《食品安全检查数据》

1、1 食品安全检测数据的食品安全检测数据的 统计分析与风险预警统计分析与风险预警 西安财经学院西安财经学院 李佼瑞李佼瑞 2 对于食品安全的检测与预警，根据国外的经验， 是通过采集、上报、汇总食品安全检测数据，建立 数据库，并利用数理统计、数据挖掘、预测分析等 各种现代统计分析手段进行分析处理和深度挖掘， 发现和聚焦存在的安全问题，确定其性质、范围和 程度，提出控制方案，为政府部门实施控制措施提 供决策依据和技术支持。 引 言 3 统计分析统计分析 与风险预与风险预 警方法警方法 点估计与区间估计点估计与区间估计 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析 主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析 风

2、险评估报告的撰写风险评估报告的撰写 液态奶生产风险来源析及评估液态奶生产风险来源析及评估 4 点估计与区间估计点估计与区间估计 利用抽样检测数据估计食品中某种 有害化学品、有害生物、重金属等物质的 平均含量值和标准差的值； 在给定置信水平的条件下，利用检 测数据来估计有害化学品、有害生物、重 金属等物质含量的置信区间，并检验其是 否超出标准。 5 点估计的概念点估计的概念 总体的均值与总体的均值与 方差计算公式方差计算公式 根据抽样检测数据，来估计总体未知根据抽样检测数据，来估计总体未知 参数的点值的统计方法参数的点值的统计方法。 2 () ()() ii i E Xpx D XE XE X

3、样本的均值与样本的均值与 方差计算公式方差计算公式 n i i X n X 1 1 2 1 2 )( 1 1 n i i n XX n S 均值与方差的点估计均值与方差的点估计 6 点估计的方法与原理点估计的方法与原理 l矩估计法矩估计法：用相应的样本均值用相应的样本均值/方差方差/协方差协方差 （矩）去估计总体均值（矩）去估计总体均值/方差方差/协方差（矩）的协方差（矩）的 估计方法称为矩估计法估计方法称为矩估计法. 原理：原理：大数定律大数定律. l极大似然方法：极大似然方法：在总体类型已知条件下，利在总体类型已知条件下，利 用似然函数来估计参数的方法。用似然函数来估计参数的方法。 原理：

4、原理：选择一个参数使得实验结果具有最大选择一个参数使得实验结果具有最大 概率，即小概率推断原理概率，即小概率推断原理. 7 上机操作上机操作 均值均值 的点估计的点估计 （1）选择菜单项）选择菜单项AnalyzeDescriptive StatisticsDescriptives，打开，打开Descriptives 对对 话框。话框。 （2）单击）单击Options按钮，在对话框中选择按钮，在对话框中选择Mean 复选框，计算样本均值。复选框，计算样本均值。 方差方差 的点估计的点估计 （1）选择菜单项）选择菜单项AnalyzeDescriptive StatisticsDescriptive

5、s，打开，打开Descriptives 对对 话框。话框。 （2）单击）单击Options按钮，在对话框中选择按钮，在对话框中选择 Variance复选框，计算样本方差。复选框，计算样本方差。 8 均值均值 的估计的估计 方差方差 的估计的估计 9 10 11 Descriptive Statistics 1450.0082975.00372.98002919.53500 1450.0081603.856381.4128961.42445 1450.00462500.07088.17324807.26629 1450 财产性_1 转移性_1 借贷收_1 Valid N (listwise) N

6、MinimumMaximumMeanStd. Deviation 12 协差阵协差阵 的估计的估计 13 14 15 方法方法 点估计和区间估计点估计和区间估计 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析 主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析 典型相关分析典型相关分析 多元回归分析多元回归分析 16 聚类分析聚类分析 食品中检测出来的多种有害物质，如 何将其对人产生的危害进行类型划分？ 不安全的食品在不同地区产生的危害 程度不同，如何将不同的地区进行类型 划分？ 在对食品进行抽样调查时，如何根据 检测指标对食品进行分类？ 17 聚类分析的基本概念聚类分析的基本概念 聚类分析的基本思想是将样品或变

