基于時間序列在糧食產(chǎn)量中的方法研究

1、 學(xué)號： 畢業(yè)設(shè)計（論文）（2015屆）題 目 基于時間序列在糧食產(chǎn)量中的方法研究 學(xué) 生 學(xué) 院 專業(yè)班級 校內(nèi)指導(dǎo)教師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 基于時間序列在糧食產(chǎn)量中的方法研究摘要：糧食是我們生產(chǎn)和生活中的基本消費(fèi)品，我國民生國計的首要大事就是解決我國的糧食產(chǎn)量問題。本文介紹了幾種時間序列的建模方法，來分析預(yù)測出我國的糧食產(chǎn)量問題。并且通過分析我國2000到2014年的糧食生產(chǎn)總量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，建立了自回歸移動平均模型ARIMA(p,d,q)模型。最后，通過使用Eviews6.0操作軟件成功的計算完成了關(guān)于我國糧食產(chǎn)量的預(yù)測問題。得出的結(jié)果如下，在未來的幾年內(nèi)，我國糧食生

2、產(chǎn)在不受到自然災(zāi)害等因素影響的前提下，將會緩慢增長。通過分析，顯示農(nóng)業(yè)科技技術(shù)和重大的自然災(zāi)害對我國糧食產(chǎn)量的影響較為嚴(yán)重，為了保證糧食產(chǎn)量的增長要發(fā)展好農(nóng)業(yè)技術(shù)和做好重大自然災(zāi)害的預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：時間序列； 糧食產(chǎn)量問題； ARIMA模型。IIStudy on the method of time series based on grain outputAbstract：Food is the most basic consumer goods for human survival, the problem of the grain output of a country relates

3、to the national economy and the national economy and the countrys national economy and the nations livelihood. To make food forecast, this paper presents several modeling methods for time series. Through the analysis of the characteristics of the total grain production data in 2000-2014, the model o

4、f auto regressive moving average ARIMA(p,d,q)is established. Finally, the forecast of grain output of our country is calculated by Eviews6.0 software. The results show that the grain output is not affected by natural disasters in the next several years, and it will slow growth. The analysis shows th

5、at the agricultural technology and the major natural disasters have a serious impact on the grain output in China. In order to ensure food production problems to develop agricultural technology and to do a major disaster prevention.Keyword: Time series ; Grain output ; ARIMA model.II目錄摘要II目錄III1引言11

6、.1課題背景11.2本課題研究的意義12關(guān)于我國的糧食產(chǎn)量問題22.1國內(nèi)糧食產(chǎn)量的現(xiàn)狀22.2研究糧食產(chǎn)量的方法23幾種時間序列預(yù)測方法簡介23.1自回歸（AR）模型33.2移動平均（MA）模型43.3自回歸移動平均（ARMA）模型53.4差分自回歸滑動平均(ARIMA)模型54.數(shù)據(jù)的分析及模型建立74.1數(shù)據(jù)分析74.2數(shù)據(jù)平穩(wěn)化84.3模型的定階94.4模型有效性檢驗124.5模型預(yù)測135結(jié)論13參 考 文 獻(xiàn)15致 謝17III本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1引言1.1課題背景我國的民生問題與糧食產(chǎn)量密切相關(guān)，國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展以及政治局面的穩(wěn)定等方面都受到糧食產(chǎn)量的影響。我國有13億

7、的人口，為世界總?cè)丝跀?shù)比例的百分之二十一，但是可用耕地面積卻很少，僅占全球可用的耕地面積比例為百分之七，糧食產(chǎn)量問題是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的安全，而且是關(guān)系到民生和國計的重大的戰(zhàn)略物資問題，每時每刻都不能有一絲一毫的松懈。解決十幾億人口的糧食問題是目前的頭等大事。我國的糧食產(chǎn)量問題受到很多方面要素的影響，并且無法從中找出任何規(guī)律。而且有的專家指出，從中長期的發(fā)展來看，因為人口的不斷增加，耕地面積在不斷的減少，城市化的步伐的加快，我國人民的生活水平有著顯著的提升。糧食是人們生活中不可或缺的重要必需品，而且需求越來越大，市場上的糧食的供求關(guān)系將會發(fā)展成是偏緊的關(guān)系。糧食始終人類生活中必不可少的特殊的商品

