地表溫度時(shí)間序列分析方法的研究.pdf

1、地表溫度作為評(píng)價(jià)和評(píng)估地表面平衡的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行研究分析可以讓人們更好地認(rèn)識(shí)地表溫度的變化規(guī)律。因此對(duì)地表溫度規(guī)律及趨勢(shì)進(jìn)行研究具有非常重要的意義。但是在應(yīng)用指數(shù)平滑法、ARMA模型和ARIMA模型等方法對(duì)地表溫度時(shí)間序列分析的方面研究不足，并且在統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)中存在著分析預(yù)測(cè)結(jié)果的滯后性、較大的多步預(yù)測(cè)誤差和較差的非平穩(wěn)序列分析效果等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)ARIMA模型和單指數(shù)平滑法進(jìn)行了改進(jìn)，具體的研究?jī)?nèi)容及研究工作包括以下幾

2、個(gè)方面：
　　（1）應(yīng)用ARIMA模型對(duì)地表溫度時(shí)間序列進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。首先檢查獲取的數(shù)據(jù)是否有誤差很大的點(diǎn)存在，然后對(duì)白噪聲進(jìn)行檢驗(yàn)，通過(guò)研究分析從AR（p）模型、MA（q）模型以及ARMA（p，q）模型中選出一個(gè)合適的模型，接著確定選出來(lái)的合適的模型的階數(shù)，利用最小二乘法對(duì)地表溫度時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。本文克服了地表溫度時(shí)間序列在模型定價(jià)、模型估計(jì)等方面的困難，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型可以對(duì)地表溫度時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，兩組實(shí)驗(yàn)的Th

3、eil不等系數(shù)分別是0.47和0.449，協(xié)方差比例分別是0.76和0.711，表明模型具有較為滿(mǎn)意的預(yù)測(cè)結(jié)果。
　?。?）對(duì)ARIMA模型進(jìn)行了改進(jìn)。首先對(duì)時(shí)間序列中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行分析研究，然后應(yīng)用等距節(jié)點(diǎn)公式來(lái)對(duì)ARIMA(p，d，q)模型進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)后模型的Theil不等系數(shù)為0.264582，比傳統(tǒng)模型降低了55.64％，說(shuō)明單位誤差均方根變小了，預(yù)測(cè)值更接近于實(shí)際值了；協(xié)方差比率為0.854773，比傳統(tǒng)

4、模型的0.763663升高了11.93%，表明非系統(tǒng)誤差較大，改進(jìn)后的ARIMA模型具有較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。上述對(duì)ARIMA模型的改進(jìn)給地表溫度時(shí)間序列分析預(yù)測(cè)提供了一種新的思路。
　?。?）將指數(shù)平滑法應(yīng)用于短時(shí)地表溫度時(shí)間序列數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)，在Holt-Winters無(wú)季節(jié)性模型的分析預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)不斷的試驗(yàn)，確定了阻尼因子，建立了預(yù)測(cè)公式。兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果中Holt-Winters無(wú)季節(jié)性模型的殘差平方和分別為13.78303、1

5、2.23737，分別低于一次指數(shù)平滑法的15.05871、16.97791與二次指數(shù)平滑法的14.68269、18.75255；Holt-Winters無(wú)季節(jié)性模型的預(yù)測(cè)誤差的均方根分別為0.677816、0.638680，分別低于一次指數(shù)平滑法的0.708489、0.752283與二次指數(shù)平滑法的0.699588、0.790623。研究表明Holt-Winters無(wú)季節(jié)性模型對(duì)短時(shí)地表溫度時(shí)間序列數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)的精確度是較高的。

6、r>　　（4）對(duì)單指數(shù)平滑法進(jìn)行了改進(jìn)。針對(duì)傳統(tǒng)的單指數(shù)平滑法只包含歷史數(shù)據(jù)值的變化規(guī)律信息，沒(méi)有考慮到后面已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)值的影響這一局限性，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)證明改進(jìn)后的單指數(shù)平滑法的殘差平方和比傳統(tǒng)單指數(shù)平滑法降低了22.73%，預(yù)測(cè)誤差的均方根比傳統(tǒng)單指數(shù)平滑法降低了15.49%。研究表明改進(jìn)后的單指數(shù)平滑法的預(yù)測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。
　?。?）通過(guò)將改進(jìn)后的ARIMA模型與Holt-Winters無(wú)季節(jié)性模型預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析、