7、量分类， 使得同一类中的样品或变量的相似性比其他 类的样品或变量的相似性更强。即类内差别 小，类间差别大。 聚类分析的原理：样品或变量的相似度； 聚类分析的类型：样品聚类和变量聚类； 聚类分析的方法：系统聚类和快速聚类。 18 系统聚类系统聚类 距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离相距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离相 远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或 变量）总能聚到合适的类中。变量）总能聚到合适的类中。 聚类方法聚类方法 19 (a) 空间的群点空间的群点 (b) 任取两个聚核任取两个聚核 (c) 第一次分类第一次分类 (d) 求

8、各类中心求各类中心 快速聚类快速聚类 20 (e) 第二次分类第二次分类 快速聚类快速聚类 21 具体步骤具体步骤 通常先对原始数据进行标准化处理，以消除量纲通常先对原始数据进行标准化处理，以消除量纲 影响。影响。 1、确定聚类的方法：系统聚类、快速聚类；、确定聚类的方法：系统聚类、快速聚类； 2、选取聚类的类型：样品聚类、变量聚类；、选取聚类的类型：样品聚类、变量聚类； 3、注意聚类的细节：如样品间距离和类间距离、注意聚类的细节：如样品间距离和类间距离 的选取。的选取。 4、聚类结果的评判：聚类结果应与实际相符。、聚类结果的评判：聚类结果应与实际相符。 22 聚类分析聚类分析 上机操作上机操

9、作 23 某案例的聚类结果某案例的聚类结果 聚类分析聚类分析 24 判别分析判别分析 对食品所含的有害物质的水平的聚 类结果的准确性如何？ 对于一个新的调查的某种有害物 质样本数据，根据已知有害物质的含量 （或水平）判断其应归属于哪一类？ 25 问题解析问题解析 某省19个地区城镇居民家庭消费水平共分 为四类：K市为一类； A市、F市为一类； E县、 O县、Q市为一类； B县、C市、D市、G县、H市、 I县、J市、L市、M县、N市、P市、R县、S县为 一类。 已知样本已知样本 某省其它市县的城镇居民家庭消费类调查 数据。 待判样本待判样本 某省19个地区城镇居民家庭消费水平的区 域划分是否准确

10、？待判样本的归属问题？ 问题问题 判别分析判别分析 26 具体步骤具体步骤 通常先对原始数据进行标准化处理，以消除量纲通常先对原始数据进行标准化处理，以消除量纲 影响。影响。 1、确定已知样本和待判样本；、确定已知样本和待判样本； 2、选择判别方法；、选择判别方法； 3、运行结果分析；、运行结果分析； 4、检验判别效果。、检验判别效果。 27 上机操作上机操作 28 问题解答问题解答 FisherFisher判别法判别法 BayesBayes判别法判别法 判别结果判别结果 29 FisherFisher判别法判别法 1. Standardized Canonical Discriminant

11、Function 1. Standardized Canonical Discriminant Function CoefficientsCoefficients（给出标准化的典型判别函数系数）（给出标准化的典型判别函数系数） 标准化的典型判别函数是由标准化的自变量通过标准化的典型判别函数是由标准化的自变量通过 FisherFisher判别法得到的，所以要得到标准化的典型判别得分判别法得到的，所以要得到标准化的典型判别得分 ，代入该函数的自变量必须是经过标准化的。，代入该函数的自变量必须是经过标准化的。 2. Canonical Discriminant Function Coefficien

12、ts2. Canonical Discriminant Function Coefficients（给出未（给出未 标准化的典型判别函数系数）标准化的典型判别函数系数） 未标准化的典型判别函数系数由于可以将实测的未标准化的典型判别函数系数由于可以将实测的 样品观测值直接代入求出判别得分，所以该系数使用样品观测值直接代入求出判别得分，所以该系数使用 起来比标准化的系数要方便一些。起来比标准化的系数要方便一些。 30 未标准化的典型判别函数系数 31 组重心处的费希尔判别函数值 32 BayesBayes判别法判别法 Bayes判别法的输出结果 将各样品的自变量值代入上述四个将各样品的自变量值代入