8、，所以我國的一項極為重要的戰(zhàn)略職責(zé)就是要保證糧食安全。1.2本課題研究的意義十幾年前，美國世界觀察所的所長布朗就曾說過，我國的人口在逐年大量的增加，但是耕地面積卻在的逐年減少。等到了2030年那年，我國人口將從13億增加到16億，還有由于耕地的減少，糧食產(chǎn)量下降，會導(dǎo)致糧食產(chǎn)量不滿足消耗需求。到時候，人們必然會到各處特別是到國際市場去搶購糧食，這樣的勢頭必然會帶動糧食價格的的上漲，形成糧食恐慌的現(xiàn)象，進(jìn)而引起世界范圍的糧危機(jī)。然而事實(shí)在證明：我國的糧食種植面積每削減一個百分點(diǎn)，我國的糧食需求就會要求增添500萬噸的糧食的進(jìn)口，而我國糧食減少或者增加百分之5的糧食進(jìn)口量，同時，將導(dǎo)致國際大宗商品

9、市場糧食價格的下跌或上漲約30%，從而影響到近30個發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)利益。于是可以看出中國的糧食產(chǎn)量問題對我國甚至于全世界的糧食價格都有著極為重大的影響。據(jù)統(tǒng)計，耕地面積在全球土地總面積中的比重中，印度達(dá)百分之56，日本占地百分之12，美國達(dá)百分之20。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前我國的人均耕地僅為12畝（該數(shù)字比實(shí)際值小，還有待進(jìn)一步的核查），我國的耕地面積不足世界人均耕地的33.33%。1980年這之后的十五年，我國的耕地減少了近65010000畝，這樣的大區(qū)域面積減少相當(dāng)于縮小了近一個安徽省那么大地域的耕地。在1990年，我國的糧食的播種面積就降低到了十七億畝，在此后越來越少，到了1994年的時候我國糧

10、食的播種面積甚至降到了十六點(diǎn)四億畝，這是第一次比國家制訂的糧食安全警戒線要低。1994年以后，我國的糧食播種面積就一直沒有達(dá)到國家制定的安全警戒線。2000年全國糧食播種面積比上年減少了7035萬畝、201年的全國糧食播種面積比上年減少了3575萬畝，還有2002年我國的糧食播種面積比上年減少了3284萬畝。包括受災(zāi)被損壞和農(nóng)業(yè)布局的調(diào)整而占用了的一部分耕地之外，各種各類的建設(shè)工程也占用了大批的耕地，這些都導(dǎo)致了可用耕地急速減少。還有退耕還林、退耕還草等這些政府大規(guī)模組織的這類的項目，包括了明顯加大種植其他非農(nóng)作物，可用的耕地面積不斷減少等都直接對糧食播種面積產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致可用的糧食播種面積

11、的減少。近幾年來，中國糧食生產(chǎn)的單位面積產(chǎn)量的提高受到以下因素的影響，種植面積波動，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施不足，以及自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生等。為了提高糧食生產(chǎn)產(chǎn)量和促進(jìn)糧食的生產(chǎn)的根本就是先提供一套可以鼓勵糧食生產(chǎn)的政策措施,只有提高了糧食種植的效益和增加糧農(nóng)的收入，才可以更加有效。但是，由于糧食生產(chǎn)的不確定系統(tǒng)的許多因素的制約，未來中國的糧食產(chǎn)量將如何改變，是否能實(shí)現(xiàn)國家糧食安全的目標(biāo)已經(jīng)成為一個非常有意義的話題。因此，為了政策的調(diào)整方向和保障糧食安全，更加有效的分析預(yù)測我國的糧食產(chǎn)量問題尤其重要。2關(guān)于我國的糧食產(chǎn)量問題2.1國內(nèi)糧食產(chǎn)量的現(xiàn)狀就當(dāng)前看來，統(tǒng)計動力學(xué)生長模擬法以及遙感技術(shù)預(yù)測法還有天氣預(yù)

