1、第9章 结构方程模型 第9章 结构方程模型 v本章学习目标本章学习目标 理解结构方程分析的基本思想与原理 了解结构方程模型分析方法的优点熟悉结构方程模型中常用的概念 掌握结构方程模型构建的步骤 熟练掌握应用SPSS软件中的AMOS插件进行结构方程模拟的操作掌握实验结果的分析与利用了解结构方程模型在经济管理数据分析中的应用 第9章 结构方程模型v结构方程模型（Structure Equation Modeling,SEM）是应用线性方程系统表示观测变量与潜变量之间，以及潜变量之间关系的一种方法，其实质是一种广义的一般线性模型。与传统的线性回归模型不同，结构方程模型允许研究人员能够同时检验一批回归
2、方程，而且这些回归方程在模型形式、变量设置、方程假设等方面也与传统回归迥然不同，因此，其适用范围也比传统回归分析更为多元化。实验一 结构方程模型 v实验目的实验目的 明确结构方程分析有关的概念熟练掌握结构方程模型构建的过程能用SPSS软件中的AMOS插件进行结构方程模拟及检验培养运用结构方程分析方法解决身边实际问题的能力 v准备知识准备知识结构方程模型中常用概念 测量变量：也叫观察变量或显示变量，是直接可以测量的指标。潜变量：其测量是通过一个或几个可观察指标来间接完成的。外生潜在变量：他们的影响因素处于模型之外，也就是常说的自变量。内生潜在变量：由模型内变量作用所影响的变量（因变量）。v准备知
3、识准备知识结构方程模型的应用范围 结构方程模型的主要应用范围有两个：其一是对难以直接观测到的潜变量提供一个可以观测和处理的方式，以便对该变量作进一步的研究；其二是研究不同变量之间可能存在的相关关系。如果所研究的变量都是可以直接观测得到的，结构方程模型所能检验的就是变量之间相关关系的显著性，这种关系通常也称为结构关系。如果在研究中所涉及的变量有部分为不可观测到的潜变量，此时必须首先完成该潜变量的构建，将其转化为可观测的变量后再对变量间可能的关系进行处理，在这一情况中，结构方程模型可以同时处理测量关系和结构关系。主成分分析的基本思想 它通过对原始变量相关矩阵或协方差矩阵内部结构关系的研究，利用原始
4、变量的线性组合形成几个综合指标(主成分)，在保留原始变量主要信息的前提下起到降维与简化问题的作用，使得在研究复杂问题时更容易抓住主要矛盾。v结构方程模型的优点（1）允许回归方程的自变量含有测量误差 在传统统计方法特别是计量模型中，自变量通常都是默认可直接观测的，不存在观测误差。但是对于管理学等社会科学领域的很多研究课题来说，模型所涉及的自变量常常不可观测，结构方程模型将这种测量误差纳入模型，能够加强模型对实际问题的解释性。v结构方程模型的优点（2）可以同时处理多个因变量 在传统计量模型中，方程右边的因变量一般只有一个，但是在管理学等社会科学领域，因变量常常有多个，例如员工素质可以影响企业文化，
5、也可以影响企业绩效，这样在结构方程模型中，允许同一模型中出现多个因变量，在模型拟合时对所有变量的信息都予以考虑，可以增强模型的有效性。v结构方程模型的优点（3）可以在一个模型中同时处理因素的测量和因素之间的结构 传统的统计方法中，因素自身的测量和因素之间的结构关系往往是分开处理的对因素先进行测量，评估概念的信度与效度，通过评估标准之后，才将测量资料用于进一步的分析。在结构方程模型中，则允许将因素测量与因素之间的结构关系纳入同一模型中同时予以拟合，这不仅可以检验因素测量的信度和效度，还可以将测量信度的概念整合到路经分析等统计推理中。v结构方程模型的优点（4）允许更具弹性的模型设定 在传统建模技术
6、中，模型的设定通常限制较多，例如，单一指标只能从属于一个因子，模型自变量之间不能有多重共线性等。结构方程模型既可以处理单一指标从属于多个因子的因子分析，也可以处理多阶的因子分析模型。在因素结构关系拟合上，也允许自变量之间存在多重共线性关系。v结构方程构建步骤 模型假设模型假设 1 在进行模型估计之前，要先根据理论分析或以往研究成果来设定初始理论模型。测量模式是指实际观察值与其背后的潜在特质间的关系；结构模式是指因素与因素间的关系，潜变量间的函数关系。v典型的结构方程模型如下：v结构方程模型代码含义 v结构方程构建步骤 模型识别模型识别 2 确定所设定的模型是否能够对其估计求解。，如果模型是可识
