時間序列分析專題——利用SPSS專家建模器進行建模

卢宇博發表於2024-07-06

SPSS的專家建模器可以自動識別資料,給出最適合的模型,本章透過三個例題介紹如何使用SPSS實現時間序列分析。由於本人對時間序列分析的理解尚淺,做出模型後在論文上的呈現形式需要取查閱資料,以便更好地在論文上呈現
在此之前,我們還需要了解時間序列分析的一些基礎的名詞

目錄
  • 一、名詞解釋
    • 1.時間序列的平穩性
    • 2.ACF自相關係數
    • 3.PACF偏自相關函式
  • 二、例項分析————銷量資料預測
    • 1.準備工作
      • (1)畫出時序圖
      • (2)不設定引數地建立模型————檢視模型結果
    • 2.引數設定
      • (1)條件
      • (2)離群值
      • (3)統計與圖
      • (4)儲存與選項
    • 3.結果分析
      • (1)模型擬合度
      • (2)模型統計
      • (3)指數平滑法模型引數
      • (4)殘差的ACF與PACF圖
      • (5)擬合圖與真實圖的對比
      • (6)模型預測
  • 三、例項分析————人口資料預測
    • 1.新增標記
    • 2.新增資料標籤
  • 預測小結

一、名詞解釋

1.時間序列的平穩性

簡單來說,就是均值固定,相鄰項方差相同,相鄰項協方差為0

2.ACF自相關係數

3.PACF偏自相關函式

PACF使用的前提是資料為平穩序列。

二、例項分析————銷量資料預測

1.準備工作

在進行時間序列分析之前,我們需要先對資料進行一個視覺化觀察,並思考以下問題

(1)畫出時序圖

在定義好時間變數後,創造時序圖。如圖所示,這裡的資料已經是一個趨於平穩的值,不需要在設定差分,即不需要調整差異的引數

(2)不設定引數地建立模型————檢視模型結果

此處,我們先用預設的引數進行建模,觀察SPSS使用的哪種模型,心裡有一個底,然後進行分析
點選創造傳統模型,進入下圖的介面後,直接把因變數放進去,點選確定即可

可見SPSS選用的模型是溫特加法模型,之後我們需要根據這個模型取進行分析

2.引數設定

(1)條件

條件設定可以指定模型的尋找,是隻在指數平滑模型找還是在ARIMA模型找。其中,是否考慮季節性的引數可以不用修改,因為SPSS會自動識別此項,但是需要我們定義新的時間變數,因此在進行建模前,定義時間變數是必須的

(2)離群值

離群值也就是異常值,勾選了這個選項後,SPSS會自動識別異常值,應用時我們可以先不排除異常值,如果模型擬合度不好再設定排除,要排除可以全選。
各個異常值的種類如圖所示

(3)統計與圖

在“統計”裡面,我們需要勾選引數估算值;在“圖”裡面,我們需要勾選擬合值,這樣會在畫出來的圖中,把我們建模的擬合曲線與實際曲線畫在同一張圖內,便於觀察模型擬合效果。而ACF和PACF則是為了檢查殘差是否平穩

(4)儲存與選項

儲存我們已經非常熟悉,就是在資料集中新增一個新的變數,這裡我們只需要勾選預測值即可。選項處則是可以設定預測的時期

3.結果分析

(1)模型擬合度

此處R方0.992,為擬合優度,越接近1越好。正態化的BIC沒有一個相對的量,越接近0越準確。要用這個值比較的話,需要對比不同模型的BIC,但是SPSS已經找到了最優的模型,所以看此處意義並不大,但還是可以彙報到論文中的

(2)模型統計

此處我們進行的Q檢驗的p值為0.7>0.05,接受“殘差為0”的原假設,所以可以認為殘差是白噪聲

(3)指數平滑法模型引數

下圖是指數平滑法模型的引數,在我們的論文會介紹這個模型的公式。現在有了結果,就可以在論文中體現出來了

(4)殘差的ACF與PACF圖

此處的ACF與PACF圖都在兩條線內,因此可以認為殘差為0

(5)擬合圖與真實圖的對比

在模型視覺化後,我們可以看到模型的擬合值與真實值相差不大,因此我們的擬合效果還是很不錯的

(6)模型預測

在前面的選項中,我們可以設定預測的時期。如果想預測的話,設定好需要預測的時期即可。此外,我們還可以在儲存的選項中,勾選預測的置信上限與預測下限。效果如圖所示

三、例項分析————人口資料預測

因為建模的過程在前面的例題已經講的非常詳細了,此處我們只討論一些比較細節的圖形最佳化

1.新增標記

在此圖中,因為資料點比較少,我們可以對每個資料點新增標記,更好地觀察圖形的變化形式

2.新增資料標籤

在我們預測值比較少的時候,為了更清楚地看到預測值,我們可以對作出的圖新增資料標籤

預測小結

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