12、測法等方法是目前國外較為受歡迎的幾種糧食預(yù)測方法。在世界預(yù)測糧食生產(chǎn)的問題有很多研究，尤其中國糧食產(chǎn)量預(yù)測更是是受到眾多研究者的關(guān)注。目前我國學(xué)者對于中國糧食產(chǎn)量的預(yù)測用的比較多的是時間序列模型的三大類預(yù)測模型。其中，自回歸移動平均模型、差分自回歸滑動模型大多用來是處理非平穩(wěn)的時間序列常用的時間序列模型。另外，自回歸模型（AR模型）、移動平均模型（MA模型）也是時間序列模型中的兩類。雙對數(shù)模型是一種被廣發(fā)應(yīng)用的回歸模型，和雙對數(shù)模型一樣回歸模型中應(yīng)用的比較多的還有線性回歸模型。 2.2研究糧食產(chǎn)量的方法從大多的資料看來，基本上時間序列大多不是平穩(wěn)的，但是假如直接對非平穩(wěn)的時間序列做回歸分析處理

13、的話，就有可能會造成“偽回歸”的現(xiàn)象。“偽回歸”的現(xiàn)象是指：由于對序列進(jìn)行操作是，使原本并不存在依賴關(guān)系的變量卻出現(xiàn)了依賴關(guān)系。本文是根據(jù)我國糧食產(chǎn)量的時間序列，做出時間序列的散點(diǎn)圖并分析數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，再根據(jù)該序列的自相關(guān)函數(shù)圖以及偏自相關(guān)函數(shù)圖，然后判斷這個時間序列的平穩(wěn)性。然后，平穩(wěn)化非平穩(wěn)時間序列的數(shù)據(jù)，把它當(dāng)做一個隨機(jī)序列，然后根據(jù)該序列的特征，建立出一個與之相應(yīng)的時間序列模型。最后對其進(jìn)行檢驗，判斷其有效性，再利用該模型進(jìn)行分析預(yù)測我國的糧食產(chǎn)量問題。3幾種時間序列預(yù)測方法簡介就現(xiàn)狀而言，數(shù)量分析方法應(yīng)用的較多的方法是時間序列分析。現(xiàn)象是隨著時間而變化的，時間序列分析就是尋找出其中得規(guī)

14、律，然后描述出來。一切客觀現(xiàn)象都在不斷的發(fā)展變化中，所以對于現(xiàn)象在發(fā)展中的變的規(guī)律，不光要其相互關(guān)聯(lián)以及從內(nèi)部結(jié)構(gòu)以去認(rèn)識，并且應(yīng)當(dāng)隨著時間演化的過程去鉆研，這就需要運(yùn)用到時間序列分析方法。時間序列分析是處理動態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計方法。數(shù)理統(tǒng)計方法和隨機(jī)過程理論，都是在時間序列分析的基礎(chǔ)上，探索一些隨機(jī)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計規(guī)律，為解決實(shí)際問題的。傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析是基于數(shù)據(jù)序列是獨(dú)立的，與時間序列分析的隨機(jī)數(shù)據(jù)序列之間的相關(guān)性。后者又可以看成隨機(jī)過程統(tǒng)計的一部分。一個單變量時間序列的建立模型和預(yù)測的主要方法是使用時間序列建模方法。單變量的時間序列模型(比如說ARIMA模型,季節(jié)性ARIMA延長的銷售季節(jié)ARIM

