中国医药导报杂志

期刊简介

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如何识别时间序列数据中的偏差?

时间:2024-11-28 17:51:39

可视化方法

绘制时间序列图:将时间序列数据绘制成折线图,直观地观察数据随时间的变化趋势。如果数据存在偏差,可能会出现不符合预期规律的情况。

季节性和周期性分解图:对于具有季节性或周期性的时间序列,可以使用季节性分解或周期图来观察。如果分解后的季节性成分或周期成分出现异常的形状、强度或相位变化,可能提示数据偏差。

统计检验方法

平稳性检验(针对非季节性数据):常用的方法有 ADF(Augmented Dickey - Fuller)检验和 KPSS(Kwiatkowski - Phillips - Schmidt - Shin)检验。如果数据应该是平稳的,但检验结果显示非平稳,且通过观察序列图没有发现明显的趋势或结构变化,可能是数据存在偏差。

白噪声检验:白噪声序列是指序列中的各项是相互独立且均值为零、方差恒定的随机变量。通过 Ljung - Box 检验等方法来检查时间序列是否为白噪声。如果数据应该不是白噪声(如存在趋势或季节性),但检验结果显示是白噪声,或者反之,可能是数据存在偏差。例如,在分析气温的时间序列时,正常情况下气温序列不是白噪声,因为有明显的季节性和趋势,如果检验结果显示是白噪声,可能是数据记录的时间间隔错误或者数据缺失导致的。

正态性检验(如果适用):对于一些时间序列模型(如基于正态分布假设的模型),可以使用 Shapiro - Wilk 检验或 QQ 图来检查数据的正态性。如果数据严重偏离正态分布,且这种偏离不符合数据的实际性质,可能是数据偏差。
与外部数据或预期对比

与行业数据对比:将自己的时间序列数据与同行业的其他可靠数据来源进行对比。如果差异显著,可能存在数据偏差。

与历史数据对比(如果有):如果有同一变量的历史数据,比较当前时间序列和历史数据的特征。

与预期模式对比:根据业务知识、领域理论或经验预期,判断时间序列数据是否符合正常模式。
模型诊断方法(如果使用了时间序列模型)

残差分析(针对拟合模型):在拟合时间序列模型(如 ARIMA 模型、指数平滑模型等)后,检查模型残差。残差应该是随机分布且均值接近零、方差相对稳定。如果残差呈现出明显的趋势、周期性或自相关性,可能是数据存在偏差或者模型设定错误。

参数稳定性检查(针对动态模型):对于具有自适应或动态参数的时间序列模型(如时变参数模型),检查参数是否在合理范围内稳定变化。如果参数出现突然的跳跃、不合理的增长或衰减,可能是数据偏差导致模型过度拟合或错误估计。例如,在卡尔曼滤波模型用于跟踪目标位置的时间序列时,如果位置参数出现不合理的突变,可能是传感器数据的偏差导致的。