在JMP中设置时间序列分析
要在JMP中分析时间序列,请依次点击“分析”>“建模”>“时间序列”。将目标变量指定为“Y,时间序列”角色,将时间索引变量指定为“X,时间ID”角色。确保数据按时间顺序排列且时间间隔均匀;若未指定时间ID,软件将默认各观测点之间等距。
JMP Statistical Discovery · YouTube · 3:07
本视频演示如何在JMP中使用季节性ARIMA模型对单个时间序列进行探索与预测。以‘钢铁出货量’数据集为例,展示如何设置分析、解读自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)图以推断模型阶数、拟合多个季节性ARIMA模型,并利用AIC和SBC等信息准则比较其拟合优度,从而选出最优模型。 本段67秒的 JMP 屏幕录制视频,演示了“时间序列:钢材出货量”数据的 ARIMA 建模报告。内容包括:如何打开 ARIMA 模型组以设定普通 ARIMA 参数与季节性 ARIMA 参数的取值范围;如何浏览基于图形的诊断工具,如变差函数图、谱密度图、差分图和滞后图;以及如何导出或提交已拟合模型至 SAS PROC ARIMA。旁白随后指出:ARIMA 要求数据具有平稳性;建议对趋势采用差分处理,对非平稳方差采用对数变换;并说明:仅当输入变量已在初始建模设置阶段指定时,方可使用传递函数对含输入变量的情形进行预测。
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依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。
视频首先介绍‘钢铁出货量’数据集,该数据集包含月度时间序列数据。分析人员在JMP软件中依次点击‘分析’>‘建模’>‘时间序列’菜单,启动探索流程。
在启动对话框中,将‘钢铁出货量’列指定为Y(时间序列)角色,将‘日期’列指定为X(时间标识)角色。讲解者指出:数据必须按时间排序且时间间隔均匀,才能保证分析有效。
点击‘确定’后,JMP生成基础时间序列输出,包括序列随时间变化的散点图,以及自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)图。这些诊断图显示,在滞后1和滞后12处存在显著相关性,表明模型需同时包含非季节性自回归(AR)项和季节性AR项。
依据ACF与PACF诊断结果,分析人员点击红色小三角菜单并选择‘季节性ARIMA’。在参数设定对话框中,将非季节性自回归阶数(p)设为2,季节性自回归阶数(P)设为1,每季周期数设为12。由此定义首个候选模型:ARIMA(2,0,0)(1,0,0)12。
估计第一个模型后,输出结果会显示参数估计值、预测图以及残差诊断图。分析人员展开“残差”部分,检查残差的自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF),以判断该模型是否已充分捕捉数据的结构,或是否需要进一步调整。
为提升拟合效果,分析人员请求构建第二个季节性ARIMA模型。此次除设定和外,还指定非季节性移动平均阶数(q)为3。由此生成一个更复杂的候选模型:ARIMA(2,0,3)(1,0,0)12。
第二个模型估计完成后,JMP自动填充“模型比较”报告。分析人员展开该表格,以并排方式查看两个模型的拟合统计量,重点关注赤池信息准则(AIC)与施瓦茨贝叶斯准则(SBC)。
通过对比“模型比较”表格中的数值可知,第二个模型(ARIMA(2,0,3)(1,0,0)12)的AIC与SBC得分均低于第一个模型。由于这两类信息准则的较低取值表明模型在拟合优度与复杂度之间取得了更优平衡,因此第二个模型被确定为钢铁出货量预测的更优选择。
视频片段以 JMP 报告“钢铁货运量时间序列”开场,其中拟合模型标记为“季节性 ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12”。旁白解释道:可通过红三角菜单选择“ARIMA 模型组”,同时拟合多个 ARIMA 和季节性 ARIMA 候选模型。