15、A和TFN的外生變量) 被廣泛應(yīng)用于建模和預(yù)測糧食產(chǎn)量在不同時間尺度下的常態(tài)假設(shè)。包含自回歸和移動平均線的組件使得AR(1)模型非常靈活的和受歡迎的時間序列建模范圍廣泛的應(yīng)用程序。此外,ARIMA模型有很多優(yōu)勢,如處理序列相關(guān)性、與時間相關(guān)的變化和預(yù)測能力比其他類似的模型。時間序列是一系列的數(shù)字序列的時間序列。時間序列分析就是指利用這組序列，使用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行處理，以此來預(yù)測該時間序列的現(xiàn)象在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展形勢。在時間序列，數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)點(diǎn)在時間依賴性，這是數(shù)據(jù)值的變化，但可能不是時間的嚴(yán)格函數(shù)。定量預(yù)測包括了時間序列分析方法，時間序列分析的基本原理如下：一、對事物發(fā)展的連續(xù)性的識別。利用

16、過去的數(shù)據(jù)，可以推斷出事物的發(fā)展。二、考慮到事物發(fā)展的隨機(jī)性。任何事物的發(fā)展可能是偶然因素的影響，所以歷史數(shù)據(jù)應(yīng)采用加權(quán)平均法分析處理。時趨勢變化、周期性變化、隨機(jī)變化這是時間序列預(yù)測所反映的三類實(shí)際變化規(guī)律。要使用時間序列預(yù)測出一個現(xiàn)象的發(fā)展方向，需要進(jìn)行如下步驟：首先，通過對這一現(xiàn)象的歷史數(shù)據(jù)的觀測研究，我們發(fā)現(xiàn)隨著時間的變化而變化的現(xiàn)象的規(guī)律，并預(yù)測未來的現(xiàn)象。隨著社會的不斷發(fā)展，在影響經(jīng)濟(jì)生活的許多不確定因素的影響越來越大，這必然會吸引人們的注意。時間序列分析的模型有如下：AR模型、MA模型、ARMA模型和ARIMA模型。時間序列分析預(yù)測法跟回歸分析之間的差異就是時間序列分析能夠依據(jù)一

17、個變量的值，而不添加任何輔助信息來預(yù)測自己的變化。3.1自回歸（AR）模型假設(shè)時間序列是其前期值和隨機(jī)項的線性函數(shù)，那么就能夠表示為=+ （1） 那么稱這個時間序列為自回歸序列，式（1）為自回歸模型，記做AR(p)。實(shí)參數(shù)，是自回歸系數(shù)，是該模型的待估參數(shù)。隨機(jī)項是互相獨(dú)立的白噪聲序列，而且該隨機(jī)是一個項服從均值是0、方差是的正態(tài)分布。該隨機(jī)項和滯后變量，是不相關(guān)的。不是一般性，在（1）中假設(shè)時間序列均值為0.若，則令，可將寫成（1）式的形式。是k步滯后算子，就是，那么模型（1）就可以表示為 =+ （2） 令=1-模型可簡寫為： = （3）那么要使AR（p）過程平穩(wěn)的前提條件是滯后多項式的所有

18、根都必須在單位圓外，并且的根不小于等1。其中AR（p）過程中經(jīng)常使用到的是AR（1）過程和AR（2）過程， 保持其平穩(wěn)性的條件是特征方程 根的絕對值必須大于1，滿足。3.2移動平均（MA）模型假設(shè)時間序列是它的當(dāng)前跟前期的隨機(jī)誤差的線性函數(shù)，那么可以表示為 （4） 就稱這個時間序列是移動平均序列，（2）式是q階移動平均模型，記為MA（q）模型。實(shí)參數(shù)，是移動平均系數(shù)，是模型的待估系數(shù)。引入滯后算子，并令則模型（4）可簡寫為 （5）移動平均過程，即MA過程是無條件的平穩(wěn)的。然而期望AR過程和MA過程能互相表出，也就是說過程是可逆的。所以要求滯后多項式的所有根均必須在單位圓外，經(jīng)過推導(dǎo)可得出 （6

