R ตรวจจับแนวโน้มการเพิ่ม / ลดลงของอนุกรมเวลา


9

ฉันมีซีรีย์เวลาจำนวนมากพร้อมช่วงเวลา: วันสัปดาห์หรือเดือน ด้วยstl()ฟังก์ชั่นหรือกับloess(x ~ y)ฉันสามารถดูแนวโน้มของซีรีส์เวลาโดยเฉพาะ ฉันต้องการตรวจสอบว่าแนวโน้มของอนุกรมเวลาเพิ่มขึ้นหรือลดลง ฉันจะจัดการสิ่งนั้นได้อย่างไร

ฉันพยายามคำนวณสัมประสิทธิ์การถดถอยเชิงเส้นด้วยlm(x ~ y)และเล่นกับสัมประสิทธิ์ความชัน ( If |slope|>2 and slope>0 thenแนวโน้มเพิ่มขึ้นelse if |slope|>2 and slope<0- ลดลง) อาจมีวิธีอื่นและวิธีที่มีประสิทธิภาพกว่าสำหรับการตรวจจับแนวโน้ม? ขอบคุณ!

ตัวอย่าง: ฉันมี,timeserie1 timeserie2ฉันต้องการอัลกอริทึมแบบง่ายที่จะบอกฉันว่าtimeserie2เป็นอัลกอริทึมที่เพิ่มขึ้นและในtimeserie1แนวโน้มไม่เพิ่มขึ้นหรือลดลง ฉันควรใช้เกณฑ์ใด

timeserie1:

1774 1706 1288 1276 2350 1821 1712 1654 1680 1451 1275 2140 1747 1749 1770 1797 1485 1299 2330 1822
1627 1847 1797 1452 1328 2363 1998 1864 2088 2084  594  884 1968 1858 1640 1823 1938 1490 1312 2312
1937 1617 1643 1468 1381 1276 2228 1756 1465 1716 1601 1340 1192 2231 1768 1623 1444 1575 1375 1267
2475 1630 1505 1810 1601 1123 1324 2245 1844 1613 1710 1546 1290 1366 2427 1783 1588 1505 1398 1226
1321 2299 1047 1735 1633 1508 1323 1317 2323 1826 1615 1750 1572 1273 1365 2373 2074 1809 1889 1521
1314 1512 2462 1836 1750 1808 1585 1387 1428 2176 1732 1752 1665 1425 1028 1194 2159 1840 1684 1711
1653 1360 1422 2328 1798 1723 1827 1499 1289 1476 2219 1824 1606 1627 1459 1324 1354 2150 1728 1743
1697 1511 1285 1426 2076 1792 1519 1478 1191 1122 1241 2105 1818 1599 1663 1319 1219 1452 2091 1771
1710 2000 1518 1479 1586 1848 2113 1648 1542 1220 1299 1452 2290 1944 1701 1709 1462 1312 1365 2326
1971 1709 1700 1687 1493 1523 2382 1938 1658 1713 1525 1413 1363 2349 1923 1726 1862 1686 1534 1280
2233 1733 1520 1537 1569 1367 1129 2024 1645 1510 1469 1533 1281 1212 2099 1769 1684 1842 1654 1369
1353 2415 1948 1841 1928 1790 1547 1465 2260 1895 1700 1838 1614 1528 1268 2192 1705 1494 1697 1588
1324 1193 2049 1672 1801 1487 1319 1289 1302 2316 1945 1771 2027 2053 1639 1372 2198 1692 1546 1809
1787 1360 1182 2157 1690 1494 1731 1633 1299 1291 2164 1667 1535 1822 1813 1510 1396 2308 2110 2128
2316 2249 1789 1886 2463 2257 2212 2608 2284 2034 1996 2686 2459 2340 2383 2507 2304 2740 1869  654
1068 1720 1904 1666 1877 2100  504 1482 1686 1707 1306 1417 2135 1787 1675 1934 1931 1456 1363 2027
1740 1544 1727 1620 1232 1199

timeserie2:

