时间序列预测是基于时间数据进行预测的任务。它包括建立模型来进行观测,并在诸如天气、工程、经济、金融或商业预测等应用中推动未来的决策。 本文主要介绍时间序列预测并描述任何时间序列的两种主要模式(趋势和季节性)。并基于这些模式对时间序列进行分解。最后使用一个被称为Holt-Winters季节方法的预测模型,来预测有趋势和/或季节成分的时间序列数据。 为了涵盖所有这些内容,我们将使用一个时间序列数据集,包括1981年至1991年期间墨尔本(澳大利亚)的温度。这个数据集可以从这个Kaggle下载,也可以文末获取。喜欢记得收藏、关注、点赞。 时间序列预测是数据分析领域中的一个重要任务,特别是在处理与时间相关的数据时,如天气预报、工程计划、经济指标预测、金融市场分析以及商业决策等。本文聚焦于如何利用Python进行时间序列预测,特别是针对具有趋势和季节性特征的数据。时间序列通常包含两个主要模式:趋势和季节性。 **趋势**是指数据随时间的上升、下降或保持稳定的状态。在时间序列分析中,识别和理解趋势是至关重要的,因为它直接影响到预测的准确性。趋势可以是线性的、非线性的,甚至是周期性的。 **季节性**则是指数据在特定时间段内呈现出的重复模式。例如,零售业的销售量可能在节假日季节显著增加,而天气数据可能会根据四季的变化而波动。季节性分析有助于捕捉这种周期性的变化,以更准确地预测未来。 为了分析和预测具有趋势和季节性的时间序列,本文介绍了**Holt-Winters季节方法**。这是一种扩展的指数平滑法,它可以分解时间序列为趋势、季节性和随机性三部分,从而更好地理解和预测数据。Holt-Winters方法特别适用于有明显季节性模式的数据,如我们的例子中,1981年至1991年墨尔本的温度数据。 我们需要导入必要的Python库,如`pandas`、`numpy`、`matplotlib`以及`statsmodels`,后者提供了一系列统计模型和测试工具,包括用于时间序列预测的ExponentialSmoothing类。数据集包含了日期和相应的温度值,通过`datetime`库处理日期,使用`ExponentialSmoothing`构建模型进行预测。 在进行分析前,通常会先对数据进行可视化,以直观地查看时间序列中的趋势和季节性。在这里,我们创建了一个图形,用垂直虚线表示每年的开始,以便观察温度变化的年度模式。 接下来,会使用统计检验,如**ADF(Augmented Dickey-Fuller)检验**和**KPSS检验**,来判断时间序列是否平稳。如果数据不平稳,可能需要进行差分操作,以消除趋势或季节性,使其满足预测模型的要求。 一旦数据预处理完成,就可以使用Holt-Winters方法建立模型。此方法包括三个步骤:趋势平滑、季节性平滑和残差平滑。通过这三个步骤,模型可以学习到时间序列中的长期趋势和短期季节性模式,然后用于生成预测。 模型会进行训练,并对未来看似不可见的数据点进行预测。预测结果可以通过绘制预测值与实际值的比较图来评估模型的性能。通过调整模型参数,如平滑系数,可以优化预测结果。 总结来说,Python提供了强大的工具来处理和预测具有趋势和季节性的时间序列数据。通过理解时间序列的基本模式,结合Holt-Winters季节方法,我们可以有效地对各种领域中的复杂数据进行预测,为决策制定提供科学依据。在这个过程中,数据的预处理、模型选择、模型训练以及结果评估都是至关重要的步骤。对于那些需要处理时间序列问题的IT从业者,掌握这些知识和技巧是非常有益的。
2024-11-25 07:07:54 1.78MB python
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一个地区接收到的降雨量是评估水的可用性以满足农业、工业、灌溉、水力发电和其他人类活动的各种需求的重要因素。 在我们的研究中,我们考虑了对印度旁遮普省降雨数据进行统计分析的季节性和周期性时间序列模型。 在本研究论文中,我们应用季节性自回归综合移动平均和周期自回归模型来分析旁遮普省的降雨数据。 为了评估模型识别和周期性平稳性,使用的统计工具是 PeACF 和 PePACF。 对于模型比较,我们使用均方根百分比误差和预测包含测试。 这项研究的结果将为地方当局制定战略计划和适当利用可用水资源提供帮助。
2024-11-25 06:16:56 384KB Test
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亚热带红壤丘陵区季节性干旱判别研究,贾秋洪,景元书,本文旨在通过两种不同的干旱判别方法研究我国亚热带红壤丘陵区季节性干旱的发生状况及严重程度。首先,以江西鹰潭低丘红壤区气象
2024-01-15 11:16:14 1014KB 首发论文
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严重土壤侵蚀区马尾松树干液流对季节性干旱的响应,钟晓慧,郑怀舟,本文以福建长汀严重土壤侵蚀区两种树龄的马尾松为研究对象,通过比较季节性干旱发生不同时期其树干液流密度、叶片水势变化规律,
2024-01-14 14:03:09 365KB 首发论文