19、）其中，其他權(quán)重可地推得到?？梢哉f式（6）是MA模型的逆轉(zhuǎn)形式，這相當(dāng)于無限階數(shù)的AR過程。3.3自回歸移動平均（ARMA）模型假設(shè)時間序列是其當(dāng)前和前期的隨機(jī)誤差項和前期值的線性函數(shù)，那么能夠表示為： （7）那么這個時間序列為自回歸平均序列，（7）式是（p,q）階的自回歸移動平均模型，記為ARMA(p,q)。，為自回歸系數(shù)，為移動平均系數(shù)，都是模型的待定參數(shù)。那么就可以引入滯后算子B，模型（7）可簡記為 （8）ARMA（p,q）過程的平穩(wěn)條件就是滯后多項式的根都在單位圓外?？赡鏃l件是的根都在單根圓外。如果=0，那么方程的平穩(wěn)隨機(jī)序列是p階自回歸模型，記為AR(p)模型。很明顯的可以看出，AR

20、(p)模型和MA(q)模型全都是ARMA(p,q)模型的特例。3.4差分自回歸滑動平均(ARIMA)模型差分自回歸滑動平均模型，處理非平穩(wěn)的時間序列，將其轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)的時間序列。繼而將因變量對其的滯后值跟進(jìn)行回歸，同時把隨機(jī)誤差項的現(xiàn)值也進(jìn)行進(jìn)行回歸，然后建立的模型。將ARIMA模型進(jìn)行平穩(wěn)化處理是，依據(jù)對時間序列進(jìn)行回歸處理，然后根據(jù)回歸中所含的部份的差異，可以分為以下的幾類：移動平均過程（MA（q）過程）、自回歸過程（AR（p）過程）和自回歸移動平均過程（ARMA過程）以及ARIMA過程。差分自回歸滑動平均模型ARIMA(p，d，q)模型中，每個參數(shù)都有不同的意義。其中，AR指的是“自回歸”

21、，p為自回歸的項數(shù)；MA指的是“滑動平均”，q為指滑動平均的項數(shù)，d是指使它成為平穩(wěn)序列而做的差分的次數(shù)（即階數(shù)）?？梢赃@么說，對看做是ARMA(p,q)模型進(jìn)行擴(kuò)展處理可以得到ARIMA(p,d,q)模型。ARIMA(p,d,q)模型可以表示為： = （9）其中L是滯后算子 ，。ARIMA模型預(yù)測的基本程序數(shù)據(jù)平穩(wěn)化處理：第一步，檢驗時間序列數(shù)據(jù)是平穩(wěn)的還是非平穩(wěn)的。并根據(jù)其散點(diǎn)圖或者折線圖的分析對該序列進(jìn)行初步判斷。ADF單位根檢驗一般用來來精確判斷這個序列的平穩(wěn)性。重復(fù)上述過程，直到其成為平穩(wěn)的序列。這個時候進(jìn)行微分處理了多少次，這個次數(shù)就是ARIMA(p,d,q)模型當(dāng)中的階數(shù)d。從理

22、論上而言，足夠多次的差分運(yùn)算可以充分地提取序列中的非平穩(wěn)確定性信息。但應(yīng)指出是，差分運(yùn)算取出的階數(shù)不應(yīng)取得太多。由于差分運(yùn)算是一種信息的提取和處理，所以在實(shí)際操作中要適當(dāng)?shù)倪x取差分的次數(shù)（即差分的階數(shù)），以避免出現(xiàn)過差分的現(xiàn)象。一般情況下，差分次數(shù)不超過2次。（1）檢驗時間序列數(shù)據(jù)是否是平穩(wěn)性的。并根據(jù)其散點(diǎn)圖或者折線圖的分析對該序列進(jìn)行初步判斷。ADF單位根檢驗一般用來確定這個序列是否是平穩(wěn)的。（2）平穩(wěn)化處理非平穩(wěn)序列。假如該時間序列的數(shù)據(jù)序列不是平穩(wěn)的，并且還有一定的變化趨勢，那么就要對該數(shù)據(jù)做差分處理，假如該數(shù)據(jù)處理時存在異方差，那么就需要技術(shù)處理該數(shù)據(jù)，一直處理到最后得出的數(shù)據(jù)所做出

