Introducció

L'anàlisi de sèries temporals és una branca de l'estadística que es dedica a l'estudi de dades recollides en intervals de temps successius. Aquest tipus d'anàlisi és crucial en molts camps, com ara la meteorologia, l'economia, la medicina i la gestió de negocis, per predir tendències futures basades en dades històriques.

Objectius del Mòdul

  • Comprendre els conceptes bàsics de les sèries temporals.
  • Aprendre a manipular i visualitzar dades de sèries temporals en R.
  • Aplicar models estadístics per a la predicció de sèries temporals.

Conceptes Bàsics

Components d'una Sèrie Temporal

  1. Tendència (Trend): La direcció general en què es mou la sèrie temporal a llarg termini.
  2. Estacionalitat (Seasonality): Patrons que es repeteixen a intervals regulars de temps.
  3. Cicle (Cycle): Fluctuacions a llarg termini que no són regulars com l'estacionalitat.
  4. Soroll (Noise): Variabilitat aleatòria que no es pot explicar per la tendència, l'estacionalitat o el cicle.

Tipus de Sèries Temporals

  • Univariades: Sèries temporals amb una sola variable.
  • Multivariades: Sèries temporals amb múltiples variables.

Manipulació de Dades de Sèries Temporals en R

Paquets Necessaris

install.packages("forecast")
install.packages("tseries")
install.packages("zoo")
install.packages("xts")

Importació de Dades

library(readr)
data <- read_csv("path/to/your/timeseries.csv")

Conversió a Objecte de Sèrie Temporal

library(zoo)
ts_data <- zoo(data$Value, order.by = as.Date(data$Date, format="%Y-%m-%d"))

Visualització de Sèries Temporals

plot(ts_data, main="Sèrie Temporal", xlab="Temps", ylab="Valor")

Descomposició de Sèries Temporals

Descomposició Clàssica

decomposed <- decompose(ts_data)
plot(decomposed)

Descomposició STL (Seasonal and Trend decomposition using Loess)

library(forecast)
stl_decomposed <- stl(ts_data, s.window="periodic")
plot(stl_decomposed)

Modelatge de Sèries Temporals

Model ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average)

  1. Identificació del Model:
    • Autocorrelation Function (ACF): Per identificar la part MA (Moving Average).
    • Partial Autocorrelation Function (PACF): Per identificar la part AR (AutoRegressive).
acf(ts_data)
pacf(ts_data)
  1. Ajust del Model:
fit <- auto.arima(ts_data)
summary(fit)
  1. Predicció:
forecasted <- forecast(fit, h=12)
plot(forecasted)

Model Exponential Smoothing (ETS)

ets_fit <- ets(ts_data)
summary(ets_fit)
forecasted_ets <- forecast(ets_fit, h=12)
plot(forecasted_ets)

Exercicis Pràctics

Exercici 1: Descomposició de Sèries Temporals

  1. Importa un conjunt de dades de sèries temporals.
  2. Converteix les dades a un objecte de sèrie temporal.
  3. Descompon la sèrie temporal utilitzant la descomposició clàssica i STL.
  4. Interpreta els components descompostos.

Exercici 2: Modelatge i Predicció amb ARIMA

  1. Ajusta un model ARIMA a les dades de sèries temporals.
  2. Realitza una predicció per als propers 12 mesos.
  3. Visualitza els resultats de la predicció.

Solucions

Solució Exercici 1

# Importació de dades
data <- read_csv("path/to/your/timeseries.csv")

# Conversió a objecte de sèrie temporal
ts_data <- zoo(data$Value, order.by = as.Date(data$Date, format="%Y-%m-%d"))

# Descomposició clàssica
decomposed <- decompose(ts_data)
plot(decomposed)

# Descomposició STL
stl_decomposed <- stl(ts_data, s.window="periodic")
plot(stl_decomposed)

Solució Exercici 2

# Ajust del model ARIMA
fit <- auto.arima(ts_data)
summary(fit)

# Predicció
forecasted <- forecast(fit, h=12)
plot(forecasted)

Conclusió

En aquest mòdul, hem après els conceptes bàsics de les sèries temporals, com manipular i visualitzar dades de sèries temporals en R, i com aplicar models estadístics per a la predicció. Aquestes habilitats són fonamentals per a l'anàlisi de dades en molts camps i proporcionen una base sòlida per a l'aprenentatge avançat en anàlisi de sèries temporals.

Programació en R: De Principiant a Avançat

Mòdul 1: Introducció a R

Mòdul 2: Manipulació de Dades

Mòdul 3: Visualització de Dades

Mòdul 4: Anàlisi Estadística

Mòdul 5: Gestió Avançada de Dades

Mòdul 6: Conceptes Avançats de Programació

Mòdul 7: Aprenentatge Automàtic amb R

Mòdul 8: Temes Especialitzats

Mòdul 9: Projecte i Estudis de Cas

© Copyright 2024. Tots els drets reservats