时间序列分析

image-20240129204113266

通过描述过去和分析规律,最后预测未来。

时间序列数据:同一对象不同时间

例如: (1)从出生到现在,你的体重的数据(每年生日称一次。

(2)中国历年来GDP的数据。 (3)在某地方每隔一小时测得的温度数据。

时间序列由两个组成要素构成: 1、第一个要素是时间要素; 年、季度、月、周、日、小时、分钟、秒

2、第二个要素是数值要素。

时间序列根据时间和数值性质的不同,可以分为时期时间序列和时点时间序列。 时期序列中,数值要素反映现象在一定时期内发展的结果;

时点序列中,数值要素反映现象在一定时点上的瞬间水平。

区分时期和时点序列 时期序列可加,时点序列不可加 例如:

(1)从出生到现在,你的体重的数据(每年生日称一次)。

(2)中国历年来GDP的数据。

(3)在某地方每隔一小时测得的温度数据。

(1)和 (3) 是时点时间序列;

(2)是时期时间序列

时期序列中的观测值反映现象在一段时期内发展过程的总量,不同时期的观测值可以相加,相加结果表明现象在更长一段时间内的活动总量;而时点序列中的观测值反映现象在某一瞬间上所达到的水平,不同时期的观测值不能相加,相加结果没有实际意义。

时间序列分解

因为时间序列是某个指标数值长期变化的数值表现,所以时间序列数值变化背后必然蕴含着数值变换的规律性,这些规律性就是时间序列分析的切入点。

一般情况下,时间序列的数值变化规律有以下四种:

长期变动趋势 季节变动规律 周期变动规律 不规则变动(随机扰动项) 一个时间序列往往是以上四类变化形式的叠加。

image-20240129204311471

长期趋势:T

image-20240129204447227

季节一是季节

季节趋势:S

image-20240129204457289

循环一般以年

循环变动:C

image-20240129204509424

不规则变动:I

image-20240129204543986
image-20240129204606055

四种变动与指标数值最终变动的关系可能是叠加关系,也可能是乘积关系。

image-20240129204615718

叠加模型和乘积模型 1 如果四种变动之间是相互独立的关系,那么叠加模型可以表示为: Y = T + S + C + I Y =T+S+C+I Y=T+S+C+I

(⑵)如果四种变动之间存在相互影响关系,那么应该使用乘积模型:

Y=T×S×C×I

Y:指标数值的最终变动;

T:长期趋势变动; S:季节变动;

C:循环变动;

Ⅰ:不规则变动。

使用条件 (1)数据具有年内的周期性时才能使用时间序列分解,例如数据是月份数据(周期为12)、季度数据(周期为4),如果是年份数据则不行。 (2)在具体的时间序列图上,如果随着时间的推移,序列的季节波动变得越来越大,则反映各种变动之间的关系发生变化,建议使用乘积模型;反之,如果时间序列图的波动保持恒定,则可以直接使用叠加模型;当然,如果不存在季节波动,则两种分解均可以。

定义时间与日期

image-20240129213359429
image-20240129213433303
image-20240129213445448
image-20240129213500321
image-20240129213512364

spss处理缺失值

image-20240129204716291

头部和尾部直接删除

缺失值替换的方法

image-20240129204752881

SPSS定义时间变量(好习惯)

image-20240129204840670

画出时序图,可以自行查阅资料

image-20240129204939792

总结:

image-20240129205021491

建立时间序列模型

image-20240129205125040

模型

image-20240129205711465

只能得到一期的结果

image-20240129211621801
image-20240129211729298
image-20240129211750586
image-20240129211850473
image-20240129211856999

应用

image-20240129212113112

了解时间序列的变化趋势,做一个序列表就可以了,单击"分析",里面选择"时间序列预测,选择"序列图"对话框,然后把'平均值'移到"变量"框里面,‘DATE_’移到"时间轴标签"框中,单击"确定"。结果如图

单击“分析”,选择时间序列预测,然后选择“季节性分解”,弹出“季节性分解”对话框,确认无误之后点击确定,如图:

发现多了四个变量,ERR表示的误差分析;SAS表示的是季节因素校正后序列;SAF表示的季节因子;STC表示的是长期趋势和循环变动序列。

后面就是开始预测了: 1、 单击“分析”,选择“时间序列预测”,然后选择“创建传统模型”,之后就会弹出“时间序列建模”对话框。 2、 将“平均值”移至“因变量”框中,然后确定中间的“方法”,在下拉列表中选择“专家建模器”项,单击右侧的“条件”按钮,弹出“时间序列建模器:专家建模器条件”对话框。 3、 在“时间序列建模器:专家建模器条件”对话框的“模型”选项卡中,在“模型类型”框中选择“所有模型”项,并勾选“专家建模器考虑季节性模型”复选框,设置完,点“继续”按钮 4、 在“时间序列建模器”对话框中,切换至“保存”选项卡中,勾选“预测值”复选框,单击“导出模型条件”框中“XML文件”后面的“浏览”按钮,然后设置导出的模型文件和保存路径,然后单击“确定”按钮就可以了。

1、 单击“分析”,选择“时间序列预测”,然后选择“应用传统模型”,弹出“应用模型序列”对话框。具体的操作如下图:

做完上面的之后最后一步就是切换至“保存”界面,勾选“预测值”之后单击确定就可以了。

Spss时间序列建模器

image-20240129213553891
image-20240129213615274
image-20240129213625724
image-20240129213632648
image-20240129213641106
image-20240129213649085
image-20240129213658104
白噪声进行残差检验
image-20240129213733570

从残差的ACF和PACF冬形中可以看出,所有滞后阶数的自相关系数和偏自相关系数均和o没有显著的差异; 另外从下表可以看出,对残差进行Q检验得到的p值为0.741,即我们无法拒绝原假设,认为残差就是白噪声序列,因此温特加法模型能够很好的识别本例中的销量数据

image-20240129213756183
image-20240129213931870

温特加法模型能很好的对该产品的销量数据进行预测。