CANOCO-生态学多元数据可视化软件

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“Canoco 是一个用于多变量数据分析和可视化的软件包，侧重于降维（排序）、回归分析以及两者的组合，即约束排序。”

Canoco是生态学及相关领域中，采用排序方法进行多变量统计分析的最受欢迎程序之一。最近Canoco版本（4.0、4.5、5.0和5.1）的用户指南在过去25年（1999-2024年，ISI知识网络）中被引用超过13700次。

在 Canoco 5 中，数据导入、分析和制作图表都集成在一个 Canoco 5 项目中。Canoco Adviser 有助于选择数据转换和分析方法。过去需要多次运行的数值分析现在可以通过单个分析模板使用，并且 Analysis Notebook 简明扼要地总结了结果并允许访问完整结果。现在，对一组数据表所做的所有分析都收集在 Canoco 5 项目中，共享分析和绘图设置。Canoco 5 有助于制作更好的出版质量的按立图。该手册在很大程度上进行了重写，并且更新和扩展了大量真实示例，以展示处理多变量数据的新方法。

Canoco 5 概述

分析和绘图功能集成于一个易用的电子表格数据编辑器中。所有基于数据集的分析现均在Canoco 5项目中收集，共享分析和绘图设置。

上面的快照展示了Canoco 5工作区和一个开放项目。左侧列出了定义的数据表和分析，右侧展示了分析笔记本及其摘要页和一张已创建的按立图。

Canoco为Windows 4.5提供的所有统计方法均可用，如DCA、CA、CCA、DCCA、PCA和RDA方法——包括其部分变体，并支持蒙特卡洛置换检验以适应约束排序方法，为来自非简单抽样设计的数据提供合适的排列设置。

上图快照显示了选择置换检验类型页面上的分析设置向导。这里用户选择定义置换块的协变量。此外，还选定了层级（分图/重复测度）设计的排列，层级结构必须在以下向导页面中进行描述。

CanoDraw 4.x 提供的所有可视化工具均可用（包括用于排序空间中数据属性可视化的黄土、GLM 和 GAM 模型），其中许多工具得到了改进。

上方快照展示了一张图示（属性图），利用黄土平滑器可视化了配序空间内物种丰富度的变化。此外，解释变量的箭头也被绘制出来，其中一个箭头（湿度）已校准为其原始数值。单个案例以符号形式显示，按管理类型分类。

数据可以在程序内部输入，也可以从Excel（.XLS或XLSX 格式）或来自 Canoco 4.x 数据文件。标签不再需要缩短为8个字符，但这些简短形式仍可在按立图中展示，甚至可以由长字母自动生成。现在使用标准的因素编码（类别预测变量），内部生成虚拟变量（0/1）。编辑器允许从虚拟变量转换为因子，必要时也可以转换相反的变量。

上方快照展示了Excel导入向导的页面，指定了输入数据的范围以及行和列标签的数量。背景中，你可以看到现有Canoco项目的数据笔记本。数据笔记本不仅可以查看，还可以以类似Excel表格的方式进行编辑。

主坐标分析（PCoA）和基于距离的RDA（db-RDA）现已易于获取，新增了距离测量（共11种距离类型，包括Bray-Curtis、Gower距离或Jaccard系数）。同样，也支持非度量多维缩放（nMDS）。

上图快照显示了当你选择主坐标分析或基于距离的RDA分析模板时，分析设置向导中会显示的专用页面。在本页，您可以选择要计算的距离类型（或使用从其他地方导入的距离或相似度），并在后续分析步骤中指定使用哪些分数。

变异分解可以轻松应用于两到三组预测变量，包括基于部分或非部分分析，并使用原始或调整后的变异估计计算解释变异的单个分数。

上图快照展示了分析笔记中变异分解分析的专用页面。响应（社区数据）的变异由两组预测变量解释，划分过程有助于区分这两组（a， b）的独特贡献与它们共享的解释能力。单个分数描述在顶部表格中，中央表格则包含了两组独特效应及其共享效应的显著性检验。