当“指定 ARIMA 模型”对话框出现时,可见字段将普通 ARIMA 阶数与季节性 ARIMA 阶数及季节周期12分开显示。该对话框还显示置信水平为0.95,并勾选了“截距项”和“约束拟合”选项,表明软件被设置为在一组模型族中进行搜索,而非仅拟合一个固定设定的模型。
下一环节从模型估计转向诊断分析。在顶部红三角“图形”菜单中,光标依次高亮显示变差函数图、谱密度图、差分图和滞后图选项。这些图表作为补充视图,用于考察时间序列的结构、依赖关系,以及变换或差分操作的效果。
拟合模型下方的红三角菜单展示了结果如何导出或复用。旁白指出:用户可保存预测公式、创建 SAS 作业,或使用 PROC ARIMA 将 ARIMA 模型提交至 SAS。工具提示进一步确认:提交操作将打开 SAS 窗口,并在 PROC ARIMA 中运行分析。
最后的概念性部分指出建模的前提条件:ARIMA 模型要求时间序列是平稳的。随后,主讲人给出两种常见补救方法:若序列随时间呈现趋势,则差分可去除该趋势;若序列具有非平稳方差,则对序列取对数可能有助于稳定其方差。
最后,视频片段引入带输入变量的传递函数,用于预测建模。关键前提明确指出:这些输入变量必须在模型最初设定时就已指定。结尾语引导观众查阅 JMP 帮助系统及《专业模型》一书,以获取更多关于时间序列与 ARIMA 模型的信息。
要在JMP中分析时间序列,请依次点击“分析”>“建模”>“时间序列”。将目标变量指定为“Y,时间序列”角色,将时间索引变量指定为“X,时间ID”角色。确保数据按时间顺序排列且时间间隔均匀;若未指定时间ID,软件将默认各观测点之间等距。
自相关函数(ACF)图与偏自相关函数(PACF)图是识别ARIMA模型中自回归(AR)与移动平均(MA)成分阶数的关键诊断工具。特定滞后阶数处出现显著尖峰,表明对应成分存在。对于季节性数据,应关注季节周期整数倍处的尖峰(例如月度数据中滞后12阶),以识别季节性AR或MA项。
季节性ARIMA模型记作ARIMA(p,d,q)(P,D,Q)s。其中小写字母参数(p、d、q)分别控制非季节性自回归阶数、差分阶数与移动平均阶数;大写字母参数(P、D、Q)则分别控制对应的季节性成分。参数s表示一个完整季节周期所含的周期数(例如月度数据中)。
拟合ARIMA模型后,必须仔细检查残差诊断结果。展开输出中的“残差”部分,即可查看残差的ACF图、PACF图及Ljung-Box检验统计量。若残差近似白噪声(即无显著自相关),说明模型已充分捕捉时间序列的内在结构;否则,可能需要尝试其他模型设定。
当多个ARIMA模型被拟合到同一数据集时,可使用赤池信息准则(AIC)和施瓦茨贝叶斯准则(SBC)等信息准则来选择最优模型。这两种指标均在模型拟合优度与模型复杂度之间取得平衡,并对参数过多的模型施加惩罚。AIC或SBC值越低,表明该模型越优。
JMP 可通过红三角菜单下的“ARIMA 模型组”命令,一次性拟合一系列 ARIMA 与季节性 ARIMA 模型。这使得模型构建过程转变为在候选设定中进行搜索,而非仅手动拟合单一模型。
对话框显示了普通ARIMA阶数、季节性ARIMA阶数以及季节周期(显示为12)。还包含置信区间设置0.95,以及是否包含截距项和约束拟合的选项。
从顶部红色三角形的“图形”菜单中,报告提供了变异函数图、谱密度图、差分图和滞后图视图。这些诊断有助于检验序列依赖性、周期性、趋势去除效果以及双变量时间序列之间的关系。
对于任意已拟合的模型,下方红色三角形菜单支持保存预测公式、生成SAS作业,或使用PROC ARIMA将分析提交至SAS。这使得交互式拟合结果可接入可复现的外部SAS工作流。
旁白指出,ARIMA模型要求时间序列是平稳的。这是拟合前必须满足的前提条件,而非可选的诊断优化步骤。
若序列随时间呈现趋势,视频片段指出差分操作可消除该趋势。这对应ARIMA设定中的项,并被表述为实现平稳性的一种途径。
当时间序列具有非平稳方差时,对序列取对数可能有所帮助。视频将其定位为一种方差稳定化变换,而非用于消除趋势的方法。