 122  155  124   97  155  134  115  122  162  115  102  163  135  120  139  160  126  122  169  154
 121  134  143  100  121  182  139  145  135  147   60   58  153  145  130  126  143  129   98  171
 145  107  133  115  113   96  175  128  106  117  124  107  114  172  143  111  104  132  110   80
 159  131  113  123  123  104  101  179  127  105  133  127  101   97  164  134  124   90  110  102
  90  186   79  145  130  115   79  104  191  137  114  131  109   95  119  173  158  137  128  119
 109  120  182  140  133  113  121  110  122  159  129  124  119  109  108   95  167  138  125  105
 139  118  115  166  140  112  116  139  121  109  164  135  118  121  112  111  102  169  136  151
 132  135  130  112  156  134  121  116  114   91   86  141  160  116  118  112   84  114  165  141
 109  123  122  110  100  162  145  121  118  115  107  103  162  142  130  139  134  121  118  164
 147  125  120  134  107  130  158  141  144  148  124  135  118  212  178  154  167  155  176  143
 201  170  144  138  152  136  123  223  189  160  153  190  136  144  276  213  199  211  196  170
 179  460  480  499  550  518  493  557  768  685  637  593  507  611  569  741  635  563  577  498
 456  446  677  552  515  441  438  462  530  699  629  555  641  625  544  585  705  584  553  622
 506  500  533  777  598  541  532  513  434  510  714  631 1087 1249 1102  913  888 1147 1056 1073
1075 1136  927  922 1066 1074  996 1189 1062  999  974 1174 1097 1055 1053 1097 1065 1171  843  441
 552  779  883  773  759  890  404  729  703  810  743  743  946  883  813  876  841  742  715  960
 862  743  806  732  669  621

1
ตัวอย่างที่สองของคุณไม่มีแนวโน้มดังนั้นคุณไม่ควรตรวจจับสิ่งนี้ ณ ช่วงเวลา 230 ข้อมูลจะมีระดับการเปลี่ยนแปลง (เช่น 0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1 ฯลฯ ) ซึ่งแตกต่างจากแนวโน้ม นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงในความแปรปรวนที่ประมาณ 200 ซึ่งสามารถระบุได้โดยใช้การทดสอบ Tsay ดูเพิ่มเติมได้ที่นี่ www.unc.edu/~jbhill/tsay.pdf
ทอม Reilly

2
@Tom ใช่สิ่งที่คุณพูดชัดเจนในพล็อตของข้อมูล (อันที่จริงพล็อตแสดงการเปลี่ยนแปลงระดับกะทันหันสามระดับแยกกันไม่ใช่แค่อันเดียว) แต่ลักษณะที่แตกต่างจาก "แนวโน้ม" ไม่ได้เป็นความยุติธรรมในการวิเคราะห์ของคุณซึ่งฉันรู้ว่าจะเปิดเผยรายละเอียดที่ลึกซึ้งในพฤติกรรมของซีรีส์เวลานี้ ฉันอยากจะแนะนำ OP จะให้บริการที่ดีขึ้นโดยการกำหนดลักษณะที่ชัดเจนของพฤติกรรมข้อมูลมากกว่าโดยการอภิปรายเกี่ยวกับคำจำกัดความที่เป็นไปได้ของ "แนวโน้ม" เธอถามหาทางเลือกอื่นในการทดสอบความลาดเอียงที่น้อยที่สุด - และนั่นเป็นข้อบ่งชี้ที่แท้จริงของสิ่งที่เธอหมายถึงโดย "เทรนด์"
whuber

คำตอบ:


7

คุณสามารถใช้ตัวกรองตัวเปลี่ยนเฟสเป็นศูนย์และตัดความถี่ทั้งหมดที่สูงกว่าขีด จำกัด บางส่วนออก สิ่งนี้จะทำให้คุณมี "แนวโน้ม" แปลก ๆ

ตัวอย่างเช่นดูคำถามนี้ " ฉันจะเรียกใช้ตัวกรองความถี่สูงหรือต่ำผ่านในจุดข้อมูลใน R ได้อย่างไร " พวกเขาแสดงวิธีใช้ตัวกรองความถี่ต่ำของ Butterworth ปัญหาของตัวกรองนั้นคือการเปลี่ยนเฟสไม่เป็นศูนย์นั่นคือเมื่อคุณเห็นเฟสของส่วนประกอบความถี่ต่ำถูกเลื่อนไปสัมพันธ์กับสัญญาณดั้งเดิม คุณอาจต้องการค้นหาตัวกรองที่ไม่เปลี่ยนเฟส หากนี่คือข้อมูลทางเศรษฐกิจฉันขอแนะนำตัวกรองของ Christiano ตาม "The Pass Pass Filter" โดย Lawrence J. Christiano และ Terry J. Fitzgerald (1999) สำหรับข้อมูลทางกายภาพต้องมีตัวกรองการเปลี่ยนเฟสเป็นศูนย์จำนวนหนึ่งตัน

UPDATE:

