Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
глава7.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

7.3.9. Пример расчета регрессионной математической модели для определения среднего месячного притока в водохранилище

Требуется на основании имеющихся рядов наблюдений продолжительностью в 49 лет идентифицировать структуру и параметры регрессионной математической модели для прогнозирования полезного притока в водохранилище с заблаговременностью в 1 месяц.

Пусть известно, что средний месячный приток в водохранилище У может зависеть от десяти потенциальных предикторов:

X1 — приток в течение предшествующего месяца; Х2, Х3, Х4— осадки по данным первой станции в течение трех предшествующих месяцев; Х5, Х6, Х7 — осадки по данным второй станции в течение трех предшествующих месяцев; Х8, Х9 — температура воздуха в два предшествующих месяца; Х10— показатель атмосферной циркуляции.

Требуется на основании имеющихся рядов наблюдений продол­жительностью в 49 лет идентифицировать структуру и параметры регрессионной математической модели.

Расчеты производятся по следующей схеме.

  1. Рассчитываются статистические характеристики всех рядов наблюдений. Результаты расчетов по рядам X представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

Основные числовые характеристики по рядам предикторам

Название ряда

σj

Название ряда

σj

Y

3,49

0,45

X6

3,81

0,60

X1

3,64

0,47

X7

3,85

0.56

X2

3,32

0,51

X8

-0.28

2.48

X3

3.23

0,64

X9

3,15

1 ,97

X4

3,15

0,82

X10

2,78

3,12

X5

3,84

0,50

2. Рассчитывается вектор-строка коэффициентов корреляции ряда Y с рядами Xj:

(r0j) = (0,03 0,37 0,25 0,25 0,38 0,30 0,43 -0,61 0,23 -0,05). (7.91)

3. Рассчитываются парные коэффициенты корреляции между предикторами rhj и строится матрица A00

( 7.92)

4. Из всего набора предикторов, во избежание плохой обусловленности системы (7.57), определяются пары дублирующих аргументов, один из которых затем исключается. Для этого но формуле (3.25) рассчитывается средняя квадратическая ошибка максималь­ного по абсолютной величине коэффициента корреляции rjh - σjmax = 0,09. Затем по формуле (3.71) определяется, что дубли­рующими считаются предикторы, если коэффициент корреляции между ними | rjh | > 0,82. В данном случае максимальная величина rjh равна 0,66 и, следовательно, среди потенциальных предикторов дублирующих нет.

5. Производится отбор оптимального числа т наиболее эффек­тивных предикторов и отсеиваются неэффективные. Для этого вначале из всей совокупности предикторов отбирается предиктор, имеющий наибольшую величину коэффициента корреляции r0h/ Коэффициент корреляции R0 равен в данном случае r0h , а σR рас­считывается по формуле (3.64). Затем из оставшихся девяти предик­торов 'выбирается второй предиктор, который в совокупности с пер­вым отобранным предиктором дает наибольший сводный коэффи­циент корреляции. Затем из оставшихся восьми предикторов выби­рается предиктор, который в сочетании с двумя ранее выбранными дает наибольший сводный коэффициент корреляции. И так далее до тех пор, пока не начнет возрастать средняя квадратическая ошибка коэффициента корреляции σR, В результате такого пере­бора получаем сочетание наиболее эффективных предикторов при различном их числе (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Сочетание наиболее эффективных предикторов при различном их числе m0

mo

Предикторы

R0

σR

1

X8

0,61

0,37

2

X8 , Х5

0,72

0,33

3

Х8 , X5, X7,

0,77

0,32

4

Х8, Х5, Х7 X9

,

0,78

0,32

5

X8, Х5, Х7, Х9, Х2

0,79

0,31

6

X8 , Х5, Х7, X9, Х2, Х10

0,79

0,32

7

X8, Х5, X7, Х9, Х2, Х10, X11

0,80

0,33

Обычно по результатам такого перебора строятся совмещенные графики зависимости R = f(m) и σRo= f(m) (рис. 7.10), по которым производится выбор оптимального числа предикторов. В данном случае, по-видимому, наилучшая регрессионная зависимость будет Для случая m = 5 при наборе предикторов Х8, Х5, Х7, Х9, Х2. Дей­ствительно, при m = 5 величина Rо уже практически не возрастает, а величина σR0 начинает возрастать.

рис. 7.10. Графики зависимости сводного коэффициента корреляции (r) и его средней квадратической ошибки (σr) от числа наи­более эффективных аргументов

Возможны и другие методы отбора эффективных предикторов. В частности, в соответствии с формулой (3.70) предварительно можно было исключить неэффективные предикторы.

6. Для оптимального числа наиболее эффективных предикто­ров строится матрица Аоо

(7.93)

7. Рассчитывается определитель D00. В данном случае D00 = 0,08

8. Путем последовательной замены соответствующего столбца в матрице А00 столбцом свободных членов из коэффициентов кор­реляции r0j строятся матрицы Anj и рассчитываются определи­тели Doj,

9. По формуле (3.52) рассчитываются весовые коэффициенты

a2 = 0,11, a5 = 0,11, a7 = 0,14, a8 = - 0,23, a9 = 0,09.

10. Подставляя значения весовых коэффициентов в формулу (3.40), получаем

δуi = -0,23 δx8i, + 0,11 δx5i + 0,14 δx7i + 0,09 δx9i + 0,11δx2i (7.94)

Таким образом, в результате идентификации регрессионной математической модели притока воды в водохранилище определена структура модели и ее параметры. При построении модели выяс­нилось, что приток воды в водохранилище зависит от: темпера­туры воздуха в два предшествующих месяца, осадков по данным второй станции в течение 3 и 1 предшествующих месяцев и осадков по данным первой станции в течение первогопредшествующего месяца.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]