Médias móveis O deslocamento de fase é a diferença na detecção de pontos de viragem entre dados originais e suavizados. Este efeito é um inconveniente, uma vez que provoca um atraso na detecção dos pontos de viragem da série temporal, especialmente no período mais recente. As médias móveis simétricas centradas são resistentes a este efeito. No entanto, no final (e no início) de séries temporais série simétrica série não pode ser usado. A fim de calcular os valores suavizados nas duas extremidades da série de tempo o filtro assimétrico são utilizados, no entanto, eles causam o efeito de fase. Palavras-chave Palavras-chave: Pode clicar e arrastar na área de traçado para aumentar o zoom Pode passar o mouse sobre os pontos de dados para ver o valor real que é representado graficamente Se houver uma caixa de legenda, clique no nome da série para exibi-los Introdução As médias móveis são médias aritméticas aplicadas A intervalos de tempo sucessivos de comprimento fixo da série. Quando aplicados à série temporal original, eles produzem uma série de valores médios. A fórmula geral para a média móvel M de coeficientes é: Os coeficientes das médias móveis são chamados de pesos. A quantidade p f 1 é a ordem média móvel. A média móvel é chamada centrada se o número de observações no passado é igual ao número de observação no futuro (isto é, se p é igual a f). As médias móveis substituem a série temporal original por médias ponderadas dos valores correntes, p observações anteriores à observação corrente e f observações após a observação corrente. Eles são usados para suavizar a série de tempo original. A tabela apresenta o número de passageiros transportados por via aérea reportados pela Finlândia em 2001. Os mesmos dados são apresentados no gráfico: Tipos de médias móveis Com base nos padrões de ponderação, as médias móveis podem ser: Simétrico o padrão de pesagem utilizado para calcular médias móveis É simétrica em relação ao ponto de dados de destino. Por meio de médias móveis simétricas não é possível obter os valores suavizados para as primeiras p e últimas p observações (para médias móveis simétricas pf). Assimétrico, o padrão de pesagem utilizado para calcular as médias móveis não é simétrico em relação ao ponto de destino. As médias móveis também podem ser classificadas de acordo com a sua contribuição para o valor final como: médias móveis simples, isto é, médias móveis para as quais todos os pesos são os mesmos. Todas as observações contribuem igualmente para o valor final. Escusado será dizer que todas as médias móveis simples são simétricas. Formalmente, para a média móvel simétrica de ordem P 2p 1 todos os pesos são iguais a 1P. A figura abaixo compara o grau de suavização obtido aplicando médias móveis simples de 3 e 7 termos. As observações extremas (por exemplo, abril de 2010 ou junho de 2011) têm menor impacto sobre a média móvel mais longa do que sobre a mais curta. As médias móveis não simples, isto é, as médias móveis para as quais todos os pesos não são iguais. Os casos especiais de médias móveis não-simples são: Médias móveis compostas, que é obtido compondo uma média móvel simples de ordem P, cujos coeficientes são todos iguais a 1 P e uma média móvel simples de ordem Q, cujos coeficientes são todos iguais A 1 Q. Médias móveis assimétricas. Propriedades das médias móveis As médias móveis suavizam a série temporal. Quando aplicados a uma série de tempo, eles reduzem a amplitude das flutuações observadas e atuam como um filtro que remove movimentos irregulares a partir dele. As médias móveis com o padrão de ponderação apropriado podem ser usadas para eliminar ciclos de um certo comprimento na série temporal. No método de ajuste sazonal X-12-ARIMA, são utilizados diferentes tipos de médias móveis para estimar o ciclo de tendência e a componente sazonal. Se a soma dos coeficientes é igual a 1, então a média móvel preserva a tendência. As médias móveis têm dois padrões importantes: Eles não são robustos e podem ser profundamente afetados por outliers A suavização nas extremidades da série não pode ser feito, mas com médias móveis assimétricas que introduzem mudanças de fase e atrasos na detecção de pontos de viragem No método X11 , As médias móveis simétricas desempenham um papel importante, uma vez que não introduzem qualquer desvio de fase na série suavizada. Mas, para evitar a perda de informações no final da série, eles são ou complementados por ad hoc medições móveis assimétricas ou aplicadas sobre a série concluída por forecast. Spreadsheet implementação de ajuste sazonal e suavização exponencial É simples de executar ajuste sazonal e ajuste exponencial modelos de suavização Usando o Excel. As imagens e gráficos de tela a seguir são extraídos de uma planilha que foi configurada para ilustrar o ajuste sazonal multiplicativo e a suavização linear exponencial nos seguintes dados de vendas trimestrais do Outboard Marine: Para obter uma cópia do próprio arquivo de planilha, clique