นี่คือตัวอย่างของการใช้ตัวกรองสัญญาณผ่านความถี่ต่ำกับ LOG ของอนุกรมเวลาที่สอง LOG จำเป็นต้องมีการแปรปรวน

UPDATE2:

นี่คือตัวอย่างการสลายตัวในโดเมนความถี่ที่มีคลื่นความถี่: ไม่สม่ำเสมอ [2-19], เป็นวัฏจักร [20-99] และแนวโน้ม [100- ] (เป็นช่วงเวลา) ต้องเลือกย่านความถี่อย่างระมัดระวังโดยพิจารณาจากความเข้าใจในปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น


1
ฉันงงงวยกับคำตอบนี้สักครู่และในที่สุดก็รู้ว่าคุณต้องใช้คำว่า "เทรนด์" ในแบบเดียวกับที่นักสถิติหลายคนจะใช้ "ราบรื่น" จากนั้นมันก็สมเหตุสมผล เราควรหวังว่า OP จะให้ความกระจ่างในสิ่งที่เธอหมายถึงโดย "แนวโน้ม"
whuber

ใช่ฉันใช้คำว่า "trend" ในขณะที่ความรู้สึกในการสลายตัวของอนุกรมเวลา: y = trend + cyclical + ตามฤดูกาล + ไม่สม่ำเสมอเช่นen.wikipedia.org/wiki/Decomposition_of_time_series แนวโน้มจะเป็นองค์ประกอบความถี่ "ต่ำมาก" ในบริบทนี้ . วิธีการที่ต่ำขึ้นอยู่กับปัญหาที่เกิดขึ้น
Aksakal

1
ดูเหมือนจะไม่เป็นเช่นนั้น เมื่อคุณกรองส่วนประกอบความถี่สูงคุณกำลังลบ "ผิดปกติ" บางส่วน (อ่าน: เสียงรบกวน) และอาจเป็นส่วนเล็ก ๆ ของส่วนที่เป็นวัฏจักร แต่แนวโน้มแนวโน้มองค์ประกอบวัฏจักรระยะกลางและระยะยาวและองค์ประกอบตามฤดูกาล ทั้งหมดจะยังคงอยู่
whuber

1
สำหรับแนวโน้มที่คุณจะใช้ตัวกรองผ่านแถบความถี่ต่ำ สมมติว่าคุณมีชุดข้อมูลรายเดือนเป็นเวลาหลายปี ในกรณีนี้ย่านความถี่ต่ำอาจเป็นรอบ 10 ปีดังนั้นคุณจึงตัดความถี่ทั้งหมดที่สูงกว่า 1/10 (เมื่อเวลาเป็นปี) เกณฑ์ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์จริง ๆ ในข้อมูลทางเศรษฐกิจวัฏจักรธุรกิจอาจยาว 10-15 ปีดังนั้นคุณอาจต้องตั้งค่าย่านความถี่ต่ำเป็น 1/16
Aksakal

1
ดังที่ภาพประกอบใหม่ของคุณแสดงเมื่อคุณก้าวร้าวเกินไปในการกรองคุณจะสูญเสียแนวโน้มที่ชัดเจนเช่นกัน: ความราบรื่นของคุณแข็งแกร่งมากจนขาดข้อมูลเกือบทั้งหมดในสามส่วนสุดท้ายของข้อมูล ไม่ว่าจะเป็นการสลายตัวไปสู่องค์ประกอบเชิงคุณภาพที่อธิบายไว้ในบทความ Wikipedia ที่คุณอ้างถึง ข้อกังวลอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับวิธีการกรอง (อย่างไรก็ตามมีการดำเนินการ) เป็นวิธีทางสถิติ: คุณจะทดสอบได้อย่างไรว่ามี "แนวโน้ม" และขึ้นหรือลงอย่างไร?
whuber

