PRIMER - 生态学数据分析软件

概述

PRIMER with PERMANOVA+ 是 PRIMER-e 面向多变量生态、环境与生物群落数据分析推出的软件。它在延续 PRIMER 经典工作流的基础上，强化了数据整理、统计检验、图形探索、复杂实验设计与高维数据建模能力。

对于从事生态监测、海洋生物、群落结构、环境影响评价、生物多样性研究及相关统计分析的用户来说，PRIMER 可以覆盖完整的多变量分析流程：从原始数据整理、变量或样本汇总，到经验分布比较、PERMANOVA 复杂设计、DISTLM/dbRDA、CAP/PCO 以及多变量控制图，都能在同一软件环境中完成。

正版PRIMER

PRIMER 软件功能亮点

PRIMER with PERMANOVA+ 提供大量实用工具和统计方法。这些功能既包括改善日常使用效率的数据处理与图形工具，也包括 PRIMER-e 在多变量统计分析方面的扩展方法。

扩展的汇总统计

用户可以更方便地对变量或样本进行汇总统计。软件支持多种标准统计量，例如平均值、中位数、范围、极小值、极大值、指定分位数、偏度、峰度等。

同时，软件还提供若干专门的诊断指标，例如出现频率、单例数量、双例数量、给定阈值以上的极小值等。用户还可以按照因子或指示变量对数据进行分组后再计算汇总结果。

经验分布 / K-S 检验

软件可以创建原始经验分布或累积经验分布，并以图形方式查看结果。软件还可以运行稳健的 Kolmogorov-Smirnov 检验，用于比较两个组的经验分布，也可以在另一个因子的不同水平内进行比较。

点图 / 小提琴图

点图和小提琴图可以直观展示任意单个变量在多个组之间的样本值分布形态。通过这类图形，用户可以更清楚地观察不同组的分布形状、离散程度和潜在差异。

单变量非参数方法

软件提供了一组单变量非参数统计检验。PRIMER 对这些检验的实现具有创新性：它们都依赖稳健的置换算法，并且会自动输出相关图形。

可用检验包括：

• Wilcoxon 符号秩检验，用于配对双样本
• Mann-Whitney U 检验，用于非配对双样本
• Kruskal-Wallis 检验，用于多个组之间的比较
• Kolmogorov-Smirnov 检验，用于比较经验分布
• 关联检验，用于两个变量之间的关系分析

允许异质离散度

PERMANOVA 为基于多变量相异性的分析提供了多变量 Behrens-Fisher 问题的解决方案。用户可以在允许多变量离散度存在异质性的情况下，检验多变量质心之间是否存在差异。

这一功能适用于组内离散度不同但仍需要比较组间质心位置差异的研究场景。

有限因子

固定因子与随机因子不一定必须被看作严格的二分关系，也可以理解为一个连续谱。PERMANOVA 支持"Finite"有限因子类型，允许用户指定样本水平所来自总体中的水平数量。

这可以显著提高推断检验的统计功效，尤其适用于环境影响研究等场景。

裂区设计 / 重复测量

PERMANOVA 支持"Subject/Whole-plot error"因子类型。用户可以在研究设计中指定多个层级的误差来源，从而更容易、也更直接地分析重复测量、裂区设计以及更复杂的裂区-裂区设计。

周期性检验 / 分组协变量

在 PERMANOVA 中，用户可以使用指示变量将多个协变量分组。这样可以建立更多模型，用于分析多变量数据中的周期性、循环性以及其他时空模式。

质心图

新的质心图可以帮助用户可视化多因子 PERMANOVA 模型中主效应的相对重要性，也可以探索复杂 PERMANOVA 研究设计中各单元格质心之间的模式。

这些图形都构建在用户所选择的相似性或相异性度量空间中，因此能够与模型分析保持一致。

残差图

用户可以通过 PERMANOVA 去除一个或多个主导因子的影响，或通过 DISTLM 去除一个或多个回归变量的影响，并输出样本单位之间的残差距离或残差相异性矩阵。

对残差距离矩阵进行排序分析后，可以快速可视化那些非主导因子的变化模式。

多变量控制图

软件可以基于用户选择的相似性或相异性度量创建多变量控制图。用户可以按照时间构建控制图，支持渐进式、基线式或移动窗口等标准，并根据既有观测判断某个单独观测是否处于"失控"状态。

这类方法可用于监测类应用，例如长期生态监测、环境质量跟踪和多变量异常识别。

新的标准化选项

软件可以在因子或指示变量的组别/水平内，分别对样本或变量进行标准化。输出结果可以选择原始百分比、累积百分比、原始比例或累积比例，并且可以由用户指定排序方式。

从连续变量创建有序分组

软件可以基于任意连续变量生成一个新的因子，该因子由有序组构成。用户可以使用多种条件来定义合适的组边界。

例如，用户可以将分位数指定为分组断点，也可以创建若干个样本量相等的组，或通过降低组内平方和等标准来确定分组边界。