1、Spss在實(shí)驗(yàn)六時(shí)間序列分析中的應(yīng)用6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件創(chuàng)建時(shí)間序列，掌握擬合長(zhǎng)期趨勢(shì)線性模型和測(cè)量季節(jié)變化的SPSS方法和技巧。6.2相關(guān)知識(shí)(略)6.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容6.3.1用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件創(chuàng)建時(shí)間序列6.3.2利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)長(zhǎng)期趨勢(shì)線性模型進(jìn)行擬合(最小二乘法、指數(shù)平滑法)和預(yù)測(cè)。6.3.3掌握確定季節(jié)變化的SPSS方法。6.4實(shí)驗(yàn)要求6.4.1準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)6.4.2利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件創(chuàng)建彩電出口量時(shí)間序列6.4.3用最小二乘法確定長(zhǎng)期趨勢(shì)，擬合線性趨勢(shì)方程，預(yù)測(cè)趨勢(shì)。6.4.4確定彩電出口量的季節(jié)變化。6.4.5用指數(shù)平滑法預(yù)測(cè)2014年和2015年彩電出口量

2、。6.5實(shí)驗(yàn)步驟6.5.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為了研究某國(guó)彩電出口情況，某研究機(jī)構(gòu)收集了2003年至2013年彩電月度數(shù)據(jù)，如表6-1所示。表6-1 2003-2013年中國(guó)彩電出口月度數(shù)據(jù)(單位：萬(wàn))jan二月行進(jìn)四月可能六月七月八月九月十月十一月十二月2003年12.5313.7324.4528.7532.4531.1125.9432.9843.4942.9463.2977.28200430.0139.6329.7742.7432.2531.9432.2732.5932.9230.9847.4452.822005年24.0816.4231.2429.3331.8830.0928.0832.9944.9

3、947.5750.3675.192006年39.0225.8143.3837.3439.2239.8751.1050.9955.1662.7857.7572.202007年28.7639.3846.1039.4138.7440.1845.5943.3146.6854.1753.6561.122008年28.8721.2335.8226.9732.3324.5329.3931.9638.2239.2452.9568.412009年29.9937.0937.7035.3329.5353.6428.9525.8837.6139.8328.4454.85201055.7713.9643.5032.96

4、32.9147.6539.7439.4850.7060.5368.2283.472011年66.3570.3586.1987.5061.1993.2389.3188.3790.0590.06107.56101.632012年78.3191.9791.73101.6777.6087.6498.8279.90110.86113.29125.58120.242013年101.6593.53127.04133.68143.76155.50170.59168.96186.16181.91253.78201.146.5.2創(chuàng)建彩電出口量時(shí)間序列1.先輸入數(shù)據(jù)，輸入后的SPSS數(shù)據(jù)文件如下圖6-1所示：圖6

5、-1輸入后的數(shù)據(jù)文件(局部圖)2.定義日期變量。選擇“數(shù)據(jù)-定義日期”打開(kāi)“定義日期”主對(duì)話框，選擇相應(yīng)的時(shí)間設(shè)置類型。操作完成后，相應(yīng)的時(shí)間變量將被添加到數(shù)據(jù)文件中。在這種情況下，數(shù)據(jù)是年和月數(shù)據(jù)，從2003年1月開(kāi)始，因此時(shí)間是“年和月”類型，開(kāi)始年份是2003年，開(kāi)始月份是1月。圖6-2“定義日期”對(duì)話框操作完成后，數(shù)據(jù)文件中增加了三個(gè)變量，即“年”、“月”和“日”，如圖6-3所示。圖6-3定義日期變量后的結(jié)果(部分圖表)3.創(chuàng)建時(shí)間序列(使用移動(dòng)平均法)選擇“轉(zhuǎn)換-創(chuàng)建時(shí)間序列”，打開(kāi)“創(chuàng)建時(shí)間序列”對(duì)話框，將“導(dǎo)出數(shù)量”變量移到右側(cè)的“變量-新名稱”框中，在“函數(shù)”下拉框中選擇“中心