7、別的，表示理论上模型中的每一个参数都可以估计出唯一的一个估计值。模型识别结果包括不能识别(Under-Identified)、适度识别(just-Identified)及过度识别(Over-Identified)三种。v模型识别 v模型识别 自由参数：未知并需要估计的参数。固定参数：不自由的并固定于设定值的参数。如在测量模型中，或者将每个潜在变量标识的因子负荷之一设定为1，或将该潜在变量的方差设定为1；对于结构方程，一些通径系数应该被设定为0，这意味着被设定为无影响作用。限制参数，那些未知的，但被规定相等于另一个或另一项参数值的参数。通过固定或限制一些参数，自由参数的数目就可以减少，原来不能识
8、别的模型有可以变为可以识别模型。v结构方程构建步骤 模型估计模型估计 3最大似然法（maximum likelihood）和广义最小二乘法（generalized least square）v结构方程构建步骤 模型评价模型评价 4 对模型的整体拟合效果和单一参数的估计值进行评价。如果模型拟合效果不佳，可以对模型进行修正来提高模型拟合效果。v模型评价 v卡方检验指标 v残差分析指标 v评价指标名称 v替代性指标名称 v实验内容实验内容v为了了解大学生闲暇时间消费状况与幸福指数之间的关系，设计调查问卷并收集相关数据，在理论上将大学生闲暇时间消费划分为社交活动时间、文化休闲时间和网络休闲时间。大学生
9、的幸福指数由其个体满意度、就业准备满意度与社会满意度三个方面组成，v请对大学生闲暇时间消费与满意度之间构建结构方程模型。v实验步骤实验步骤 结构方程分析由SPSS17.0软件中的AMOS插件完成。下面以案例说明判别分析的基本操作步骤。v实验步骤实验步骤（1）准备工作。在SPSSl7.0软件中安装AMOS插件后，先调用SPSS17.0软件，打开数据文件9-1.sav，通过选择“文件打开”命令将数据调入SPSSl7.0的工作文件窗口。（2）打开AMOS对话框执行“分析”AMOS命令，打开结构方程分析的主对话框。操作过程见图 vAMOS界面图 vFile的下拉菜单（3）AMOS界面简介菜单栏的主要功
10、能File菜单，在File按钮下拉的菜单之中，提供了文件存取的一系列选项，如图所示。各选项功能简介如下：File菜单 New是在绘图区新建一个空白的路径图；New with Template是从Templete文件夹中导出*.amt文件；Open是打开一个已知位置的存储文件；Retrieve Backup是打开之前存储的备份文件；Save是存储正在编辑的路径图；Save as是把正在编辑的路径图存储至特定的位置并重新命名；Data Files是选择模型拟合所采用的数据文件；（3）AMOS界面简介菜单栏的主要功能 Print是打印正在编辑的路径图；File Manager是管理正在编辑的与文件相
11、关的一系列文件；Exit是退出AMOS程序。Exit下面提供了连接到AMOS最近访问的几个路径图文件的快捷方式。单击该文件名即可打开相应的路径图文件。注意：把路径图文件存储在某一特定位置后，在该文件夹中将会出现几个名字相同而后缀不同的存储文件，其中，*.amw是所存储的路径图文件；*.bk1和*.bk2是自动生成的备份文件，可以通过Retrieve Backup打开；*.AmosTNP、*.AmosTN、*.AmosP、*.amp都是AMOS的文件管理文件，可以双击这些文件打开相应的存储文件。*.amo是模型拟合之后出现的拟合结果文件。vEdit的下拉菜单 Edit按钮在Edit下拉的菜单之中
12、，提供了路径图编辑的相关工具，如图所示。各选项的功能如下：Undo是撤销上一步的编辑动作；Redo是恢复所撤销的编辑动作；Copy是把选定的图形复制到剪贴板；Select是选定要编辑的图形，一次只能选择一个；Select All是选定绘图区所有的图形；Deselect All是取消对所有图形的选择；Link是把正在编辑的图形联系在一起，这些图形可以一起执行某些操作；Move是移动所选定的图形；Duplicate是复制所选定的图形；Erase是删除所选定的图形；Move Parameter是移动所设定的参数位置；Edit按钮在Edit下拉的菜单之中，提供了路径图编辑的相关工具，如图所示。各选项的
