sem的模型介绍

SEM简单介绍，以下资料来源

因果关系：SEM一般用于建立因果关系模型，但是本身却并不能阐明模型的因果关系。

一般应用于：测量错误、错漏的数据、中介模型（mediation model）、差异分析。

历史：SEM 包括了 回归分析，路径分析（wright, 1921）,验证性因子分析（confirmatory factor analysis）（Joreskog, 1969）.

SEM也被称为 协方差结构模型（covariance structure modelling），协方差结构分析和因果模型。

因果关系：

究竟哪一个是“真的”？ 在被假设的因果变量中其实有一个完整的因果链。

举一个简单的例子： 吃糖果导致蛀牙。这里涉及2个变量，“吃糖果”和“蛀牙”，前者是因，后者是果。 如果上一个因果关系成立，那将会形成一个因果机制，也许会出现这样的结构：

3. 这时还有可能出现更多的潜在变量：

这里我又举另外一个例子，回归模型

在这里，回归模型并不能很好的描述出因果次序，而且也不能轻易的识别因果次序或者未测量的因子。这也是为什么在国外学术界SEM如此流行的原因。

我们在举另外一个例子“路径分析”

路径分析能让我们用于条件模型（conditional relationships），上图中的模型是一种调解型模型或者中介模型，在这里Z 是作为一个中介调节者同时调节X和Y这两个变量的关系。

在这里我们总结一下：

回归分析简单的说就是：X真的影响Y 吗？

路径分析：为什么/如何 X 会影响Y？ 是通过其他潜在变量Z 来达到的吗？例子：刷牙（X）减少蛀牙（Y）通过减少细菌的方法（Z）。------测量和测试中介变量（例如上图中的Z变量）可以帮助评估因果假设。

在这里要提一下因素模型（factor model）

在这个模型当中，各个变量有可能由于受到未被观察到的变量所影响，变得相互有内在的联系，一般来说那些变量都很复杂、混乱，而且很多变量是不能直接被观察到的。

举个例子：“保龄球俱乐部的会员卡”和“本地报纸阅读”，是被观察到的变量，而“社会资产”则是未被观察到的变量。另一个例子：“房屋立法”和“异族通婚”是被观察到的变量，而“种族偏见”是未被观察到的变量。

相互关系并不完全由被观察到的变量的因果关系所导致，而是由于那些潜在的变量而导致。

这些被观察到变量（y1--y4）也有可能由一个潜在的变量（F）所影响。

结构方程模型SEM是一种多元数据分析方法，其包括 测量模型 和 结构模型 ，类似如下图：

上图中红框即为测量模型，Factor1是A1~A4共4项表示；类似还有Factor2，Factor3和Factor4。而结构模型是指影响关系情况，比如模型中Factor1和Factor2影响Factor3；Factor3影响Factor4。

如果说只研究测量模型，那么通常是指验证性因子分析CFA；如果说只研究结构模型，则称作路径分析path analysis。验证性因子分析和路径分析均是结构方程模型的特殊形式。

结构方程模型由测量模型和结构模型构成，如果进行结构方程模型构建时想达到良好的模型效果。那么就需要保证测量模型和结构模型均有着良好的拟合性，否则最终结构方程模型拟合效果都不会太好。

同时，结构方程模型有着非常多的拟合指标，比如卡方自由度比，RMSEA,CFA,RMR等几十种，但在实际研究中会发现基本上很难所有指标均达标，而且很多指标都不达标。那怎么办呢？

接下来针对结构方程模型的拟合指标、拟合效果不好时的3种解决办法等分别进行说明，期许得到最佳模型。

结构方程模型拟合时，会有非常多的指标。SPSSAU默认提供常用的15类指标，说明如下：

在已有文献中，还会出现各类拟合指标，但基本上都是上述拟合指标的一种变型而已。一般来说，模型拟合效果越好，各类指标越容易达标，但即使模型已经拟合非常好，也不能保证所有的参数均在标准范围内。

为什么会出现这种情况呢，比如卡方自由度值使用较多，但是该指标容易受到样本量的影响，样本量越大时，该指标越可能更小，有的指标在标准范围内，那么对应有的指标就可能不在标准范围内，没有一个指标可以完全性地确定模型的好或坏。也就是说不同的拟合指标并不能完全的测量模型的拟合效果，而应该综合着分析模型效果水平。

SPSSAU提供了各类常用的拟合指标共计15个，但现在研究中，使用最为常见的指标RMSEA, CFI, NNFI, AGFI，RMR，TLI，卡方自由度比等。如果研究时发现最常用的几个指标在标准范围内（或者多数指标基本均接近或明显在标准范围内），而有其它一些指标并不在标准范围内，相信模型拟合也是较好的，因此不用完全考虑所有的拟合指标均达标，几乎也不可能所有的指标均达标。

特别说明一点即：卡方自由度比值是卡方值除以自由度值，卡方值容易受到样本量的影响，样本越大时该值越可能更小，所以小样本时卡方自由度比值容易偏大。另外，如果是饱和模型则自由度为0，此时模型无法得到卡方自由度值，这是正常现象，如果自由度值为0，SPSSAU默认会以“-”标识出卡方自由度值。除此之外，很多时候还会出现拟合指标数值为1.000的现象，这也是正常现象。