传递函数可用于含输入变量的预测,但前提是建模之初就必须指定这些输入变量。本视频片段强调:这是启用‘传递函数’选项的必要条件。
如需了解时间序列与 ARIMA 模型的更多信息,视频建议用户在 JMP 帮助中搜索 ARIMA,或查阅《专业模型》一书。
按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。
数据表中列标题“钢铁发货量”。
说话人说:“我正在使用钢铁发货量数据集”,并“指定钢铁发货量为我的时间序列”。
Steel Shipments
表示月度钢铁发货量时间序列的因变量。
正实数(发货次数或发货体积)。
数据表中列标题“日期”。
说话人说:“并将日期指定为我的时间标识符”。
Date
表示每次观测对应时间索引的自变量。
日期(从至的月度间隔)。
季节性ARIMA设定对话框中的标签“p,自回归阶数”。
说话人说:“将ARIMA模型的自回归阶数指定为二”。
p
ARIMA模型中非季节性自回归成分的阶数。
非负整数。
季节性ARIMA设定对话框中标签“d,差分阶数”。
d
对时间序列施加的非季节性差分阶数。
非负整数。
季节性ARIMA设定对话框中标签“q,移动平均阶数”。
说话人说“q 为移动平均阶数”时,94秒。
q
ARIMA模型中非季节性移动平均成分的阶数。
非负整数。
设定对话框中“季节性ARIMA”下的标签“P,自回归阶数”。
说话人说“一作为季节性ARIMA模型的自回归阶数”。
P
季节性ARIMA模型中季节性自回归成分的阶数。
非负整数。
设定对话框中“季节性ARIMA”下的标签“D,差分阶数”。
D
对时间序列应用的季节性差分阶数。
非负整数。
在模型设定对话框中,季节性ARIMA部分下标注为“Q,移动平均阶数”。
Q
季节性ARIMA模型中季节性移动平均成分的阶数。
非负整数。
在季节性ARIMA设定对话框中,标注为“每季周期数”,并设为12。
s
构成一个完整季节周期的周期数。
正整数。
模型比较表中的列标题“AIC”。
讲解者提到“如AIC和SBC等准则”。
AIC
赤池信息量准则,一种用于模型选择的指标,对模型复杂度施加惩罚。
实数(越小越好)。
模型比较表中列标题“SBC”。
讲解者提到“AIC 和 SBC 等准则”。
SBC
施瓦茨贝叶斯准则(又称 BIC),是一种用于模型选择的指标,相比 AIC 对模型复杂度施加更强的惩罚。
实数(数值越小越好)。
解说反复提到“ARIMA模型和季节性ARIMA模型”。
报告标题显示为“模型:季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12”。
ARIMA
用于单变量时间序列预测的自回归积分滑动平均模型类。
时间序列建模;视频指出该序列必须是平稳的。
讲解者说:“要拟合季节性 ARIMA 模型,我将点击顶部的红色三角形,然后选择‘季节性 ARIMA’。”
显示‘季节性 ARIMA 设定’对话框,其中包含 p、d、q、P、D、Q 及每季周期数等字段。
季节性 ARIMA 模型是在标准 ARIMA 模型基础上扩展而来,用于捕捉时间序列数据中的季节性模式。它既包含非季节性参数(p、d、q),也包含季节性参数(P、D、Q),同时还需指定每季的周期数(s)。其通用记法为 ARIMA(p,d,q)(P,D,Q)s。
时间序列数据必须按时间排序且等距。
需要指定季节周期(例如:月度数据对应12)。
讲解者说:“自相关与偏自相关图表明,该 ARIMA 模型含有一个阶数为1的季节性自回归成分,以及一个阶数为2的非季节性自回归成分。”
基础时间序列输出,显示 ACF 与 PACF 图,在滞后1和滞后12处出现显著峰值。
自相关函数(ACF)图与偏自相关函数(PACF)图用于识别ARIMA模型中自回归(AR)分量与移动平均(MA)分量的合适阶数。这些图中在特定滞后阶数处出现的显著尖峰,表明存在AR项或MA项。对于季节性模型,在季节周期的整数倍滞后阶数(例如滞后12)处出现的尖峰,提示存在季节性成分。
需要包含ACF与PACF图的基础时间序列输出。