13、上述四个BayesBayes判别函数，得到判别函数，得到 四个函数值。比较这四个函数值，哪个函数值比较大就可以四个函数值。比较这四个函数值，哪个函数值比较大就可以 判断该样品判入哪一类。判断该样品判入哪一类。 33 个案观察结果表个案观察结果表 34 某省城镇居民家庭消费水平的聚类分析结果某省城镇居民家庭消费水平的聚类分析结果 完全正确。完全正确。 如有新的调查样本数据（待判样品），则可如有新的调查样本数据（待判样品），则可 代入代入FisherFisher判别函数或判别函数或BayesBayes判别函数中进行判判别函数中进行判 别，并对判别结果加以验证。别，并对判别结果加以验证。 判别结果判

14、别结果 35 方法方法 平均水平差异性检验平均水平差异性检验 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析 主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析 典型相关分析典型相关分析 多元回归分析多元回归分析 36 主成分分析主成分分析 问题提出问题提出 某省各地区食品安全水平的综合评价。 某省各地区食品安全水平倾向的分析。 某省各地区食品安全水平的综合考评。 37 问题解析问题解析 工资性收入、经营性收入、财产性收入、 转移性收入；食品、衣着、家庭设备用品及服 务、医疗保健、交通和通信、教育文化娱乐服 务、居住、杂项商品和服务。 多个变量多个变量 综合变量是原来变量的线性组合，它不仅 保留了原始变量的主要信

15、息，而且彼此之间又 不相关。 综合变量综合变量 用少数几个综合变量代替原来多个变量， 并且使其损失的信息尽可能的少。 问题问题 主成分分主成分分 析析 这些变量有较这些变量有较 强的相关性强的相关性 38 基本思想基本思想 为了全面系统地分析问题，我们选取众多变量， 由于每个变量都不同程度地反映了所研究问题的某些 信息，彼此之间有一定的相关性，同时增加分析问题 的复杂性。故我们想用较少的几个综合变量来代替原 来较多的变量，而这些较少的综合变量既能尽可能多 地反映原来较多变量的有用信息，且相互之间又是无 关的。这种处理问题的方法称为主成分分析。 “降维降维” 思想思想 39 主成分个数提取原则为

16、主成分对应的特征值 大于1的前m 个主成分。特征值在某种程度上可 以被看成是表示主成分影响力度大小的指标，如 果特征值小于1，说明该主成分的解释力度还不 如直接引入一个原变量的平均解释力度大，因此 一般可以用特征值大于1 作为纳入标准。 40 具体步骤具体步骤 2、将原始数据标准化；、将原始数据标准化； 3、建立变量的相关系数阵；、建立变量的相关系数阵； 1、根据研究问题选取初始分析变量；、根据研究问题选取初始分析变量； 5、根据因子载荷阵求解主成分的相应系数；、根据因子载荷阵求解主成分的相应系数； 4、由累积方差贡献率确定主成分的个数；、由累积方差贡献率确定主成分的个数； 6、构建综合评价函

17、数。、构建综合评价函数。 41 上机操作上机操作 SPSS没有提供主成分分析的专用功能，只没有提供主成分分析的专用功能，只 有因子分析的功能。但是因子分析和主成分分有因子分析的功能。但是因子分析和主成分分 析有着密切的联系。因子分析的重要步骤析有着密切的联系。因子分析的重要步骤 因子的提取最常用的方法就是因子的提取最常用的方法就是“主成分法主成分法”。 利用因子分析的结果，可以很容易地实现主成利用因子分析的结果，可以很容易地实现主成 分分析。具体来讲，就是利用因子载荷阵和相分分析。具体来讲，就是利用因子载荷阵和相 关系数矩阵的特征根来计算特征向量。关系数矩阵的特征根来计算特征向量。 42 SP