6、移動(dòng)平均線”，在“跨度”中輸入5表示五個(gè)移動(dòng)平均線，然后單擊“更改”按鈕。設(shè)置如下圖6-4所示。圖6-4創(chuàng)建時(shí)間序列對(duì)話框設(shè)置完成后，單擊“確定”按鈕，一個(gè)名為“導(dǎo)出數(shù)量_1”的變量將被添加到五個(gè)移動(dòng)平均序列的原始數(shù)據(jù)文件中。4.繪制時(shí)間序列趨勢(shì)圖選擇“分析-預(yù)測(cè)-序列圖”，打開(kāi)“序列圖”對(duì)話框，將“導(dǎo)出數(shù)量”和“導(dǎo)出數(shù)量_1”移到右側(cè)的“變量”框中，將定義的日期變量設(shè)置為“時(shí)間線”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“確定”按鈕，輸出時(shí)間序列圖，如圖6-5所示。圖6-5序列圖設(shè)置對(duì)話框圖6-6生成的時(shí)序圖從圖6-6可以看出，彩電出口量的趨勢(shì)線已經(jīng)變得平緩。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，彩電出口量增長(zhǎng)的趨勢(shì)特征明顯。然而，增長(zhǎng)不是單

7、調(diào)增加的，而是上升和下降的。這種漲跌并不混亂，而是與季節(jié)因素有關(guān)。我們知道影響時(shí)間序列的因素包括長(zhǎng)期趨勢(shì)變化、季節(jié)性因素、周期性變化和不規(guī)則變化，所以本案彩電出口量的變化除了受長(zhǎng)期增長(zhǎng)趨勢(shì)和季節(jié)性變化的影響外，還受到不規(guī)則變化和周期性變化的影響。6.5.3用最小二乘法分析彩電出口量變化的長(zhǎng)期趨勢(shì)1.創(chuàng)建一個(gè)名為“時(shí)間序列”的新時(shí)間變量，并按時(shí)間順序?qū)⑵湓O(shè)置為1、2、3、4、5。選擇“分析-回歸-線性”打開(kāi)“線性回歸”對(duì)話框，如下圖6-7所示。從左側(cè)要分析的變量框中，將變量“導(dǎo)出數(shù)量”移到“因變量”框中，將變量“時(shí)間序列”移到“自變量”框中。圖6-7線性回歸對(duì)話框2.點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)”按鈕，彈出如圖6

8、-8所示的對(duì)話框，依次勾選“估計(jì)”、“置信區(qū)間”、“協(xié)方差矩陣”、“模型擬合”和“杜賓-沃森”，點(diǎn)擊“繼續(xù)”按鈕，返回主對(duì)話框。圖6-8線性回歸統(tǒng)計(jì)設(shè)置對(duì)話框“繪制”、“保存”、“選項(xiàng)”和“引導(dǎo)”選項(xiàng)卡的設(shè)置可以參考回歸分析實(shí)驗(yàn)的設(shè)置。點(diǎn)擊“確定”按鈕提交系統(tǒng)運(yùn)行。3.主要運(yùn)行結(jié)果表6-2回歸系數(shù)表表6-2是回歸系數(shù)的估計(jì)結(jié)果和最小二乘法的估計(jì)結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)可以看出，常數(shù)項(xiàng)和自變量“時(shí)間序列”的t值分別為1.618和11.803。自變量的顯著性概率值為0.000，小于0.05，對(duì)因變量有顯著影響，而常數(shù)項(xiàng)的顯著性概率值為0.108，大于0.05，對(duì)因變量無(wú)顯著影響。因此，我們應(yīng)該刪除常量項(xiàng)，