讲解者说:“在模型比较中,我们将看到这些不同模型的整体汇总统计量与拟合统计量……我们可以看出,根据AIC和SBC等准则,我们的新模型拟合得更好。”
模型比较表,显示两个不同季节性ARIMA模型的AIC与SBC值。
当多个ARIMA模型被拟合到同一时间序列上时,可借助赤池信息准则(AIC)与施瓦茨贝叶斯准则(SBC)等信息准则,在惩罚模型复杂度的同时比较其拟合优度。AIC或SBC值越低,表示模型拟合得越好。
需要将多个候选模型拟合到同一数据集上。
我们可通过在红色三角形菜单下选择“ARIMA模型组”,同时拟合一系列ARIMA模型和季节性ARIMA模型。
光标打开红色三角形菜单并选择“ARIMA模型组”,随后弹出“指定ARIMA模型”对话框。
该片段演示了 JMP 可通过红三角菜单中的“ARIMA 模型组”命令,同时拟合多个 ARIMA 和季节性 ARIMA 候选模型。打开的对话框允许用户为模型各项指定取值范围,而非仅指定单一固定阶数。
适用于比较或估计一组 ARIMA 或季节性 ARIMA 模型时。
模型阶数与季节性参数在设定对话框中以范围形式输入。
“指定 ARIMA 模型”对话框在 ARIMA 下列出 p、d、q,在季节性 ARIMA 下列出 P、D、Q 以及每季周期数。
同一对话框还显示置信区间0.95、已勾选的“包含截距项”和“约束拟合”复选框、模型总数0,以及“取消”/“估计”按钮。
视频未解释“约束拟合”的计算含义,也未说明为何在当前界面状态下模型总数显示为0。
该对话框展示了标准 ARIMA 阶数 p、d、q 与季节性 ARIMA 阶数 P、D、Q,以及季节周期;同时还提供置信区间水平、是否包含截距项及是否约束拟合等选项。这些字段共同定义待估计的模型族。
该对话框由“ARIMA 模型组”命令打开。
季节性 ARIMA 字段与普通 ARIMA 字段并列存在。
更多选项位于最上方红三角菜单中,包括变异函数图、谱密度图、差分图和滞后图。
光标打开最上方红三角菜单的“图形”子菜单,并悬停于“变异函数图”、“谱密度图”、“差分图”和“显示滞后图”之上。
该片段列出了这些诊断方法,但未从数学上定义它们。
在报告顶部的红色三角形“图形”菜单中,提供了多种用于分析时间序列行为的诊断视图:变异函数图、谱密度图、差分图和滞后图。这些工具可用于在建模前或建模后检查数据的依赖性、周期性、趋势消除效果以及非线性关系。
该功能位于时间序列报告最上方的红色三角形“图形”菜单中。
“在任一模型拟合结果对应的红色三角形菜单下,我们还可保存预测公式、创建 SAS 任务,或通过 PROC ARIMA 将该 ARIMA 模型提交至 SAS。”
下方红色三角形菜单包含‘保存预测公式’、‘创建 SAS 任务’和‘提交至 SAS’三项;将鼠标悬停于‘提交至 SAS’时,会显示提示文字:‘创建一个 SAS 任务,该任务将打开 SAS 窗口并运行 PROC ARIMA 中的分析。’
本片段未展示实际的预测公式文本。
对于报告中任意一个已拟合的模型,下方红色三角形菜单均允许用户保存预测公式、创建 SAS 任务,或通过 PROC ARIMA 将 ARIMA 分析提交至 SAS。此举将交互式 JMP 拟合结果与可复现的 SAS 代码及外部执行能力连接起来。
该菜单需从某一特定模型拟合报告的红色三角形处进入。
ARIMA 模型要求时间序列是平稳的。
视频未对平稳性作形式化定义(例如弱平稳性与严平稳性的区分)。
旁白指出使用ARIMA模型的一个前提条件:所建模的时间序列必须是平稳的。本片段中,平稳性被表述为拟合模型前必须检验或强制满足的条件。
如视频所述,适用于ARIMA建模。
根据旁白,拟合模型前序列必须是平稳的。
“如果序列随时间呈现趋势,则差分可消除该趋势。”
视频未展示差分算子公式,也未单独讨论季节性差分。
当时间序列随时间呈现趋势时,本片段指出可使用差分来消除该趋势。这对应ARIMA模型设定中的d参数,并被表述为实现ARIMA所需平稳性的一种方法。
当序列随时间呈现趋势时使用。
目标是通过消除趋势,使序列适合ARIMA建模。