18、SS SPSS 在调用在调用Factor AnalyzeFactor Analyze 过程进行分析时过程进行分析时, , SPSS SPSS 会自动对原始数据进行标准化处理会自动对原始数据进行标准化处理, , 所以在所以在 得到计算结果后的变量都是指经过标准化处理后的得到计算结果后的变量都是指经过标准化处理后的 变量变量, , 但但SPSS SPSS 并不直接给出标准化后的数据并不直接给出标准化后的数据, , 如如 需要得到标准化数据需要得到标准化数据, , 则需调用则需调用Descriptives Descriptives 过过 程进行计算。程进行计算。 43 44 主成分主成分 876 5

19、43211 0.289ZX 0.394ZX 0.438ZX 0.326ZX 0.390ZX 0.399ZX 0.168ZX 0.351ZX Y 876 543212 0.025ZX 0.024ZX 0.141ZX 0.185ZX - 0.342ZX0.086ZX 0.768ZX -0.481ZX Y 876 54321 0.725ZX - 0.099ZX0.061ZX -0.621ZX - 0.208ZX0.176ZX 0.027ZX 0.034ZX Y 3 综合得分综合得分 )828367. 1319. 4/()828367. 1319. 4(0. Y0. Y YY 321 45 第一主成第

20、一主成 分分 第二主成第二主成 分分 第三主成第三主成 分分 综合得分综合得分综合排名综合排名 A市4.267 1.303 -0.900 2.988 1 1 B县1.255 -0.284 -0.919 0.656 5 5 C市-1.940 -0.804 -0.091 -1.467 1717 D市1.514 0.893 0.177 1.214 4 4 E县-2.695 -1.360 -0.478 -2.133 1818 F市3.243 1.621 -0.673 2.405 2 2 G县0.221 -0.619 -0.416 -0.036 1010 H市-0.882 -0.173 -0.149 -

21、0.640 1414 I县-1.040 0.404 0.205 -0.579 1313 J市0.281 0.397 0.609 0.347 7 7 K市3.362 -0.232 -0.469 2.121 3 3 L市-0.632 -0.530 -0.056 -0.537 1212 M县-0.706 0.518 1.025 -0.229 1111 N市0.890 -0.215 -0.346 0.501 6 6 O县-3.859 -2.120 -0.343 -3.047 1919 P市-1.235 -0.055 0.766 -0.733 1515 Q市-1.603 -0.691 0.038 -1.

22、203 1616 R县-0.098 0.658 0.473 0.133 9 9 S县-0.344 1.288 1.547 0.239 8 8 46 统计分析统计分析 与风险预与风险预 警方法警方法 点估计与区间估计点估计与区间估计 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析 主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析 风险评估报告的撰写风险评估报告的撰写 预警模型案例预警模型案例 47 什么是风险评估什么是风险评估 l所谓风险评估，是根据科学的概率论和数理统 计的方法，去测定某一风险事故发生的损失频 率和损失程度。风险评估的根本目标在于保护 消费者的健康和促进公平的食品贸易。 l食品风险评估是保障食品

23、安全的一项基础性工 作，评估的目的是为政府对食品安全的管理提 供决策依据，也是政府管理部门为社会提供风 险管理服务的一项重要内容。 48 风险评估报告的基本内容风险评估报告的基本内容 l1、项目情况概述项目情况概述： 对所评估的项目的社会背景、历史原因、 现有管理制度、所存在的问题等作一个简要、 全面的概括。 这要求撰写人员事先全面调查本省食品安 全的基本情况，这部分可以用基本统计描述来 书写。 49 l2. 食品的风险识别描述：食品的风险识别描述： 对风险进行归类和鉴定风险性质。要对 食品的风险作出充分的描述，分析引发风险 的各种条件与原因，确定风险源。风险源可 能是明显存在的，也可能是潜在的。要努力 找出风险隐患，对那些危险程度较高的风险 源，要作为危险热点特别提出来。 50 l3、食品的风险估测结论：食品的风险估测结论： 对该种风险进行定量分析.又叫风险 衡量，要测量出某一种风险的出险概率 与损失程度。要借助安全技术标准，依 据风险等级评定标准，计算出某一种风 险的危险级别。 51 l4、食品食品的防损建议：的防损建议： 提出有效的防损建议，真正成为人民群众 的食品风险管理顾问。常见的风险