Пакеты программ для статистического анализа данных мониторинга

Методы статистического анализа реализованы в пакетах при­кладных программ, различающихся как по объему и качеству методов, так и по назначению. Их можно разделить на три группы — пакеты базовой статистики, пакеты углубленного статистического анализа и экспертные статистические системы.

Пакеты базовой статистики ориентированы на пользователей, не являющихся специалистами в области статистического анализа. Такие пакеты включают в основном классические методы анализа — расчет простых оценок (например, среднего арифметического), критерии, основанные на статистике Стьюдента (t-тесты), однофакторный дис­персионный анализ и др. В документации приводится подробное опи­сание используемых методов, а пользовательский интерфейс основан на системе меню с максимально возможными подсказками и поясне­ниями.

Пакеты углубленного статистического анализа ориентированы на специалистов по математической статистике. Такие пакеты (STATISTICA, Systat, SAS, Statgraphics и др.) содержат мощное мате­матическое обеспечение, включающее методы разведочного анализа, факторный и регрессионный анализ, анализ временных рядов и многое другое. Как правило, такие пакеты имеют собственный язык, позво­ляющий вызывать имеющиеся в пакете статистические процедуры и даже программировать новые. Кроме того, пакеты углубленного ста­тистического анализа имеют очень широкие возможности по визуали­зации результатов анализа в виде графиков, гистограмм.

Рассмотрим свойства пакета углубленного статистического ана­лиза на примере пакета STATISTICA фирмы StatSoft Inc. (США). Этот пакет достаточно широко распространен в России.

На рис. 6.11 представлен пример обработки данных, которые использовались для тестирования функций и оценки параметров про­стой линейной регрессии. В левом верхнем окне видны исходные дан­ные. В правом верхнем окне на графике отображены на графике эти данные и зависимость y = 10.259 + 0.187*x.

Рис. 6.11. Общий вид экрана при работе с пакетом STATISTICA

STATISTICA представляет собой интегрированную систему статистического анализа и обработки данных. Система состоит из сле­дующих основных компонент:

- подсистемы для работы с данными, которая включает в себя электронные таблицы для ввода и задания исходных данных, а также специальных таблиц для вывода численных результатов анализа и мо­дуля управления данными. Для статистической обработки чрезвычай­но больших массивов данных имеется специальный инструмент Ме­неджер мегафайлов, который может быть использован и для предвари­тельной обработки данных перед вводом их непосредственно в элек­тронную таблицу STATISTICA;

- мощной графической системы для визуализации данных и ре­зультатов статистического анализа;

- набора статистических модулей, в которых собраны группы логически связанных между собой статистических процедур. В любом конкретном модуле можно выполнить определенный способ статисти­ческой обработки, не обращаясь к процедурам из других модулей;

- подсистемы подготовки отчетов. При помощи текстового ре­дактора, встроенного в систему, можно готовить полноценные отче­ты. В STATISTICA также имеется возможность автоматического соз­дания отчетов;

- встроенных языков SCL и STATISTICA BASIC, которые по­зволяют автоматизировать рутинные процессы обработки данных в системе.

Пакет STATISTICA включает следующие основные модули:

- модуль основных статистик и таблиц, включающий процеду­ры для описательные статистики, группировки, разведочного анализа, оценки корреляции и т.п.,

- модули «Множественная регрессия», «Дисперсионный ана­лиз», «Дискриминантный анализ», «Непараметрическая статистика»,

«Факторный анализ», «Многомерное шкалирование», «Анализ надеж­ности», «Кластерный анализ», «Логлинейный анализ», «Нелинейное

оценивание» и др.

Формальное применение статистических методов без тщатель­ного анализа их пригодности для обработки конкретного типа данных приводит к неверным результатам. Это обусловлено сложностью задач обработки данных при исследовании природной среды.

Первое поколение статистических экспертных систем было ори­ентировано на подготовленного пользователя. Многие из методов, от­работанных при создании таких систем, широко используются в раз­рабатываемых в последнее время проблемно-ориентированных паке­тах (специализированных пакетов для статистического анализа). Осо­бенность таких пакетов в том, что они используют терминологию и критерии, принятые в какой-либо конкретной области знания. Такие пакеты помогают пользователю уточнить цель исследования, выбрать наиболее подходящий метод обработки, подобрать математическую модель.

6.4.