“如果时间序列具有非平稳的方差,则对序列取对数可能有帮助。”
视频未说明对数变换失效的条件,例如存在零值或负值观测。
如果时间序列的变异性随时间变化,讲解建议对该序列取对数作为可能的补救措施。这被呈现为一种方差稳定化变换,而非用于消除趋势的工具。
当时间序列具有非平稳方差时使用。
该变换仅被建议为可能有效,而非保证有效。
“若要利用输入变量对时间序列进行预测,可在红色小三角菜单下使用传递函数,前提是我们在最初建立模型时已指定这些输入变量。”
光标打开红色小三角菜单,并悬停在‘传递函数’上。
视频未从数学角度定义传递函数模型,也未展示其方程。
该片段指出:若希望利用输入变量进行预测,则可使用红色小三角菜单下的‘传递函数’选项;一个关键条件是,这些输入变量必须已在模型最初设定时就已指定。
输入变量必须在模型初始设定阶段即已指定。
用于含外生输入的时间序列预测。
“有关时间序列与ARIMA模型的更多信息,请在JMP帮助系统或《专业模型》一书中搜索ARIMA。”
结尾旁白引导用户查阅两份参考资料,以进一步了解时间序列和 ARIMA 模型:JMP 帮助文档与《Specialized Models》一书。
建议在观看演示后作为延伸阅读材料。
ARIMA 模型要求时间序列是平稳的。
该主张未给出平稳性的正式定义,也未提供证明。
ARIMA 模型要求时间序列是平稳的。
当前讨论的模型类别是 ARIMA。
这些数据是一组时间序列。
该说法在旁白中被表述为适用于所有 ARIMA 模型的普遍结论。
如果序列随时间呈现趋势,则差分可消除该趋势。
该陈述措辞绝对,但视频片段既未提供证明,也未说明所涉趋势类型或差分后是否仍存在残余趋势。
如果时间序列随时间存在趋势,则差分可消除该趋势。
该时间序列随时间存在趋势。
口语表达的条件全称命题。
“若时间序列具有非平稳方差,则对序列取对数可能有帮助。”
旁白使用了‘可能有帮助’,因此这是一个建议性陈述,而非保证。
若时间序列具有非平稳方差,则对序列取对数可能有帮助。
该时间序列具有非平稳方差。
这是一种存在性/实用性建议,而非定理。
“……只要我们在最初建立模型时已指定那些输入变量,便可于红色三角形下使用传递函数。”
该片段未展示最初建立模型时指定输入变量的设置步骤。
只有在模型最初建立时已指定输入变量,才能使用传递函数对含输入变量的时间序列进行预测。
预测需借助输入变量完成。
该模型在最初建立时已指定了这些输入变量。
传递函数的使用附带一项条件性要求。
讲解者首先指出平稳性要求,随后说明用差分处理趋势、用对数变换处理非平稳方差。
这是一种操作性说明,而非严格的推导或证明。
从ARIMA模型要求时间序列平稳这一前提出发。
在34–38秒处的讲解中直接陈述。
若观测序列随时间呈现趋势,则应用差分以消除趋势。
在38–42秒处的讲解中直接陈述。
如果该序列的方差是非平稳的,可考虑对该序列取对数。
在42–48秒处的旁白中直接陈述。
该片段展示了一个从诊断到修正的简单流程:检验平稳性,用差分法消除趋势,用对数变换处理变化的方差。
讲解者介绍“钢材发货数据集”,并逐步演示完整的建模过程。
JMP软件界面,展示钢材发货时间序列的数据表、对话框及输出报告。
在JMP中探索并预测单个时间序列(钢材发货量)的ARIMA模型。
从至的月度钢材发货量数据。
数据按时间排序,且时间间隔均匀。
确定一个合适的季节性ARIMA模型,并将其拟合效果与其它备选模型设定进行比较。
在JMP中打开时间序列平台。
JMP中时间序列分析的标准流程。
将发货量数值指定为Y角色,将日期指定为X(时间标识)角色。
定义分析中的因变量和时间索引。
检查基础诊断图,以初步建议模型阶数。
自相关函数(ACF)图与偏自相关函数(PACF)图揭示出反映自回归(AR)项与移动平均(MA)项特征的自相关结构。
依据初步诊断结果拟合首个季节性ARIMA模型(非季节性AR阶数为2,季节性AR阶数为1)。
捕捉数据中观察到的主要自相关模式。
检验首个模型的残差诊断图(ACF、PACF、Ljung-Box检验)。
残差分析用于判断模型是否充分捕捉了数据的结构,或者是否需要进一步优化。