3

การตรวจจับเทรนด์ในอนุกรมเวลาสามารถทำได้อย่างผิดพลาดหรือมากกว่านั้น ซีรีส์สามารถมีค่าที่แสดงเทรนด์เช่น1,2,3,4,5จากนั้นการเปลี่ยนแปลงของเทรนด์ที่จุดหนึ่งหรือหลายช่วงเวลาเช่น7,9,11,13,15,...อีกตัวอย่างหนึ่งคือ1,1,1,1,1,2,3,4,5,6ไม่มีเทรนด์สำหรับการอ่าน 5 ครั้งแรกจากนั้นเทรนด์จะตามมา มีการ1,1,1,1,1,2,2,2,2,2กล่าวถึงซีรีส์ที่เหมือนกันว่ามีการเลื่อนระดับ (เปลี่ยนการสกัดกั้น) Autoboxเป็นชิ้นส่วนของซอฟต์แวร์ที่ไม่ซ้ำกัน (เพื่อความรู้ของฉัน) ประกอบด้วยการวิเคราะห์เพื่อตรวจจับทดสอบและรวมแนวโน้มของเวลา ฉันเป็นหนึ่งในนักพัฒนาและขยายการวิเคราะห์ในพื้นที่นี้โดยเฉพาะ ขั้นตอนที่คุณพยายามใช้ (อย่างไม่ถูกต้องในความคิดของฉัน) คือแบบจำลองสันนิษฐานคือไม่มีพัลส์ไม่มีการเลื่อนระดับไม่มีพัลส์ตามฤดูกาลไม่มีโครงสร้าง ARIMA ความแปรปรวนข้อผิดพลาดคงที่เป็นต้นตัวอย่างที่ไม่ดีของโมเดลปลอมคือ ใช้ [1-B]Y(เสื้อ)=θ0+[MA/AR]a(เสื้อ)อีกครั้งหนึ่งสมมติว่ามีโครงสร้างเฉพาะ

แนวคิดในที่นี้คือโมเดล ARIMA อาจไม่ถูกต้องหรือเป็นเช่นนั้น θ0 มีการเปลี่ยนแปลง (แนวโน้มที่แตกต่างกันดังนั้น) ที่จุดที่แตกต่างกันในเวลา

แนวคิดทั้งหมดคือการให้ข้อมูล "พูด" และการวิเคราะห์ "ฟัง" และตรวจสอบ "รูปแบบที่ถูกต้อง" หรืออย่างน้อยก็เป็น "รูปแบบที่มีประโยชน์"

ออร์สันบีน - หรืออาจจะเป็นคนอื่น - เคยกล่าวไว้ว่า“ เทรนด์เป็นเทรนด์…จนกระทั่งมันโค้งและเมื่อเทรนด์โค้งแนวโน้มก็จะสิ้นสุด” เทรนด์เวลาท้องถิ่นในอนุกรมเวลาต้องระบุจุดแตกหัก แล้วประมาณการแนวโน้มท้องถิ่น. บางวัสดุที่มีประโยชน์ / การอ้างอิงสามารถพบได้ที่http://www.autobox.com/OLDWEB/udontsay.html

หากคุณต้องการโพสต์ข้อมูลโปรดทำเช่นนั้นและฉันจะโพสต์ผลการค้นหาให้คุณ


3
เทรนด์คือเทรนด์เป็นเทรนด์ \ แต่คำถามคือมันจะงอหรือไม่ \ มันจะเปลี่ยนเส้นทางของมัน \ ด้วยแรงที่ไม่คาดฝัน \ และมาถึงจุดสิ้นสุดก่อนกำหนดหรือไม่ Alexander Cairncross
Nick Cox

ขอบคุณสำหรับคำตอบ ฉันจะศึกษาข้อมูลของคุณ ฉันยังโพสต์ข้อมูลบางอย่าง
Jurgita

1
ในกรณีนี้ Marta ดูเหมือนว่าคุณกำลังทดสอบหา"แนวโน้ม" ทั่วโลก (ในแง่ของความแตกต่างของค่านิยมทั่วไประหว่างปลายทั้งสองของอนุกรมเวลา) และไม่ใช่แนวโน้มของท้องถิ่นตามที่อธิบายไว้ในคำตอบนี้ ถูกต้องไหม
whuber

1
@Nick ขอบคุณ! เพราะมันต้องใช้เวลาความพยายามที่จะล่าลงมานี่มันคือการคาดการณ์ทางเศรษฐกิจที่อยู่ประธานาธิบดีที่ Royal Society เศรษฐกิจ, 3 กรกฎาคม 1969 Cairncross เปิดคำปราศรัยของเขาด้วยคำพูดของลินคอล์นตามด้วยโคลงดั้งเดิมนี้ (ประกอบกับ "ผู้พยากรณ์อายุ Stein") ข้อสังเกตที่ตามมาทำให้เห็นชัดเจนว่าเขาหมายถึงการคาดการณ์ - การคาดการณ์แนวโน้ม
whuber

1
@ เมื่อไรคุณพูดถูกฉันกำลังมองหาแนวโน้มระดับโลก ขออภัยถ้าคำถามของฉันทำให้เข้าใจผิด
Jurgita
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.