13、功能如下：Reflect是将所选定的图形作镜面对称；Rotate是旋转所选定的图形；Shape of Object是调整所选定的图形大小；Space Horizontally是水平调整选定的图形；Space Vertically是水垂直平调整选定的图形；Drag Properties用来设定正在编辑的图形的性质；Fit to page是使绘图区的图形与绘图区域大小相适应；Touch up是用来使图形相对协调美观。为了方便绘图，这些编辑工具基本上在工具栏中都可以找到。使用者只需点击工具栏上的图标就可以激活这些工具。vView/Set的下拉菜单 Interface Properties之下提供了一
14、个菜单，用于设置路径图编辑界面的属性，如图所示。Interface PropertiesInterface Properties Language标签下提供了文件界面语言的选择；Typefaces标签下提供了变量名字、参数值、图形标题的字体格式选择；Pen Width标签下提供了路径图绘制过程中线条和箭头的大小格式选择；Misc标签下提供了界面属性的一些细微之处的调整，例如，是否在绘图区设置带有方格的背景，图形过于密集而使用工具栏上的放大工具查看时的放大倍率等；Page Layout标签下提供了界面设置的一些选项，例如绘图区的上下和左右边距，绘图区是横向还是纵向等，使用者需要把路径图复制到另外
15、的文档或其他文件中时，这里的调整特别重要；Formats标签下提供了参数格式的设置选项；Colors标签下提供了绘图时所涉及的线条颜色设置。Analysis Properties之下提供了一个菜单，用于设置模型拟合过程中的一些选项，如图所示。Analysis PropertiesAnalysis Properties Estimation标签下提供了模型拟合方法的选项，在AMOS分析中使用最多的是最大似然法，当然，在这一标签之下也提供了其他几种拟合方法；Numerical标签下提供了模型分析过程中迭代法设定的选项，因为模型的拟合实际上是用迭代法予以实现的；Bias标签下提供了采用数据资料协方差
16、矩阵进行模型拟合时的一些设定选项；Output标签下提供了AMOS输出结果中需要提交哪些分析过程和结果的选项，例如标准化回归结果、多元平方相关系数、多元正态检验等；Analysis PropertiesAnalysis Properties Bootstrap标签下提供了执行Bootstrap过程的一些选项的选择。Bootstrap过程是一种代替最大似然法的拟合过程，通常在数据严重不满足正态性分布时可以采用这一迭代方法。Bootstrap过程可以产生新的卡方值和对应的p值（p-value），用于判断所设定的模型是否能够显著地拟合非正态分布的数据资料；Permutations标签下提供了排列检验
17、的一些设定。所谓排列检验是用于检验样本资料中的配对是否是一种随机配对；Random标签下提供了Bootstrap过程以及排列检验过程中需要用的随机数的生成方法；Title标签下提供了下提供了AMOS输出结果的标题编辑。Object Properties提供了正在编辑的对象的基本属性，包括名称、格式、参数值等。如图所示。Object Properties Variables in modes 提供了正在编辑的路径图中的变量列表；Variables in Dataset提供了用于拟合模型的数据资料中的变量列表；Parameters提供了正在编辑的路径图中的参数列表；Matrix Represent
18、ation提供了矩阵形式的参数估计结果，这一输出形式需要稍为繁琐的手动设置；Text Output提供了文本形式的模型拟合结果；Table Output提供了列表形式的模型拟合结果；Full Screen是使AMOS程序界面全屏化，一旦全屏后，点击键盘上的F11键，恢复原来的视图模式。在Diagram的下拉菜单之中提供了绘制路径图的几个基本工具，如图所示。Diagram按键按键 Draw Observed提供了在绘图区绘制观测变量的工具；Draw Unobserved提供了在绘图区绘制潜变量的工具；Draw Path提供了在绘图区绘制变量间单向路径的工具；Draw Covariance提供了在