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在本文中,我们分析了2005年至2017年浙江省月度,季节和年度盐度变化及其与海表温度(SST),降雨的关系。选择了SST和降雨作为主要影响因素。 降雨与盐度之间存在反比关系。 SST与盐度呈正相关,略有季节差异。 检查从表面到150米深度的垂直变化,建议使用50 m作为盐度变化的分隔层。 我们发现,不同深度的海水中盐度的每月变化更大。 该地区盐度的季节性变化很大。 冬Spring节气温低,蒸发量小,降雨少,盐度相对较高。 夏季和秋季频繁的台风以及来自长江的大量淡水输入导致盐度降低。 对于年度变化,我们发现整个表层和次表层都有增加的趋势。 此外,我们最初发现浙江省盐水的分层使地下盐度更高。
2024-01-10 22:51:42 1.5MB 海面温度 季节性和年度变化
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贝叶斯先知 先知温度模型的贝叶斯优化,具有每日和每年的季节性以及额外的回归系数 如果您喜欢BayesianProphet,请给它加星号,或拨叉并作出贡献! 先知分解显示了趋势以及英国剑桥温度观测的年度和每日季节性: 安装/使用 必需的: 最新版本的 包 程序包 包 要安装python软件包: pip install -r requirements.txt 安装以上依赖项后, 克隆存储库并在Jupyter的本地安装中打开笔记本,或 远程尝试笔记本 -可编辑 -可编辑 在上 在查看 细节 有关数据(包括清洁),基线模型,每日和每年的季节性描述以及R先知模型的详细说明,请参阅我的时间序列和R资料库中有关Cambridge UK温度预测的其他模型。 假设和限制已包含在上述存储库中,此处不再赘述。 我的剑桥大学计算机实验室气象站R Shiny存储库中提供了其他探索性数据分析。 我的主
2023-03-29 20:41:56 3.39MB python time-series jupyter temperature
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存在季节性的 Sen 趋势测试 - Sen T 另一种季节性趋势测试具有良好的功效,可在存在季节性周期时检测单调趋势。 但只应在没有数据丢失的情况下使用。 当没有数据丢失时,此测试比 Kendall Seasonal 更准确(除非考虑了序列依赖性?请参阅 sktt.m 了解季节性 Kendall 测试和斜率。 - 吉尔伯特第 17.4 节,第 230 页 此函数中有一个子函数 'rank' 用于计算数据集中所有值的排名。 Matlab 的tiedrank 估计排名与此统计所需的排名不同。 句法: [T sig] = SenT(datain, alpha) 输入: datain(:,1) = 年份(例如 1999) datain(:,2) = 季节(例如 1 到 12) datain(:,3) = 要分析的值alpha = 用于两个尾部测试(例如 0.05) 输出: T = Sen
2023-03-01 20:01:25 2KB matlab
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概要:用季节性ARIMA模型分析和预测我国的进出口总额,有代码和数据及自己写的论文(包含摘要目录等) 论文摘要:进出口总额是反映我国对外贸易的重要指标之一,为探索我国的进出口金额变化情况,选取我国1994-2021年进出口总额的月度历史数据为研究样本,采用时间序列检验方法对其进行了相关分析,建立相应的季节性ARIMA模型,运用所建模型对2023年进出口总额进行预测。研究结果表明:我国月度进出口贸易总额时间序列预测模型表现出明显季度性变化特征,通过模型精度对比,季节性ARIMA模型预测精度较高,结合预测结果可用于有关外贸等方面政策的制定,推动我国经济的进一步发展。
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OVATION Prime是弥散,单能,质子和波极光的季节性模型。 OVATION Prime模型是用IDL编写的,是帕特里克·纽厄尔(Patrick Newell)及其同事在约翰霍普金斯大学应用物理实验室(JHU-APL)开发的。 当前版本包括NOAA的Rob Redmon和Janet Machol实施的追溯和实时组件更新,多项效率增强和用户配置。 这是一个社区模型。 邀请用户提出建议并提供改进。 文档包括模型说明和运行软件的说明。 README可以在这里找到:http://sourceforge.net/p/ovation-prime/code/HEAD/tree/trunk/README.pdf?format=raw这里提供了用于运行历史时期模型的Web界面:http:// http://sourceforge.net/p/ovation-prime/code/HEAD/tree/trunk/README.pdf?format = raw ://sd-www.jhuapl.edu/Aurora/ovation_prime/prime_display.html实时版本在此处运行:h
2022-11-01 20:39:37 23.23MB 开源软件
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MATLAB实现SARIMA季节性数据时间序列预测(完整源码和数据) 数据为单变量时间序列数据, 运行环境MATLAB2018b及以上, 一种基于SARIMA的时间序列预测方法,得到所述预测时间点对应的预测结果。