aqui. A versão de suavização exponencial linear que será usada aqui para fins de demonstração é a versão de Brown8217s, simplesmente porque ela pode ser implementada com uma única coluna de fórmulas e há apenas uma constante de suavização para otimizar. Normalmente, é melhor usar a versão Holt8217s que tem constantes de suavização separadas para nível e tendência. O processo de previsão prossegue da seguinte forma: (i) primeiro os dados são ajustados sazonalmente (ii) então as previsões são geradas para os dados ajustados sazonalmente por meio de suavização exponencial linear e (iii) finalmente as previsões ajustadas sazonalmente são quasi mensuradas para obter previsões para a série original . O processo de ajuste sazonal é realizado nas colunas D a G. O primeiro passo no ajuste sazonal é calcular uma média móvel centrada (realizada aqui na coluna D). Isto pode ser feito tomando a média de duas médias anuais que são compensadas por um período em relação um ao outro. (Uma combinação de duas médias de compensação em vez de uma única média é necessária para fins de centralização quando o número de estações é par.) O próximo passo é calcular a relação com a média móvel - ie. Os dados originais divididos pela média móvel em cada período - o que é realizado aqui na coluna E. (Isso também é chamado de componente quottrend-cyclequot do padrão, na medida em que os efeitos da tendência e do ciclo de negócios podem ser considerados como sendo tudo o que Permanece após a média de dados de um ano inteiro. Naturalmente, as mudanças mês a mês que não são devido à sazonalidade poderia ser determinada por muitos outros fatores, mas a média de 12 meses suaviza sobre eles em grande medida. O índice sazonal estimado para cada estação é calculado pela primeira média de todas as razões para essa estação particular, que é feita nas células G3-G6 usando uma fórmula AVERAGEIF. As razões médias são então redimensionadas de modo que somam exatamente 100 vezes o número de períodos em uma estação, ou 400, neste caso, o que é feito nas células H3-H6. Abaixo na coluna F, as fórmulas VLOOKUP são usadas para inserir o valor do índice sazonal apropriado em cada linha da tabela de dados, de acordo com o trimestre do ano que ele representa. A média móvel centrada e os dados ajustados sazonalmente acabam parecidos com isto: Note que a média móvel normalmente se parece com uma versão mais lisa da série ajustada sazonalmente, e é mais curta em ambas as extremidades. Uma outra planilha no mesmo arquivo do Excel mostra a aplicação do modelo de suavização exponencial linear aos dados ajustados sazonalmente, começando na coluna G. Um valor para a constante de alisamento (alfa) é inserido acima da coluna de previsão (aqui, na célula H9) e Por conveniência, é atribuído o nome de intervalo quotAlpha. quot (O nome é atribuído usando o comando quotInsertNameCreatequot). O modelo LES é inicializado ao definir as duas primeiras previsões iguais ao primeiro valor real da série ajustada sazonalmente. A fórmula usada aqui para a previsão de LES é a forma recursiva de equação única do modelo Brown8217s: Esta fórmula é inserida na célula correspondente ao terceiro período (aqui, célula H15) e copiada para baixo a partir daí. Observe que a previsão do LES para o período atual se refere às duas observações precedentes e aos dois erros de previsão anteriores, bem como ao valor de alfa. Assim, a fórmula de previsão na linha 15 refere-se apenas a dados que estavam disponíveis na linha 14 e anteriores. (É claro que, se desejássemos usar a suavização linear simples em vez de linear, poderíamos substituir a fórmula SES aqui. Podemos também usar Holt8217s ao invés de Brown8217s modelo LES, o que exigiria mais duas colunas de fórmulas para calcular o nível ea tendência Que são utilizados na previsão.) Os erros são calculados na próxima coluna (aqui, coluna J) subtraindo as previsões dos valores reais. O erro quadrático médio é calculado como a raiz quadrada da variância dos erros mais o quadrado da média. (Isto decorre da identidade matemática: VARIANCE MSE (erros) (AVERAGE (erros)) 2.) No cálculo da média e variância dos erros nesta fórmula, os dois primeiros períodos são excluídos porque o modelo não começa realmente a prever até O terceiro período (linha 15 na planilha). O valor ótimo de alfa pode ser encontrado alterando manualmente alfa até que o mínimo RMSE seja encontrado, ou então você pode usar o quotSolverquot para executar uma minimização exata. O valor de alpha que o Solver encontrado é mostrado aqui (alpha0.471). Geralmente é uma boa idéia traçar os erros do modelo (em unidades transformadas) e também calcular e traçar suas autocorrelações em defasagens de até uma estação. Aqui está um gráfico de séries temporais dos erros (ajustados sazonalmente): As autocorrelações de erro são calculadas usando a função CORREL () para calcular as correlações dos erros com elas mesmas atrasadas por um ou mais períodos - detalhes são mostrados no modelo de planilha . Aqui está um gráfico das autocorrelações dos erros nos primeiros cinco lags: As autocorrelações nos intervalos 1 a 3 são muito próximas de zero, mas a espiga no intervalo 4 (cujo valor é 0,35) é ligeiramente problemática - sugere que a Processo de ajuste sazonal não foi completamente bem sucedido. No entanto, é apenas marginalmente significativo. 