9、選擇“分析-回歸-線性回歸”，重新打開(kāi)線性回歸主對(duì)話框，然后點(diǎn)擊“選項(xiàng)”打開(kāi)“線性回歸：選項(xiàng)”對(duì)話框。不要選擇“在等式中包含常數(shù)”項(xiàng)，單擊“繼續(xù)”，最后單擊“確定”。運(yùn)行結(jié)果如下表6-3所示。表6-3不含常量項(xiàng)目的回歸分析結(jié)果從表6-3可以看出，自變量的T值為26.401，顯著性概率值為0.000，小于0.05，因此對(duì)因變量有顯著影響。即y=0.879x。6.5.4彩電出口量季節(jié)變化的確定1.選擇“分析-預(yù)測(cè)-季節(jié)分解”打開(kāi)“周期分解”對(duì)話框，按照?qǐng)D6-9進(jìn)行設(shè)置。圖6-9周期性分解對(duì)話框2.在周期分解對(duì)話框的右上角有一個(gè)“保存”按鈕。單擊“保存”以打開(kāi)“保存”對(duì)話框。在本例中，選擇“添加到文

10、件”。點(diǎn)擊“繼續(xù)”按鈕返回圖6-9所示的主對(duì)話框，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕提交系統(tǒng)進(jìn)行操作。圖6-10“循環(huán)：保存”對(duì)話框3.主要運(yùn)行結(jié)果及分析圖6-11型號(hào)描述截圖圖6-11是模型的描述表，顯示了模型的名稱、類型、季節(jié)周期長(zhǎng)度、移動(dòng)平均線的計(jì)算方法等信息。圖6-12季節(jié)因素表(截圖)圖6-12是季節(jié)因素表。由于季節(jié)的影響，彩電的出口量逐月變化很大?？梢钥闯?，9月、10月、11月和12月的季節(jié)指數(shù)大于1，表明這幾個(gè)月彩電出口處于旺季，而其他月份的季節(jié)指數(shù)小于1，屬于淡季。其中，二月出口最差，十二月最好。圖6-13出口量季節(jié)變化、周期變化、長(zhǎng)期趨勢(shì)和不規(guī)則變化指數(shù)計(jì)算結(jié)果(截圖)圖6-13是顯示在數(shù)

11、據(jù)文件中的數(shù)據(jù)視圖。從圖6-13可以看出，數(shù)據(jù)文件中增加了四個(gè)序列：ERR_1表示“出口量”序列季節(jié)性分解后的不規(guī)則變化序列；SAS_1代表季節(jié)分解和季節(jié)因素剔除后的“出口量”序列；SAF_1表示由“出口數(shù)量”序列的季節(jié)性分解生成的季節(jié)性因素序列；STC_1代表季節(jié)性分解的“出口量”序列的序列趨勢(shì)和循環(huán)成分。使用數(shù)據(jù)文件中添加的這4個(gè)序列作為時(shí)序圖。根據(jù)前面的操作步驟，系統(tǒng)操作結(jié)果如下圖6-14所示。這些新序列也可以顯示在不同的圖形上。圖6-14季節(jié)分解后的時(shí)序圖6.5.5用指數(shù)平滑法預(yù)測(cè)2014年和2015年彩電出口量1.選擇“分析-預(yù)測(cè)-創(chuàng)建模型”打開(kāi)“時(shí)間序列建模器”對(duì)話框，并根據(jù)圖6-

