。输出结果的方程形式是安徽:CP_AH=479.3076014+0.6975614547*IP_AH北京:CP_BJ=1053.179629+0.6975614547*IP_BJ福建:CP_FJ=467.9678362+0.6975614547*IP_FJ河北:CP_HB=361.3764747+0
16、.6975614547*IP_HB黑龙江:CP_HLJ=345.9120278+0.6975614547*IP_HLJ吉林:CP_JL=540.1174754+0.6975614547*IP_JL江苏:CP_JS=480.417445+0.6975614547*IP_JS江西:CP_JX=195.9175812+0.6975614547*IP_JX辽宁:CP_LN=622.0405359+0.6975614547*IP_LN内蒙古:CP_NMG=306.0650134+0.6975614547*IP_NMG山东:CP_SD=381.4986769+0.6975614547*IP_SD上海:CP
17、_SH=782.5988793+0.6975614547*IP_SH陕西:CP_SX=440.7243659+0.6975614547*IP_SX天津:CP_TJ=562.8424811+0.6975614547*IP_TJ浙江:CP_ZJ=714.233227+0.6975614547*IP_ZJ表11.3.2结果表明,回归系数显著不为0,调整后的样本决定系数达0.99,说明模型的拟合优度较高。从估计结果可以看出,对于本例中的15个省市来说,虽然居民边际消费倾向相同,但是其居民的自发消费存在显著的差异,其中北京、上海、浙江是居民自发消费最高的3个地区,而居民自发消费最低的是江西,其次是内蒙古
18、。对对于于随随机机效效应应模模型型或或者者变变系系数数模模型型,用用EViews建建模模过过程程大大同同小小异异,只只是是结结果果输输出出窗窗口口中中的的参参数数估估计计格格式式有有所区别。所区别。EViews EViews 5.15.1版版 本本 的的 面面 板板 数数 据据 模模 型型 估估 计计(Pool(Pool Estimation)Estimation)窗窗口口分分成成了了两两个个模模块块:Specification(Specification(设设定定)和和Option(Option(选选择择),但但基基本本功功能能与与早早期期版版本本无无本本质质区区别别,主主要要选选择择都都集
19、集中中在在Specification(Specification(设设定定)模模块块中中,见见图图11.3.611.3.6。熟熟悉悉了了图图11.3.511.3.5中中选选择择方方法法对对图图11.3.611.3.6对对话话框框不难理解。不难理解。图11.3.6 EViews5.1合成数据模型定义对话框 在Estimation Method(估计方法)选项区内有三个选项框:(1)Crosssection(横跨个体)中包括None(不选)、Fixed(固定)、Random(随机),分别用来做非个体效应、个体固定效应和个体随机效应的设定(见图11.3.6)。(2)Period(时点)中也包括Non
20、e(不选)、Fixed(固定)、Random(随机)三项选择,分别用来进行非时点效应、时点固定效应或时点随机效应设定。(3)Weight(权数)可以在5种加权方法中做选择。在Estimation Settings(估计方法设定)区包括两种估计方法:一种为LS(最小二乘)方法;一种为TSLS(两阶段最小二乘)方法。EViews5.1估计结果如表11.3.3所示。表11.3.3 各地区自发消费对平均自发消费偏离的估计结果 从从表表11.3.311.3.3可可知知,515.6133515.6133为为1515个个省省市市的的平平均均自自发发消消费费水水平平,表表中中的的系系数数0.6975610.6
21、97561为为边边际际消消费费倾倾向向,后后面面第第3 3行行至至第第1717行行数数据据为为各各地地区区自自发发消消费费对对平平均均自自发发消消费费的的偏偏离离,用用来来反反映映省省市市间间的的消消费费结结构构差差异异。平平均均自自发发消消费费水水平平与与各各地地区区自自发发消消费费对对平平均均自自发发消消费费的的偏偏离离之之和和为为各各地地区区自自发发消消费费。表表11.3.311.3.3回归结果与表回归结果与表11.3.211.3.2回归结果本质上是相同的。回归结果本质上是相同的。2 2非平衡数据的固定影响模型非平衡数据的固定影响模型 在在所所获获得得的的面面板板数数据据中中,一一些些个
22、个体体成成员员的的数数据据较较多多而而另另一一些些个个体体成成员员的的数据较少。这种情况下的面板数据被称为非平衡数据。数据较少。这种情况下的面板数据被称为非平衡数据。3 3固定影响变截距模型的广义最小二乘估计固定影响变截距模型的广义最小二乘估计 在在固固定定影影响响变变截截距距模模型型中中,如如果果随随机机误误差差项项不不满满足足等等方方差差或或相相互互独独立立的的假设,则需要使用广义最小二乘法假设,则需要使用广义最小二乘法(GLS)(GLS)对模型进行估计。对模型进行估计。下面只介绍个体成员截面异方差和同期相关协方差两种情形。下面只介绍个体成员截面异方差和同期相关协方差两种情形。(1)(1)
23、个体成员截面异方差情形的个体成员截面异方差情形的GLSGLS估计估计 个个体体成成员员截截面面异异方方差差是是指指各各个个体体成成员员方方程程的的随随机机误误差差项项之之间间存存在在异异方方差差,但个体成员之间和时期之间的协方差为零,对应的假设为:但个体成员之间和时期之间的协方差为零,对应的假设为:(2)(2)同期相关协方差情形的同期相关协方差情形的SURSUR估计估计 同同期期相相关关协协方方差差是是指指不不同同的的个个体体成成员员i i和和j j的的同同时时期期的的随随机机误误差差项项是是相相关关的,但其在不同时期之间是不相关的,相应的假设为的,但其在不同时期之间是不相关的,相应的假设为
24、需需要要指指出出的的是是同同期期相相关关协协方方差差是是允允许许同同一一时时期期即即t t不不变变时时,不不同同个个体体成成员员之之间间存存在在协协方方差差。如如果果把把假假设设式式(11.3.14)(11.3.14)中中的的第第一一个个表表达达式式写写成成向向量量和和矩矩阵阵的形式:的形式:此此时时这这种种个个体体成成员员之之间间存存在在协协方方差差的的方方差差结结构构有有些些类类似似于于个个体体成成员员方方程程框框架架下下的的近近似似不不相相关关回回归归(seemingly(seemingly unrelated unrelated regressionregression,SUR)SUR
25、),因因此此将将这这种种结结构称为个体成员截面构称为个体成员截面SUR(cross-section SUR)SUR(cross-section SUR)。4 4固定影响变截距模型的二阶段最小二乘估计固定影响变截距模型的二阶段最小二乘估计11.3.2 11.3.2 随机影响变截距模型随机影响变截距模型 1 1随机影响变截距模型的形式随机影响变截距模型的形式 与与固固定定影影响响模模型型不不同同,随随机机影影响响变变截截距距模模型型把把变变截截距距模模型型中中用用来来反反映映个个体体差差异异的的截截距距项项分分为为常常数数项项和和随随机机变变量量项项两两部部分分,并并用用其其中中的的随随机机变变量
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