95 bandas de significância para testar se as autocorrelações são significativamente diferentes de zero são mais ou menos 2SQRT (n-k), onde n é o tamanho da amostra e k é o atraso. Aqui n é 38 e k varia de 1 a 5, então a raiz quadrada de - n-menos-k é de cerca de 6 para todos eles e, portanto, os limites para testar a significância estatística de desvios de zero são aproximadamente mais - Ou-menos 26, ou 0,33. Se você variar o valor de alfa com a mão neste modelo do Excel, você pode observar o efeito sobre as parcelas de tempo de série e autocorrelação dos erros, bem como sobre o erro quadrático médio, que será ilustrado abaixo. Na parte inferior da planilha, a fórmula de previsão é quotbootstrappedquot para o futuro, simplesmente substituindo as previsões de valores reais no ponto onde os dados reais se esgotou - i. e. Onde o futuro começa. (Em outras palavras, em cada célula onde um valor de dados futuro ocorreria, uma referência de célula é inserida que aponta para a previsão feita para esse período.) Todas as outras fórmulas são simplesmente copiadas para baixo de cima: Observe que os erros para previsões de O futuro são todos computados como sendo zero. Isso não significa que os erros reais serão zero, mas sim apenas reflete o fato de que, para fins de previsão, estamos assumindo que os dados futuros serão iguais às previsões em média. As previsões de LES resultantes para os dados ajustados sazonalmente são as seguintes: Com este valor específico de alfa, que é ideal para as previsões de um período antecipado, a tendência projetada é ligeiramente alta, refletindo a tendência local observada nos últimos 2 anos ou então. Para outros valores de alfa, uma projeção de tendência muito diferente pode ser obtida. Geralmente é uma boa idéia ver o que acontece com a projeção de tendência de longo prazo quando o alfa é variado, porque o valor que é melhor para a previsão de curto prazo não será necessariamente o melhor valor para prever o futuro mais distante. Por exemplo, aqui está o resultado que é obtido se o valor de alfa é manualmente definido como 0.25: A tendência de longo prazo projetada é agora negativa em vez de positiva Com um menor valor de alfa, o modelo está colocando mais peso em dados mais antigos em A sua estimativa do nível e da tendência actuais e as suas previsões a longo prazo reflectem a tendência descendente observada nos últimos 5 anos, em vez da tendência ascendente mais recente. Este gráfico também ilustra claramente como o modelo com um valor menor de alfa é mais lento para responder a pontos de quotreação nos dados e, portanto, tende a fazer um erro do mesmo sinal para muitos períodos em uma linha. Seus erros de previsão de 1 passo são maiores em média do que aqueles obtidos antes (RMSE de 34,4 em vez de 27,4) e fortemente positivamente autocorrelacionados. A autocorrelação lag-1 de 0,56 excede largamente o valor de 0,33 calculado acima para um desvio estatisticamente significativo de zero. Como uma alternativa ao avanço do valor de alfa para introduzir mais conservadorismo em previsões de longo prazo, um fator quottrend de amortecimento é às vezes adicionado ao modelo para fazer a tendência projetada aplanar após alguns períodos. A etapa final na construção do modelo de previsão é a de igualar as previsões de LES, multiplicando-as pelos índices sazonais apropriados. Assim, as projeções reseasonalized na coluna I são simplesmente o produto dos índices sazonais na coluna F e as previsões de LES estacionalmente ajustadas na coluna H. É relativamente fácil calcular intervalos de confiança para as previsões de um passo-frente feitas por este modelo: primeiro Calcular o RMSE (erro quadrático médio, que é apenas a raiz quadrada do MSE) e, em seguida, calcular um intervalo de confiança para a previsão ajustada sazonalmente adicionando e subtraindo duas vezes o RMSE. (Em geral, um intervalo de confiança de 95 para uma previsão de um período antecipado é aproximadamente igual à previsão de pontos mais ou menos duas vezes o desvio padrão estimado dos erros de previsão, assumindo que a distribuição de erro é aproximadamente normal eo tamanho da amostra É grande o suficiente, digamos, 20 ou mais. Aqui, o RMSE em vez do desvio padrão da amostra dos erros é a melhor estimativa do desvio padrão de futuros erros de previsão, porque leva bias, bem como variações aleatórias em conta.) Os limites de confiança Para a previsão ajustada sazonalmente são então reseasonalized. Juntamente com a previsão, multiplicando-os pelos índices sazonais apropriados. Neste caso o RMSE é igual a 27,4 e a previsão ajustada