基于ES動態(tài)預(yù)測原理的深度分析與探討

鄧昌瑞 張小圓 黃艷梅 周小紅 聶水晶

摘 要

平滑系數(shù)參數(shù)值的合理選取是ES預(yù)測模型預(yù)測成功的關(guān)鍵，但是在實際的場景應(yīng)用中，很多教材或資料對平滑系數(shù)的重要性都描述的都過于籠統(tǒng)、簡單，對平滑系數(shù)值的確定較為主觀，沒有充分運用好數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果的有效性嚴(yán)重缺乏說服力。本文基于ES預(yù)測原理進行了更進一步的分析與解讀，著重介紹了平滑系數(shù)在ES預(yù)測模型中的地位和作用，為ES預(yù)測模型使用者提供了具有一定價值的理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞

ES模型;動態(tài)平滑系數(shù);平穩(wěn)性;季節(jié)性;預(yù)測精度

中圖分類號： O657.33 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 34

通過對搜集（觀測）到的某事物（現(xiàn)象）時間序列數(shù)據(jù)進行深入分析與預(yù)測，可以了解并掌握該事物（或現(xiàn)象）隨時間變化的變化方向、發(fā)展?fàn)顟B(tài)與發(fā)展程度，是現(xiàn)代大數(shù)據(jù)分析的核心內(nèi)容。

1 背景介紹

時間序列現(xiàn)代分析方法需要通過分析現(xiàn)象的變化趨勢與規(guī)律，對時間序列數(shù)據(jù)信息進行深度挖掘，以建立預(yù)測模型來做出預(yù)測。在眾多的時間序列預(yù)測模型中，Robert G.Brown提出的指數(shù)平滑法（Exponential Smoothing，ES）預(yù)測模型最為常用。

ES的提出，既考慮到了各種現(xiàn)象（如經(jīng)濟現(xiàn)象）較為早期的變化發(fā)展?fàn)顟B(tài)，又結(jié)合了其近期的變化特點，兼容了全期與加權(quán)移動平均所具有的優(yōu)點，已經(jīng)在水質(zhì)預(yù)測[1]、GPS衛(wèi)星鐘差預(yù)報[2]、技術(shù)改進[3]、水體污染預(yù)測[4]、環(huán)境噪聲污染預(yù)測[5-6]等領(lǐng)域中得到推廣。當(dāng)所研究的現(xiàn)象隨著時間推移而呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的狀態(tài)（即時間序列數(shù)據(jù)的變化呈近似線性形狀）時，使用一、二次指數(shù)平滑法對其進行分析和預(yù)測較為簡便，而當(dāng)所研究的現(xiàn)象隨時間推移呈現(xiàn)出較為不穩(wěn)定的狀態(tài)（如現(xiàn)象受季節(jié)因素影響）時，則用三次指數(shù)平滑法較為恰當(dāng)。

但是，ES在實際的場景應(yīng)用中，很多教材或資料都描述的都過于籠統(tǒng)、簡單，沒有充分運用好數(shù)據(jù)信息，經(jīng)常會造成預(yù)測結(jié)果缺乏說服力。本文從ES預(yù)測原理上進行更深入的分析和解讀，以期提供其在具體場景應(yīng)用時較有價值的理論參考。

2 ES預(yù)測原理

ES預(yù)測模型分為一、二、三次指數(shù)平滑法預(yù)測模型，預(yù)測成功與否主要取決于平滑系數(shù)這個參數(shù)的合理取值。

2.1 符號說明

3 結(jié)束語

通過上面對ES預(yù)測模型的解讀我們可以得出結(jié)論：在應(yīng)用指數(shù)平滑法進行預(yù)測時，一定要對ES的預(yù)測原理理解到位，正確客觀的選擇好平滑系數(shù)，否則將直接影響到預(yù)測的成敗。特別是在不同的場景下應(yīng)用ES進行預(yù)測時，對數(shù)據(jù)進行去噪和平穩(wěn)性的判定是非常必要的，只有通過多次論證或試驗以確定出較為客觀的平滑系數(shù)，才可能得到一個好的結(jié)論。

參考文獻

[1]張雅，基于洱海的水質(zhì)預(yù)測算法研究[D].昆明理工大學(xué)，2018.

[2]王利，張勤，黃觀文，田婕.基于指數(shù)平滑法的GPS衛(wèi)星鐘差預(yù)報[J].武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）.2017（07）.

[3]謝正文，孔凡玉，胡毅夫.指數(shù)平滑技術(shù)改進灰色沉降預(yù)測模型及應(yīng)用[J].中外公路，2007，第27卷進第3期，26-29.

[4]何斯雯，謝正文，黃雅楠，袁昌明.基于指數(shù)平滑技術(shù)的水體污染灰色預(yù)測模型及應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，第34卷進第8期，169-172.

[5]李建華，周挺進.基于指數(shù)平滑法的環(huán)境噪聲污染預(yù)測模型及應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012，第37卷進第7期，50-53.

[6]王國權(quán)，王森，劉華勇，薛永端，周平.基于自適應(yīng)的動態(tài)三次指數(shù)平滑法的風(fēng)電聲風(fēng)速預(yù)測[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014，第42卷第15期，117-122.

[7]劉立強，怎樣推導(dǎo)指數(shù)平滑法預(yù)測模型的參數(shù)計算公式[J]，中國統(tǒng)計，1993.01，20-22.