23、的自相關(guān)函數(shù)的值跟偏相關(guān)函數(shù)的值都是接無限近于零的。（3）處理一個時間序列時，依據(jù)既定的識別規(guī)則，創(chuàng)建與之對應(yīng)的時間序列模型。對一個平穩(wěn)序列而言，如果偏相關(guān)函數(shù)被截斷，但自相關(guān)函數(shù)序列顯示拖尾現(xiàn)象，因此可以認(rèn)為該序列符合AR模型的規(guī)則；如果這個序列的偏相關(guān)函數(shù)是拖尾的，但是該序列的自相關(guān)函數(shù)卻是顯示截尾現(xiàn)象，那么就可斷定，此序列符合MA模型規(guī)則；同時，如果該序列的偏相關(guān)函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)都顯示拖尾的現(xiàn)象，那么這個序列就符合ARMA模型的規(guī)則。一個時間序列的自相關(guān)系數(shù)趨于零，或偏相關(guān)系數(shù)趨于零的序列，顯示是拖尾現(xiàn)象，這一過程往往會有很多不同的形式，例如，幾何衰減序列，又比如說有正弦波形式的衰減；而

24、截尾就是指對于一個時間序列而言，從某一階數(shù)后的自相關(guān)系數(shù)為0，又或者該序列的偏相關(guān)系數(shù)為0。（4）進(jìn)行參數(shù)估計。（5）診斷該時間序列的殘差序列是否為白噪聲（可以通過假設(shè)檢驗）。（6）預(yù)測分析是通過以檢驗的模型進(jìn)行的。參數(shù)的判斷中AIC準(zhǔn)則：AIC信息準(zhǔn)則就是Akaike information criterion，它是一種衡量統(tǒng)計模型擬合優(yōu)良性的準(zhǔn)則，又由于它是日本統(tǒng)計學(xué)家赤池弘次所創(chuàng)立和發(fā)展的，所以又稱為赤池信息量準(zhǔn)則。它可以權(quán)衡所估計模型的復(fù)雜度和此模型擬合數(shù)據(jù)的優(yōu)良性。參數(shù)估計是指確定該時間模型的模型階數(shù)后，然后對其對與之對應(yīng)的ARMA模型做參數(shù)估計。本文采是采用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)估計，

25、但要提醒的是，對移動平均模型（MA模型）進(jìn)行參數(shù)估計比較困難，所以我們應(yīng)當(dāng)選取較低階數(shù)的自回歸移動模型。避免出現(xiàn)過度差分而引起的誤差過大的現(xiàn)象。模型試驗和模型參數(shù)估計的識別后，估計的結(jié)果應(yīng)該被診斷和測試，以找出合適的模型。若不合適，應(yīng)該知道下一步作何種修改。這一階段主要檢驗擬合的模型是否合理。首先對該模型的參數(shù)做出顯著性檢驗，其次對該模型是否為白噪聲進(jìn)行檢驗。參數(shù)估計的意義是Q檢驗，t檢驗完成零假設(shè)。該模型的誤差項是一個白噪聲過程。4.數(shù)據(jù)的分析及模型建立很多因素都會影響到我國的糧食生產(chǎn)，比環(huán)境、人力和土地資源、農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)以及發(fā)展戰(zhàn)略方向等，這些因素之間又存在著錯綜復(fù)雜的關(guān)系。所以很難分析和

26、利用結(jié)構(gòu)的因果模型，預(yù)測糧食產(chǎn)量的問題。將往年的糧食產(chǎn)量整理做時間序列，并找出過去數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，然后建立預(yù)測模型，并用此來預(yù)測我國未來的糧食產(chǎn)量的發(fā)展變化，這有著非常重要的意義。下面以我國20002014年我國糧食總產(chǎn)量的數(shù)據(jù)(見下表)為例，并用時間序列對下面數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的過程做出介紹。 4.1數(shù)據(jù)分析 20002014年我國糧食產(chǎn)量（單位：萬噸）如下表：年份糧食產(chǎn)量年份糧食產(chǎn)量200046,217.52200852,870.92200145,263.67200953,082.08200245,705.75201054,647.71200343,069.53201157,120.85

