研究場景
灰色預測模型可針對數量非常少(比如僅4個),數據完整性和可靠性較低的數據序列進行有效預測,其利用微分方程來充分挖掘數據的本質,建模所需信息少,精度較高,運算簡便,易于檢驗,也不用考慮分布規律或變化趨勢等。但灰色預測模型一般隻适用于短期預測,隻适合指數增長的預測,比如人口數量,航班數量,用水量預測,工業産值預測等。
灰色預測模型有很多,GM(1,1)模型使用最為廣泛,第1個數字表示進行一階微分,第2個數字1表示隻包含1個數據序列。灰色預測模型有很多,GM(1,1)模型使用最為廣泛。
數據類型灰色預測GM(1,1)模型通常針對數量非常少的樣本進行預測,如果數據帶有時間項,其并不納入分析項中,但自己整理數據時一般需要将數據依次按時間排序好錄入數據,類似數據格式如下圖:
SPSSAU操作
1.SPSSAU上傳數據
登錄賬号後進入SPSSAU頁面,點擊右上角“上傳數據”,将處理好的數據進行“點擊上傳文件”上傳即可。
2.拖拽分析項
在“綜合評價”模塊中選擇“灰色預測模型”方法,将分析項拖拽到右側分析框後,點擊“開始分析”即可。
SPSSAU分析
背景:當前某城市1986~1992共7年的道路交通噪聲平均聲級數據,現希望預測出往後一期器械聲平均聲級數據。
1.GM(1,1)模型級比值表格
從上表可知,針對城市交通噪聲/dB(A)進行GM(1,1)模型構建,首先進行級比值檢驗,用于判斷數據序列進行模型構建的适用性。級比值為上一期數據/當期數據。
結果顯示:級比檢驗值均在标準範圍區間[0.779, 1.284]内,意味着本數據适合進行GM(1,1)模型構建 。
2.模型構建結果
從上表可知,模型構建後得到發展系數a,灰色作用量b,以及後驗比C值和小誤差概率p值;後驗差比C值0.231<=0.35,意味着模型精度等級非常好。另外,小誤差概率p值為0.857<0.95,意味着模型精度合格。
3.模型預測值表格
上表格展示出模型的拟合值,以及向後12期的拟合數據情況,當然也可通過圖形直觀查看如下圖,下圖明顯可以看出,往後時會一直下降,這是GM(1,1)模型的特征,其僅适用于中短期預測,因此向後1期和向後2期的數據具有價值,更多的預測數據需要特别謹慎對待。
4.GM(1,1)模型檢驗表
從上表可知,模型構建後可對相對誤差和級比偏差值進行分析,驗證模型效果情況;模型相對誤差值最大值0.007<0.1,意味着模型拟合效果達到較高要求。針對級比偏差值,該值小于0.2說明達到要求,若小于0.1則說明達到較高要求;模型相對誤差值最大值0.020<0.1,意味着模型拟合效果達到較高要求。
補充說明:最後針對殘差值進行檢驗,相對誤差值越小越好,該值小于0.2說明達到要求,小于0.1說明達到較高要求;級比偏差值越小越好,該值小于0.2說明達到要求,小于0.1說明達到較高要求。
5.模型拟合和預測
通過圖形直觀查看,圖中明顯可以看出,往後時會一直下降,這是GM(1,1)模型的特征,其僅适用于中短期預測,因此向後1期和向後2期的數據具有價值,更多的預測數據需要特别謹慎對待。
其它問題(1)平移轉換是什麼意思?
灰色預測GM(1,1)模型時,數據通常需要滿足級比值檢驗,如果不滿足,且選中‘平移轉換’時,SPSSAU默認會自動加入一常數c值,讓數據滿足級比值檢驗後再進行灰色預測分析。
(2)級比偏差的計算公式?
針對灰色預測模型GM11,級比偏差的計算公式如下:級比偏差 = 1 - [( 1–0.5*a) / (1 0.5*a)] * 對應的級比值λ,a為發展系數。
總結灰色預測的主要特點是适用于少量數據時使用(比如20個以内),大量數據時不适合。GM(1,1)模型僅适用于中短期預測,不建議進行長期預測,GM(1,1)模型有提供級比值檢驗,後驗差比檢驗,模型殘差檢驗等;并非所有檢驗均能完美,通常在可容忍範圍内即可。
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