19、绘图区绘制双向的协方差关系的工具；Figure Caption提供了为正在编辑的路径图添加标题的工具；Draw Indicator Variable提供了在绘图区绘制潜变量和其对应的观测变量所构成的测量关系的工具；Draw Unique Variable提供了为特定的变量添加残差项的工具；Diagram按键按键 Zoom是放大所选定的区域；Zoom in是放大整个绘图区；Zoom out是缩小整个绘图区；Zoom Page是回到初始的绘图区大小设定状态；Scroll按键可以用于拖拽整个绘图区，此时，所编辑的路径图随绘图区一起移动；Loupe提供了一个类似于放大镜的工具，可以放大一定范围的图案，
20、同时保持其余不变；Redraw diagram可以刷新所绘制的路径图。在Analyze按键下拉菜单中提供了模型拟合的几个选项，如图所示。Analyze按键按键 Calculate Estimates用于路径图绘制完毕之后拟合该模型；Stop Calculate Estimates是在某些情况下由于模型设定或者其他问题导致拟合结果无法收敛，此时可用该键终止模型拟合；Manage Groups通常用于多组样本分析；Manage Models通常用于嵌套模型分析；Modeling Lab按键可供使用者查看AMOS的一步步拟合过程，也就是数据资料的协方差矩阵如何经过一次一次的迭代最后达到最为接近理想的
21、协方差矩阵的过程；Toggle Observed/Unobserved提供了一个把路径图中的观测变量/潜变量迅速地变成潜变量/观测变量的工具；Degrees of freedom提供了路径图自由度的计算结果。在Tools按键下拉菜单中提供了路径图的格式设置以及工具栏的调整选项，如图所示。Tools按键按键 List Font可以用于调整AMOS界面的字体格式；Smart提供了一种调整路径图中的图形的便捷方法；Outline可以把路径图中的参数名称大小等数值都暂时停止显示，仅在路径图中保留各个图形；Square是将代表潜变量的图形设置为正圆形；Golden则是将代表潜变量的图形设置为椭圆形；Se
22、ed Manager用于定义或修改随机数种子；Write a Program用于保存syntax版本的程序；Customize重新定义工具栏。在Plugins按键下拉菜单中提供了路径图的格式设置以及工具栏的调整选项，如图所示。Plugins按钮按钮 Draw Covariances；Growth Curve Model；Name Parameters给参数命名，点击此选项后可以打开如图的对话框，在该对话框中选择要定义的参数，包括Covariances、Regression weights、Variances、Means、Intercepts五种参数。显示在路径图中；Name Unobserve
23、d Variables，直接定义所有潜变量和残差项，潜变量系统默认的名称为F1，F2等，残差项系统默认名称为e1，e2等；Resize observed Variables，重新定义观测变量方框的大小；Standardized RMR vName Parameters对话框(4)AMOS界面简介提示栏的主要功能 在AMOS主界面的中间是提示栏，如图所示。提示栏提示了此刻正在完成的分析工作的进展情况。如果结构方程模型分析中出现了问题，无法执行进一步的分析，也会在提示栏中反映出来。提示栏上方的 表明此时正在编辑路径图，一旦绘制好路径图，并且运行了AMOS予以拟合之后，右边的图标则有灰色变为红色，此
24、时可以点击该红色图标查看带有参数拟合结果的路径图。(4)AMOS界面简介提示栏的主要功能 中间的Group number1和Default Model通常用于多组比较和嵌套模型比较时选择不同的拟合模型。Unstandardized estimates和standardized estimates提供了标准化和非标准化的参数拟合结果，在查看路径图拟合结果是可以选择。(5)AMOS界面简介工具栏的主要功能AMOS程序打开之后，会自动生成一个工具栏，工具栏里包含了在路径图绘制中最常用的工具，这些工具在主菜单栏都可以找到。也可以点击Tools主菜单栏中的用户自定义选项添加或者删除工具栏上的工具按钮。(
