Rozšiřující se okna

Manipulace s časovými řadami v R

Harrison Brown

Graduate Researcher in Geography

Klouzavé versus rozšiřující se okno

Klouzavé okno:

Pohyblivý počáteční bod
Okno má pevnou šířku

Rozšiřující se okno:

Pevný počáteční bod
Šířka okna se zvětšuje

Princip rozšiřujícího se okna

Rostoucí šířka okna:

Šířka 1 u pozorování 1,
Šířka 2 u pozorování 2,
Šířka 3 u pozorování 3,
...

Jaký je souhrn dostupných dat?

Pevný počáteční bod:

Okna vždy začínají na začátku časové řady.

Schéma rozšiřujícího se okna časové řady. Čtyři rámečky označené 1 až 4 jsou seřazeny horizontálně. Pod nimi jsou čtyři vodorovné čáry rostoucí délky, každá začínající vlevo.

Výpočet rozšiřujícího se okna

Rozšiřující se okna v R:

zoo::rollapply()!
width může být číslo nebo vektor

Šířka rozšiřujícího se okna:

1, 2, 3, 4, ...

Funkce pro posloupnost čísel:

base::seq_along()

seq_along(daily_temp)

[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ...
    ... 363 364 365

Výpočet rozšiřujícího se okna

exp_widths <- seq_along(daily_temp)

exp_widths

[1] 1 2 3 4 5 ... 363 364 365

temp_expand <- 
  rollapply(
    data = daily_temp,
    FUN = mean,
    width = exp_widths,
    # Alignment must be 'right'
    align = 'right'
  )

Vizualizace rozšiřujících se oken

ggplot() + 
# Original data
  geom_line(data = daily_temp,
            aes(x = Index,
            y = daily_temp),
            color = 'grey50') +

# Expanding window plot
  geom_line(data = temp_expand,
            aes(x = Index,
                y = temp_expand),
            color = 'red') + 
  theme_light() + 
  labs(y = 'Degrees Celsius')

Graf časové řady denních teplot. Šedá čára znázorňuje výrazně proměnlivé denní teploty. Červená čára zobrazuje rozšiřující se průměr datové sady.

Závěry z rozšiřujících se oken

Statistiky se blíží globálním souhrnům
Rozšiřující se průměr je méně citlivý na změny
Dřívější pozorování jsou citlivější na změny

Graf časové řady denních teplot. Šedá čára znázorňuje výrazně proměnlivé denní teploty. Červená čára zobrazuje rozšiřující se průměr datové sady.

Pojďme si procvičit!

Manipulace s časovými řadami v R