chapter15.1-2 时间序列1--时间序列分解

如题所述

第1个回答  2022-07-29

对时序数据的研究包括两个基本问题:

在R中,一个数值型向量或数据框中的一列可通过 ts() 函数存储为时序对象

时间序列数据【存在季节性因素,如月度数据、季度数据等】可以被分解为趋势因子、季节性因子和随机因子

可以通过相加模型,也可以通过相乘模型来分解数据

对于乘法模型,可以取对数,将其转化为加性模型

那么如何将时间序列进行拆分,分解成这三部分呢?对于趋势和季节的分解,下面介绍移动平均和季节因子

时序数据集中通常有很显著的随机或误差成分。为了辨明数据中的规律,我们总是希望能够撇开这些波动,画出一条平滑曲线。画出平滑曲线的最简单办法是 简单移动平均 。比如每个数据点都可用这一点和其前后q个点的平均值来表示,这就是居中移动平均 centered moving average

St是时间点t的平滑值, k=2q+1 是每次用来平均的观测值的个数,一般我们会将其设为一个 奇数 。居中移动平均法的代价是,每个时序集中我们会损失最后的q个观测值,平均值消除了数据中的一些随机性

使用R语言 forecast 包中的 ma() 函数来对Nile时序数据进行平滑处理

从图像来看,随着k的增大,图像变得越来越平滑。因此我们需要找到最能画出数据中规律的k,避免过平滑或者欠平滑。这里并没有什么特别的科学理论来指导k的选取,我们只是需要先尝试多个不同的k,再决定一个最好的k

除此之外,还可以使用 加权移动平均 来进行平滑化

加权移动平均法的一大优势是它可以让趋势周期项的估计更平滑。观测值不是直接完全进入或离开计算,它们的权重缓步增加,然后缓步下降,让曲线更加平滑

季节指数的计算

将时序分解为趋势项、季节项和随机项的常用方法是用LOESS光滑做季节性分解。这可以通 过R中的 stl() 函数

stl函数只能处理相加模型,如果要处理相乘模型,可以使用log进行转换

[1] https://www.youtube.com/watch?v=2mM8BUqWAZ4

[2] https://zhuanlan.zhihu.com/p/21877990

[3] https://www.jianshu.com/p/e6d286132690

[4] https://nwfsc-timeseries.github.io/atsa-labs/sec-boxjenkins-stationarity.html

[6] Kabacoff, Robert. R 语言实战 . Ren min you dian chu ban she, 2016.

相似回答