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季节变动分析

/seasonal variation analysis/
条目作者王惠文

王惠文

最后更新 2023-03-14
浏览 180
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一种分析时间序列数据中存在的季节性规律的方法。

英文名称
seasonal variation analysis
所属学科
管理科学与工程

在经济管理预测问题中,是指某些社会经济现象由于受自然或社会因素的影响,年复一年出现的、随着季节更换而呈现出的周期性变化。通常可以对时间序列数据进行整理,消除长期趋势、景气周期以及偶然因素等对事物发展规律分析的影响,使事物因受季节因素影响而产生的波动显现出来。

在经济管理领域中,季节分析具有十分重要的应用价值。通过分析季节变动,可以帮助人们掌握季节变动的周期、幅度等规律,进行季节性预测分析,并及时采取措施,更好地组织生产经营活动。除此之外,通过消除时间序列数据中的季节变动,还可以排除季节性的干扰,提高长期趋势规律的预测质量。

为了分析季节变动规律,首先需要收集相关时间序列数据的分月(季)的资料。如果便利的话,可以首先通过绘图和直接观察等方法,来判断在时间序列中是否存在季节变动的现象。如观察2000年到2010年的中国工业增加值月度数据就会发现,该时间序列除了呈现出明显的长期增长趋势之外,在每一个年份,从年初到年末,都存在明显的周期性波动规律。这时由于元旦及春节等原因,每一年的这个季度都会出现生产下降的情况,然后再迅速恢复并进一步发展。

从量化分析的角度,还可以通过计算季节变动指数,来刻画时间序列数据中的季节变动。假设在时间序列中包含长期趋势、循环波动、季节变动以及不规则变动等因素的作用,常可以使用以下两个模型:

加法模型:…(1)

乘法模型:…(2)

其中,表示长期趋势变动,表示季节变动,表示循环变动,表示不规则变动。

公式(1)称为加法模型,主要适用于季节变动幅度或循环变动不随时间发生变化的情形;公式(2)称为乘法模型,常用于季节变动幅度或循环变动随时间而改变的情形。

常用的季节指数计算方法主要考虑以下两种情形。下面仅以乘法模型为例说明季节指数的构造方法。加法模型的季节指数分析模型可以依次类推。

①直接平均法。这种方法适用于没有长期趋势和循环波动因素影响的时间序列数据。它通过直接计算历年同月(季)数据的平均值与总的年平均值之间的比率,来反映每一个月(季)的变动情况,具体计算公式如下:

…(3)

具体来说,如果有年的月度数据表示第年中第月的数据。则同月平均值的计算公式为:

…(4)

总月平均值的计算公式为:

…(5)

于是,季节指数就是:

②趋势剔除法。这种方法适用于同时包含长期趋势、季节变动和不规则变动因素的时间序列。该方法的研究思想是首先剔除长期趋势因子,再计算季节指数。比较常用的是滑动平均趋势剔除法。它首先利用滑动平均法建立适当的长期趋势预测模型,求出原序列各期的趋势值;然后再将时间序列观察值除以对应的趋势值,得到“滑动平均百分比”。

…(6)

将滑动平均百分比数据重新按月(季)排列,再根据上面提到的直接平均法,就可以得到修正后的季节指数。

用上述季节指数来衡量乘法模型中的季节变动大小,表明了各季的年平均值与全年平均值的相对关系。除了滑动平均法之外,还可以使用其他方法得到时间序列的长期趋势预测值,如使用线性或非线性回归模型等。此外,如果还需要考虑循环波动的影响,也可以按照上述分析方法的思路,先求出时间序列的循环波动因子,再在时间序列中加以剔除,最后再使用滑动平均百分比的方法,就可以得到剔除了长期趋势、循环波动和不规则变动等因素的季节变动指数。

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  • DIEBOLD F X.Elements of forecasting.Boston:Cengage Learning,1997.
  • KARSTEN S G.Business forecasting and economic cycles.Lanham:University Press of America,1990.
  • 何书元.应用时间序列分析.北京:北京大学出版社,2003.
  • 王燕.应用时间序列分析.北京:中国人民大学出版社,2012.

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