12、15進(jìn)行設(shè)置。首先，設(shè)置“變量”選項(xiàng)卡，將“出口數(shù)量”移動(dòng)到右側(cè)的“因變量”列，并為“方法”選擇指數(shù)平滑方法。圖6-15時(shí)間序列建模器對(duì)話框單擊“條件.”按鈕打開(kāi)“時(shí)間序列建模器：指數(shù)平滑條件”對(duì)話框。在這種情況下，選擇“溫特斯可加性”。該模型適用于具有線性趨勢(shì)且與序列水平無(wú)關(guān)的季節(jié)效應(yīng)序列，如下圖6-16所示。(在圖6-16所示的對(duì)話框中，依次選擇“簡(jiǎn)單季節(jié)性”、“溫特斯可加性”和“溫特斯多樣性”，分別建立不同的季節(jié)性指數(shù)平滑模型。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，“溫特斯可加性”擬合最好，“平穩(wěn)R平方”達(dá)到0.499。因此，選擇“溫特斯可加性”趨勢(shì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。)圖6-16時(shí)間序列建模器：指數(shù)平滑條件對(duì)話框2

13、.統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)卡設(shè)置。點(diǎn)擊主對(duì)話框中的“統(tǒng)計(jì)”按鈕，打開(kāi)如圖6-17所示的對(duì)話框，依次勾選“按模型顯示擬合度量、Ljung-Box統(tǒng)計(jì)量和異常值”、“平穩(wěn)R平方”、“擬合優(yōu)度”、“參數(shù)估計(jì)”和“顯示預(yù)測(cè)值”選項(xiàng)。圖6-17輸出統(tǒng)計(jì)對(duì)話框3.圖表選項(xiàng)卡設(shè)置。點(diǎn)擊“圖表”按鈕，進(jìn)入圖表輸出選擇對(duì)話框，在選項(xiàng)卡中選擇“序列”、“觀察值”和“預(yù)測(cè)值”，通常為系統(tǒng)默認(rèn)。4.“保存”標(biāo)簽的設(shè)置。點(diǎn)擊“保存”按鈕，進(jìn)入保存輸出選擇對(duì)話框。如圖6-18所示，將“預(yù)測(cè)值”保存到數(shù)據(jù)文件中，將變量名的前綴“預(yù)測(cè)值(p)”改為“預(yù)測(cè)值”，并在“選項(xiàng)”中設(shè)置預(yù)測(cè)周期。如果要在輸出結(jié)果中顯示“置信區(qū)間上限”、“置信區(qū)間下限

14、”和“噪聲剩余值”，可根據(jù)數(shù)據(jù)分析的要求進(jìn)行選擇。圖6-18保存標(biāo)簽對(duì)話框5.選項(xiàng)選項(xiàng)卡設(shè)置。點(diǎn)擊“選項(xiàng)”進(jìn)入“選項(xiàng)”對(duì)話框，設(shè)置如下圖6-19所示。在“預(yù)測(cè)階段”框中選擇第二個(gè)選項(xiàng)，并在“日期活動(dòng)”框中輸入2015年12月，表示預(yù)測(cè)期截止到2015年12月，其他是默認(rèn)設(shè)置。單擊確定提交系統(tǒng)進(jìn)行操作。圖6-19“選項(xiàng)”對(duì)話框6.主要運(yùn)行結(jié)果表6-5是模型的描述表，表示“出口量”變量采用指數(shù)平滑法處理，采用溫特斯加法模型。表6-5型號(hào)描述表表6-6是模型的擬合表，包括八個(gè)擬合測(cè)量指標(biāo)。表6-6模型擬合表6-7是模型統(tǒng)計(jì)比例。從表中數(shù)據(jù)可以看出，模型的決策系數(shù)為0.499，說(shuō)明擬合模型能夠解釋原始序列中49.9%的信息，模型的擬合效果不是很好。表6-7模型統(tǒng)計(jì)比例表6-8指數(shù)平滑模型參數(shù)表表6-9為預(yù)測(cè)表，給出了2014年1月至2015年12月“出口量”變量的預(yù)測(cè)值、上區(qū)間和下區(qū)間值，表中僅顯示了部分?jǐn)?shù)據(jù)。表6-9預(yù)測(cè)表(部分顯示)圖6-20是觀察值和預(yù)測(cè)值的時(shí)序圖。圖6-20觀察值和預(yù)測(cè)值的時(shí)間