通过添加一个阶数为3的非季节性移动平均成分来拟合第二个模型。
尝试通过考虑残差中额外的短期相关结构来改进拟合效果。
使用模型比较报告来评估这两个已拟合的模型。
信息准则为从候选模型中选择最优模型提供了定量依据。
第二个模型——季节性ARIMA(2, 0, 3)(1, 0, 0)12——比第一个模型——季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12——拟合得更好,这由其更低的AIC值(1401.9792对比1410.7669)和SBC值(1419.9297对比1421.0233)表明。
该结论通过直接比较软件输出中模型比较表里的数值得到验证。
报告标题为“时间序列:钢材发货量”,所选模型为“季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12”。
模型比较表列出了两个季节性ARIMA拟合结果,包含自由度(DF)、方差、AIC、SBC、决定系数(RSquare)、负对数似然值(-LogLikH)及权重(Weights)等指标。
模型摘要表显示:自由度(DF)为92,误差平方和为11470010,方差估计值为124674.022,标准差为353.092087,赤池信息准则(AIC)为1410.76594,稳定性为是,可逆性为是。
该片段并未讲解屏幕上显示的拟合系数是如何得到的。
检查一份已有的钢材发货量时间序列ARIMA报告,识别其中拟合的季节性模型及可用的后续命令。
报告标题:时间序列:钢材发货量。
所选模型:季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12。
模型比较表中可见两个被比较的模型。
诊断表格显示滞后阶数21–25对应的自相关值、Ljung-Box Q统计量、p值以及偏自相关值。
识别所显示的模型形式,以及可用于模型组设定、诊断、导出和传递函数预测的软件操作选项。
从报告标题栏中读取所选模型的标签。
在整个视频片段中始终显示在屏幕上。
注意该模型为季节性ARIMA模型,其普通阶数为(2,0,0),季节性阶数为(1,0,0),季节周期为12。
直接编码于所显示的标题“季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12”中。
打开红色倒三角形的“ARIMA模型组”命令,以查看p、d、q、P、D、Q及每季周期数的设定对话框。
在3–12秒处通过光标操作显示。
使用顶部红色倒三角形的“图形”菜单,可访问变差函数图、谱密度图、差分图和滞后图等诊断功能。
在13–22秒处显示并标注名称。
使用下方红色倒三角形菜单,可保存预测公式、创建SAS作业,或通过PROC ARIMA提交至SAS。
在23–33秒处显示并同步语音讲解。
仅当在初始建模设置阶段已指定输入变量时,才可使用传递函数。
在菜单项高亮显示期间,于48–58秒处进行语音解说。
该示例报告展示了针对钢材出货量拟合的季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12模型,并演示了模型组估计、诊断、导出及传递函数预测等周边工作流程。
答案与持续显示在屏幕上的报告标题、可见的模型比较表和汇总表,以及视频片段中演示的菜单项完全一致。
一个名为“Steel Shipments.jmp”的JMP数据表被显示出来,其中包含‘Date’(日期)列和‘Steel Shipments’(钢材发货量)列,数据为月度数据。
数据表
日期列
钢材发货量列
无,数据集的静态展示。
时间序列数据的结构(按月观测)。
确立正在分析的原始数据,突出显示时间索引和目标变量。
出现‘时间序列基础诊断’报告,其中包含该序列的散点图、自相关函数(ACF)图和偏自相关函数(PACF)图。
钢铁出货量随时间变化的散点图
自相关函数(ACF)图
偏自相关函数(PACF)图
Ljung-Box Q 统计量
软件计算并展示原始时间序列的自相关结构与偏自相关结构。
底层数据保持不变。