邻接矩阵主坐标（PCNM）方法可在变异分解框架内使用。当前的实现与Legendre & Legendre（2012）中以替代方法名称（dbMEM）描述的建议相符。

上图快照展示了分析设置向导的一个专用页面，你可以在这里定义点的坐标，并选择db-MEM / PCNM的选项。用户界面仍沿用较旧的PCNM方法，但实现方式与db-MEM相符。

计算、测试和绘制主响应曲线（PRC）现在变得轻松。

PRC方法是一种非常有用的方法，可以可视化和测试外部因素（有毒泄漏、生态系统恢复行动等）对社区（响应变量）随时间的变化影响。上方快照展示了结果图（顶部）以及图向导中用于设置PRC图的选项。

可用联合对应分析（CoCA，对称形式），包括两种比较群落类型协变的蒙特卡洛置换检验。

共对应分析（CocA）允许您关联两种生物群落的组成，这些群落在同一组地点被采样。上图显示了CoCA分析笔记本中的结果，包括双重排序图（含植物和甲虫群落）和统计摘要，包括蒙特卡洛置换测试结果。

预测变量的逐步选择得到了可视化增强，现在支持防止第一类错误膨胀（初步测试所有预测变量，并通过三种方法之一调整p值：错误发现率（FDR）估计、Holm修正和Bonferroni修正）。

逐步选择解释变量是分类探索性田野研究结果的流行方法，Canoco 5通过保护用户免受大量预测变量中逐步选择的大部分缺陷，改进了这一过程。

可以对所有受约束的轴进行直接测试，并通过普鲁克分析比较两种排序的结果。

上图示例展示了两种过程，普罗克鲁斯特斯旋转的结果在快照下半部分以数值和图形方式总结;上半部分报告了单个受限（规范）轴的置换测试。

您可以轻松地处理物种的功能特征，或导入物种的系统发育亲缘关系数据，同时计算和使用功能多样性。

上面 Canoco 5 工作区的快照（背景显示）一个包含多个数据表的数据笔记本。物种数据表包含群落组成信息，而当前可见的性状表则显示了单个物种的已知性状。你也可以针对个别情况计算个体性状的平均值（因子性状也实现了），并直接分析该表。此外，在分析作为个例的个别群落物种时，可能适当进行系统发育校正。Canoco 5 以 Desdevises 方法支持此功能，允许导入 Newick 格式的系统发育树并将其转换为教父距离矩阵，如快照前方的对话框所示。在Canoco 5中，你也可以轻松制作带有性状和环境变量的RLQ分析的漂亮双线图。

可视化功能得到了增强，包括半透明填充色、在排序图中显示可变箭头的校准轴，或绘制包围椭圆图作为包围多边形的替代方案。在现有格式（PNG、BMP、EMF、Adobe illustrator）基础上，还增加了JPEG、TIFF和PDF格式的导出类型。

上方快照展示了为四种管理类型所创建的环绕椭圆，显示它们在按立空间中的分离。椭圆部分填充半透明颜色，方便读取图中的其他信息。快照还显示属性编辑器的一部分，可用于修改Canoco 5图中任何组件的属性。

您工作的每一步都得到了上下文感知帮助系统和Canoco Adviser（一个专家系统）的支持。Canoco Adviser可帮助您为研究问题选择合适的分析方法、正确的排序模型类型（线性与单峰）、数据转换或结果的适当可视化。它甚至会建议您如何借助Graph Wizard（图形向导）来解释您创建的排序图。

上图快照显示了新分析向导的最后一页，基于对所选数据表的检查，Canoco 5（Canoco Adviser）专家系统会建议合适的分析方案。Canoco Adviser 在你使用 Canoco 5 的其他阶段也会提供帮助（选择线性与单模排序方法，响应数据和预测变量的转换选择，分析所需的图型选择，解读图表内容等）。

高级用户可以在单一分析中结合多种方法，包括广义线性模型以关联分数等。