如果说模型拟合出现大面积的不达标，而且明显偏离标准范围内，那么这种模型需要进行调整才行。接下来从3个方面进行说明，第1点是梳理建模流程，用于解决掉测量模型不好的问题；第2点是调整模型，可用于降低卡方自由度值，并同时对其它拟合指标有一定帮助；第3点是换用模型，如果说无论如何模型均不达标，那么此时可换用模型，比如改为路径分析Path analysis，线性回归等。

如果出现模型拟合大面积不达标时，首先应该从模型本身找原因。结构方程模型包括测量模型和结构模型，而我们正常情况下只会关注于结构模型即影响关系等，而完全忽略掉还有测量模型。如果说测量模型不好，那拟合指标肯定不会好。但是测量模型是我们容易忽视的地方。因而第一点是查看测量模型是否有问题。

如何查看呢，一是查看载荷系数值，是否有出现标准化载荷系数值较低（比如小于0.7），也或者出现共线性问题（此时标准化载荷系数值会大于1）。如果有出现此类问题，那么就会影响到最终的拟合效果。

出现此种问题时如何解决呢，SPSSAU建议从头开始，按照测量模型的规范进行。先进行探索性因子分析（SPSSAU->进阶方法），然后再做验证性因子分析(SPSSAU->问卷研究里面的验证性因子分析)。探索性因子分析做了再做验证性因子分析，保证删除掉不合理的项，保证最终的测量模型良好。也只有这样才能保证模型拟合达到预期。如果在结构方程模型分析前已经进行了探索性因子分析和验证性因子分析等，也可以直接查看标准化载荷系数，并且对不合理的项进行删除处理等。

特别提示在于，通常不是直接开始就进行结构方程模型，而是在之前做很多的准备工作，即包括探索性因子和验证性因子分析等。

还有一种情况即，一个变量仅由一项表示，此种情况相当于直接没有测量模型，建议此种情况可考虑进行路径分析，即结构方程模型的特殊形式（不带测量关系）的模型。

如果出现模型大面积不达标，相信通过梳理建模流程，删除不合理项之后，可以让很多指标均正常。本小节说明第二种调整模型的方式，即调整模型。调整模型包括两种，一是 MI指数调整 和 手工模型调整 。

MI指数调整一般是为了解决卡方自由度比值而存在，根据MI指标调整是指建立各类协方差关系，以减少模型的卡方值，同时也会减少自由度值，MI调整一般会对卡方自由度值指标有着明显的影响，但对于其它指标的影响相对会较小。实际研究中，可能需要手工的调整，SPSSAU默认提供自动调整方式，可以按照MI大于20，MI大于10，或者MI>5这三种方式进行批量调整，比如批量将MI值大于5时，建立协方差关系（即相关关系）。但特别提示一点，此种方式非常便捷，但并不精细，很可能一次性建立了很多协方差关系。

除了让SPSSAU进行批量式的模型调整（使用MI指标值建立协方差关系）外，还可以手工模型调整。

手工模型调整是指结合自身专业知识情况对模型进行调整，包括2种情况。分别是模型的拆分和模型的优化。一般来说，模型越简单，此时模型越容易达标。那么是否可以把模型拆分成几个呢，把一个复杂的结构方程模型拆分成几个，分别进行建模。如果是这样相信拟合效果会明显更好。以及模型是否可以进行删减呢，复杂的模型关系中，是否有个别关系可以进行删减，也或者尝试性地进行删减，以拟合出更优的模型。手工模型调整是一个多次尝试对比的过程，非绝对模式化的调整方式，但此种调整方式在很大程度上均能解决掉模型拟合不好的效果。

如果说经过上述的处理后，依旧无法让模型达标。说明模型确实拟合效果不好，也或者基于当前样本下时模型拟合不佳。那么建议换用模型方法，包括使用路径分析和线性回归模型。

路径分析是结构方程模型的特殊形式，它完全不涉及测量模型，因此模型变得非常简洁，而且完全不考虑测量模型。因此在实际研究中，它很容易比结构方程模型拟合的更好。

如果路径分析显示拟合效果依旧不好，说明当前设定的模型很可能有问题，也或者样本量太少（比如小于100），这种情况时，最好使用稳健性更好且最为经典的线性回归模型，SPSSAU通用方法里面直接使用即可。如果说研究的因变量Y有很多个，此时重复进行多次线性回归模型即可。

以上就是本次分享的内容，登录spssau了解更多。

绘制和sem图像相似图形方法如下：

能画出结构方程模型图的软件有很多，比如Amos和SmartPLS，这两个软件在可视化方面做的非常好，Mplus和前两个软件有所不同，它是通过语法输入，从diagrammer生成图形，而Amos和SmartPLS是用户直接绘制图形。

R语言也可以绘制结构方程模型图，其优势在于用户可以对SEM图中的变量、线条、形状和颜色进行DIY。本文使用semPlot包中的semPaths函数进行模型图的绘制。

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