提供时间序列依赖性的可视化与统计证据,从而指导 ARIMA 模型阶数的初步选择。
‘模型比较’表格已展开,显示了两个不同季节性ARIMA模型的行,以及拟合统计量(如自由度DF、方差、AIC和SBC)的列。
模型比较表格
AIC列
SBC列
使用信息准则并排评估两种不同的模型设定。
用于拟合这两个模型的数据集是相同的。
支持对模型性能进行直接、定量的比较,从而基于简洁性与拟合优度,辅助选出最优的ARIMA设定。
光标打开红色三角形菜单,依次浏览与ARIMA相关的各项,选择“ARIMA模型组”,随后弹出“指定ARIMA模型”对话框。
红色三角形下拉菜单
ARIMA模型组菜单项
指定ARIMA模型对话框
p、d、q字段
P、D、Q字段
每季周期数字段
置信区间字段
截距复选框
约束拟合复选框
模型总数字段
取消和估计按钮
菜单展开。
已选中ARIMA模型组。
对话框窗口在报告中央打开。
光标先悬停于对话框各字段之上,再悬停于“取消”按钮之上。
底层的钢铁货运量时间序列报告在对话框后方保持可见。
所选模型标题仍为季节性ARIMA(2, 0, 0)(1, 0, 0)12。
该视觉序列表明,模型组估计是通过一个专用对话框来配置的,该对话框同时展示了非季节性和季节性ARIMA阶数。
光标打开顶部红色三角形的“图形”子菜单,并高亮显示变差函数、谱密度、差分和显示滞后图。
顶部红色三角形菜单
图形子菜单
变差函数
谱密度
差分
显示滞后图
交叉相关
预白化
子菜单展开。
不同的诊断项依次被高亮显示。
主报告表格和图表在后台保持不变。
本片段以视觉方式罗列了可用于探索时间序列结构(超出基础ARIMA拟合范围)的诊断图形。
光标打开所选模型下方的红色倒三角形菜单,并高亮显示“保存预测公式”、“创建SAS作业”和“提交至SAS”三项。
鼠标悬停于“提交至SAS”时出现的工具提示说明:该操作将创建一个SAS作业,打开SAS窗口并在PROC ARIMA中运行分析。
下方红色倒三角形菜单
保存预测公式
创建SAS作业
提交至SAS
残差统计子菜单
工具提示文字
菜单展开。
光标沿列表向下移动。
当鼠标悬停在“提交至 SAS”上时,显示工具提示。
所选模型仍为报告中所示的同一季节性 ARIMA 拟合结果。
本序列展示了如何在当前报告之外复用已拟合的模型,尤其是通过保存的公式或提交至 SAS PROC ARIMA 实现。
光标重新打开红色三角形菜单,并在旁白讲解使用输入变量进行预测时,悬停于“传递函数”选项上。
红色三角形菜单
传递函数菜单项
菜单重新打开。
“传递函数”被高亮显示。
此时间段内未打开任何新对话框。
菜单后方的报告内容保持不变。
视觉强调将菜单位置与语音说明配对:传递函数仅在先前已指定输入变量时才可用。
讲解者明确指出ARIMA模型要求平稳性,随后描述了针对趋势和非平稳方差的补救措施。
人们可能认为ARIMA可直接应用于任意时间序列,无论其是否存在趋势或方差变化。
该片段指出ARIMA要求序列是平稳的;趋势应通过差分处理,非平稳方差则可通过取对数处理。
……只要我们在最初建立模型时已指定那些输入变量。
人们可能假设即使初始建模时未定义任何输入变量,之后仍可添加传递函数。
讲解指出,仅当建模之初已指定输入变量时,才可使用传递函数。
主讲人明确将自相关函数(ACF)/偏自相关函数(PACF)图与建议的ARIMA阶数关联起来。
利用ACF与PACF图诊断ARIMA阶数的方法被直接应用于确定季节性ARIMA模型的参数。
主讲人讨论如何使用‘模型比较’报告来比较新近拟合的模型。
所生成的季节性ARIMA模型正是模型比较方法所评估的对象。
平稳性陈述紧随ARIMA演示之后,框定了建模所需满足的前提条件。
该片段将平稳性呈现为一项前提要求:只有在满足该要求后,进行ARIMA模型拟合才是恰当的。
在提出平稳性要求后,立即引入差分作为应对趋势的补救方法。
差分法被描述为一种消除趋势的方法,从而使序列满足ARIMA模型所需的平稳性条件。
在满足平稳性要求后,若方差仍不平稳,则引入对数变换作为应对措施。
取对数被呈现为一种方差稳定化步骤,有助于使序列更适用于ARIMA建模。