sazonalmente para o primeiro período futuro (Dec-93) é 273,2. De modo que o intervalo de confiança ajustado sazonalmente é de 273,2-227,4 218,4 para 273,2227,4 328,0. Multiplicando esses limites por Decembers índice sazonal de 68,61. Obtemos limites de confiança inferior e superior de 149,8 e 225,0 em torno da previsão de ponto Dec-93 de 187,4. Os limites de confiança para as previsões de mais de um período de tempo em geral aumentarão à medida que o horizonte de previsão aumentar, devido à incerteza quanto ao nível e à tendência, bem como aos fatores sazonais, mas é difícil computá-los em geral por métodos analíticos. (A maneira apropriada de calcular limites de confiança para a previsão do LES é usando a teoria ARIMA, mas a incerteza nos índices sazonais é outra questão.) Se você quer um intervalo de confiança realista para uma previsão mais de um período à frente, tomando todas as fontes de A sua melhor aposta é usar métodos empíricos: por exemplo, para obter um intervalo de confiança para uma previsão de duas etapas à frente, você poderia criar outra coluna na planilha para calcular uma previsão de duas etapas para cada período ( Por bootstrapping a previsão one-step-ahead). Em seguida, calcule o RMSE dos erros de previsão em 2 passos e use isso como base para um intervalo de confiança de 2 passos. Média de movimento Uma média móvel é um método para suavizar séries temporais por média (com ou sem pesos) a Fixo de termos consecutivos. A média ldquomovesrdquo ao longo do tempo, em que cada ponto de dados da série é incluída sequencialmente na média, enquanto o mais antigo ponto de dados no intervalo da média é removido. Em geral, quanto maior a extensão da média, mais lisa é a série resultante. As médias móveis são usadas para suavizar flutuações em séries temporais ou para identificar componentes de séries temporais, tais como a tendência, o ciclo, o sazonal, etc. Uma média móvel substitui cada valor de uma série temporal por uma média (ponderada) de p valores precedentes , O valor dado, e f valores seguintes de uma série. Se p f a média móvel é dito ser centrada. A média móvel é dita ser simétrica se é centrada, e se para cada k 1, 2, hellip. Pf. O peso do k - ésimo valor precedente é igual ao peso do k - ésimo seguinte. A média móvel não está definida para o primeiro p eo último f valores de séries temporais. A fim de calcular a média móvel para esses valores, a série deve ser backcasted e previsto. Fonte: Grupo de trabalho sobre dados e apresentação de metadados para o Grupo de Trabalho de Estatísticas Económicas de Curto Prazo da OCDE (STESWP), Paris, 2004 Conceito de estacionaridade Hipoteticamente, a observação actual pode depender de todas as observações passadas. Esse modelo autorregressivo é impossível de estimar, pois contém muitos parâmetros. No entanto, se x t como uma função linear de todos os atrasos passados, pode-se mostrar que o modelo autorregressivo é equivalente a x t como uma função linear de apenas alguns choques passados. Em um modelo de média móvel, o valor atual de x t é descrito como uma função linear de choque concomitante (erro) e choques passados (erros). Introdução Os resultados do ajuste sazonal são considerados estáveis se forem relativamente resistentes à remoção ou adição de pontos de dados em qualquer uma das extremidades da série. A estabilidade é uma das principais propriedades dos resultados da SA. Se a adição ou atraso de algumas observações alterar substancialmente a série ajustada sazonalmente ou o ciclo tendencial estimado, a interpretação da série ajustada sazonalmente não seria confiável. Quais são os índices SI Os índices SI são valores da componente sazonal-irregular (SI), calculada como a razão entre a série original e a tendência estimada. Em outras palavras, as proporções SI são estimativas da série detrended. Os gráficos SI são úteis para investigar se os movimentos de curto prazo são causados por flutuações sazonais ou irregulares. Este gráfico é uma ferramenta de diagnóstico usada para analisar o comportamento sazonal, padrões de férias em movimento, outliers e identificar as quebras sazonais na série. O software de ajuste sazonal normalmente exibe as seguintes informações sobre o modelo RegARIMA: Os critérios de seleção do modelo (critérios de informação) são medidas da bondade relativa do ajuste de um modelo estatístico. Em programas de ajuste sazonal são utilizados para selecionar a ordem ótima do modelo RegARMIA. Para os critérios de informação fornecidos, o modelo preferido é aquele com o valor mínimo de critérios de informação. Introdução Na iteração B (Tabela B7), iteração C (Tabela C7) e iteração D (Tabela D7 e Tabela D12), o componente de ciclo de tendência é extraído de uma estimativa da série ajustada sazonalmente usando as médias móveis de Henderson. O comprimento do filtro de Henderson é escolhido automaticamente por X-12-ARIMA em um procedimento de duas etapas.
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