25、6)绘制路径图 路径图的绘制是AMOS执行结构方程模型的基础，也是AMOS进行模型设定的主要阶段，根据构建的理论结构方程模型在AMOS主界面右侧的绘图区绘制结构方程模型的路径图。(7)定义潜变量和残差项名称 在绘制好的路径图中，可以手工为每个潜变量和残差项定义名称，方法是将光标放到要定义的潜变量椭圆形上，右击鼠标，会展开如图所示的快捷菜单，选择Object Properties功能，打开对话框，在定义潜变量特性的对话框中，Variable name下输入潜变量的名称，如本案例中定义第一个潜变量为“社交活动”。定义好后，点击右上角的关闭按钮。应用同样的方法可以定义所有的潜变量和残差项的名称。v定
26、义潜变量和残差项名称 打开数据文件，在File主菜单中，选择Data files命令，就可以打开如图的对话框。点击File Name按钮，选择要进行分析的数据文件，选中后点击OK。打开观测列表 可以点击工具栏中的 按钮，就可以打开如图的对话框。拖动该对话框中的观测变量直接到路径图的相应位置即可。也可以通过执行View主菜单中的Variables in Dataset命令。（9）模型识别状况检验 路径图设立之后，可以查看该模型的自由度，这是模型可识别的必要条件，单击工具栏中按钮，如果工具栏中没有此按钮，可以在Tools主菜单下Customizex下将自由度工具添加到工具栏中。也可以在Analyz
27、e主菜单下选择Degrees of freedom命令。自由度出现在如图所示的窗口中。从该窗口中的数据可以看出，该模型中共有163个参数，自由参数87个。样本资料所能提供的数据点为377个，因此模型的自由度为290，达到了模型可以识别的必要条件。（10）运行AMOS程序进行结构方程模型参数拟合以及模型检验绘制好路径图并输入相应的测量变量后，就可以运行AMOS程序进行结构方程模型参数拟合以及模型检验。具体操作可以通过点击工具栏中的按钮。也可以执行Analyze主菜单中的Calculate Estimates命令。注意，在进行模型拟合之前，建议保存建立好的路径图。（11）模型拟合结果定义 在运行A
28、MOS程序对模型参数进行估计之前，需要设定AMOS的输出结果内容以获得我们想要得到的结果。在AMOS输出结果中，除了默认的模型拟合结果等一些基本的信息，AMOS还提供其他一些可供参考的相关信息，需要根据研究目的予以设定。单击工具栏中的按钮，打开如图1的对话框。单击output标签，出现如图2的对话框。在该对话框中定义需要输出的模型拟合指标。v模型分析特性对话框 v模型输出拟合指标选择 v实验结果实验结果和分析路径系数图路径系数图 当AMOS程序运行结束，提示栏中 的按钮由灰色变成红色，点击红色按钮，在绘图区的路径图上显示出所计算出的所有参数。模型评价窗口模型评价窗口 点击工具栏中的 按钮，打开
29、模型拟合结果窗口，如图窗口的左侧是目录栏，右侧是相应的评价结果。（1）模型估计参数 在模型评价窗口的左侧目录栏中选择Estimates目录，打开六个模型参数估计表。如表9-1-7。显示了每一个负载的非标准化估计值、标准差、临界比率（估计值初一标准差的比率）、与参数检验值为0的零假设相联系的p值等。（2）模型评价 模型评价结果如下列各表，对照模型评价取值范围和评价标准判断模型的优劣。表9-1-10模型评价CMIN值（3）模型修正 理论模型经过参数估计与模型评价后，如果模型评价效果并不理想，可以对模型进行修正。修正时，可以逐项删除变量间路径系数没有达到显著水平的因果关系或相关关系。同时也可以通过A
30、MOS程序提供的修正提示结果（见表9-13）显示的信息进行修正。如果两个变量间的协方差非常大，则可以考虑在二者间是否分析一定的关系，此时，可以从理论上考察二者之间是否存在相关或因果关系，如果二者之间存在相关关系，则在两个变量之间加入一个双向箭头，如果是因果关系，则加入单向因果箭头。依次方法对模型进行修正。v实验总结实验总结 绘制路径图是进行结构方程分析的基础性工作，熟练掌握AMOS界面中的操作菜单和工具栏中的快捷工具是快速、准确绘制路径图的保证。结构方程模型的评价是一个关键性工作，由于评价指标非常多，因此，对多个评价指标要有侧重点地加以分析。模型修正要在理论分析的基础上，一切模型的建立都是建立在理论分析的基础上的，对模型的修正也要具有理论意义，不能单纯地依据修正提示的协方差结果随意加减路径关系。Thank you