旁白中提到同时拟合“ARIMA模型与季节性ARIMA模型”。
对话中将ARIMA参数与季节性ARIMA参数分开设置,但将其置于同一个设定窗口中。
视频并未明确指出“季节性ARIMA是ARIMA的推广”,但界面清晰地将季节性项嵌套于更广泛的ARIMA模型组工作流之内。
模型组工作流在一个设定过程中同时包含普通ARIMA参数与季节性ARIMA参数。
传递函数被介绍为一种利用输入变量对时间序列进行预测的方法。
该片段未提供传递函数的具体方程。
传递函数通过允许使用指定的输入变量进行预测,将单变量ARIMA框架加以拓展。
讲解员指出,拟合得到的ARIMA模型可保存为预测公式,或通过PROC ARIMA过程提交至SAS。
导出与提交功能作用于通过模型组工作流所拟合的ARIMA模型。
显示季节性 ARIMA 指定对话框。
讲解人说明这些图形如何提示模型的组成部分。
模型比较表,含 AIC 与 SBC 值。
旁白讲解如何通过“ARIMA模型组”同时拟合一系列ARIMA模型和季节性ARIMA模型。
指定ARIMA模型”对话框中显示了p、d、q、P、D、Q、每季周期数、置信区间、截距项以及约束拟合选项。
旁白在顶部红色三角形菜单下依次列出了变差函数图、谱密度图、差分图和滞后图。
旁白指出,用户可保存预测公式、创建SAS作业,或使用PROC ARIMA将模型提交至SAS。
旁白指出ARIMA建模要求序列平稳,并随后给出了差分和对数变换两种补救方法。
旁白指出,只要在最初设定模型时已指定输入变量,即可使用传递函数。
结尾处提示可查阅 JMP 帮助文档及《Specialized Models》一书获取更多信息。
已覆盖 · 开场标志动画,不含数学内容。
已覆盖 · 介绍数据集,并在 JMP 中搭建时间序列平台。
已覆盖 · 生成并解读基础时间序列诊断图(ACF/PACF)。
已覆盖 · 指定并估计第一个季节性 ARIMA 模型。
已覆盖 · 展开残差部分以检验模型是否充分。
已覆盖 · 指定并估计第二个更复杂的季节性 ARIMA 模型。
已覆盖 · 使用AIC和SBC信息准则比较两个拟合模型。
已覆盖 · 打开报告视图,讲解如何拟合 ARIMA 模型组与季节性 ARIMA 模型组,以及“指定 ARIMA 模型”对话框。
已覆盖 · 顶部红色三角形图形菜单,显示变差函数图、谱密度图、差分图和滞后图等选项。
已覆盖 · 底部红色三角形菜单,用于保存预测公式、创建 SAS 作业,以及提交至 SAS PROC ARIMA。
已覆盖 · 口述的 ARIMA 前置条件:平稳性;对趋势进行差分;对非平稳方差进行对数变换。
已覆盖 · 传递函数菜单项,及其前提条件:输入变量必须在初始建模设置阶段已指定。
已覆盖 · 结尾再次提及 JMP 帮助文档及《Specialized Models》一书,随后是短暂静音/片段结束。
已审核中文素材 v1:知识卡片(概念卡片)「在JMP中设置时间序列分析」从 0:20 起——要在JMP中分析时间序列,请依次点击“分析”>“建模”>“时间序列”。将目标变量指定为“Y,时间序列”角色,将时间索引变量指定为“X,时间ID”角色。确保数据按时间顺序排列且时间间隔均匀;若未指定时间ID,软件将默认各观测点之间等距。
已审核中文素材 v1:知识卡片(概念卡片)「设定季节性ARIMA模型」从 0:54 起——季节性ARIMA模型记作ARIMA(p,d,q)(P,D,Q)s。其中小写字母参数(p、d、q)分别控制非季节性自回归阶数、差分阶数与移动平均阶数;大写字母参数(P、D、Q)则分别控制对应的季节性成分。参数s表示一个完整季节周期所含的周期数(例如月度数据中)。
已审核中文素材 v1:知识卡片(概念卡片)「通过残差评估模型充分性」从 1:08 起——拟合ARIMA模型后,必须仔细检查残差诊断结果。展开输出中的“残差”部分,即可查看残差的ACF图、PACF图及Ljung-Box检验统计量。若残差近似白噪声(即无显著自相关),说明模型已充分捕捉时间序列的内在结构;否则,可能需要尝试其他模型设定。