27、200446,946.95201258,957.97200548,402.19201360,193.84200649,804.23201460,709.90200750,160.28注：上表的數(shù)據(jù)取自中國統(tǒng)計局官網(wǎng)在ARMA模型中，一個平穩(wěn)的時間序列可以由一個均值為0的平穩(wěn)隨機(jī)過程發(fā)展出來，就是指在任何時間段這個序列的隨機(jī)性不變，在圖形上的表現(xiàn)是，在時間序列的所有樣本點(diǎn)都在一定水平的隨機(jī)波動。對于非平穩(wěn)時間序列，需要預(yù)先對時間序列進(jìn)行平穩(wěn)化處理。建立時間序列模型之前需要檢驗序列的平穩(wěn)性，只有平穩(wěn)序列才能建立時間序列模型。時間序列的ADF檢驗是通過Eviews軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以判斷其穩(wěn)定性。

28、根據(jù)測試結(jié)果，如果得出的測試值的絕對值大于臨界值的絕對值，那么就可以判斷出，該序列就是平穩(wěn)序列；否則，為非平穩(wěn)數(shù)據(jù)。利用eviews軟件做圖，畫出我國糧食總產(chǎn)量的曲線圖，如下：從這個圖，我們可以清晰地看到，糧食產(chǎn)量總體呈上升趨勢，但在2002年到2004年有了下跌的出現(xiàn)，這是對非平穩(wěn)序列的直觀表現(xiàn)形勢。4.2數(shù)據(jù)平穩(wěn)化糧食產(chǎn)量的時間序列是一階差分的單位根檢驗，其結(jié)果是： 圖：糧食產(chǎn)量時間序列單根檢驗 由上圖的測試結(jié)果可以看出，單根為0.609816明顯大于10%水平以下的臨界值，所以該時間序列存在單位根，故而時間序列是非平穩(wěn)的時間序列。4.3模型的定階 ARIMA模型的參數(shù)的確定有不同的定階方

29、法，自相關(guān)和偏相關(guān)函數(shù)定階法、FPS準(zhǔn)則以及AIC和SC準(zhǔn)則是三種廣泛使用的方法。下面是對我國糧食產(chǎn)量時間模型的定階步驟，如下： 圖：糧食產(chǎn)量一階差分單位根檢驗結(jié)果圖 通過圖，可以看出糧食產(chǎn)量異界差分后得到的序列在某一常數(shù)附近波動，可初步識別序列已平穩(wěn)。并且該序列的ADF檢驗值為-5.382102，分別小于1%、5%和10%的檢驗水平的臨界值，所以它通過了ADF檢驗，可以看出該序列是平穩(wěn)序列。在此，可以看出一階差分就已可以消除序列的非平穩(wěn)性，因此在ARIMA(p，d，q)模型中可以確定：d=1。通過觀察平穩(wěn)時間序列的自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)，相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)決定階數(shù)。做出糧食產(chǎn)量一階差分序列D(x)的自

30、相關(guān)偏相關(guān)圖，如下：分別取幾個p，q的值進(jìn)行檢驗，所得到的AIC值，然后根據(jù)AIC值做出判斷。p，q值A(chǔ)IC值p=1,q=117.25400p=1,q=216.50130p=1,q=316.49318p=2,q=117.28908p=2,q=216.61116p=2,q=316.02550p=3,q=116.23902p=3,q=216.04907p=3,q=316.39271從上表，其中p=2，q=3時，AIC值最小。以此，可以得出：p=2 q=3所以，我們可以確定模型參數(shù)，建立模型ARIMA(2,1,3)4.4模型有效性檢驗 通過利用沒使用過的時間序列的觀測值判斷模型的預(yù)測能力，這是模型的

31、有效性檢驗。利用一部分已有的歷史數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行回歸并做出預(yù)測。最后將回歸預(yù)測處理后得到的結(jié)果跟實(shí)際值做比較，這樣可以簡單對模型預(yù)測的有效性進(jìn)行檢驗。 下面是20102014年的糧食產(chǎn)量估計值和真實(shí)值得比較及相對誤差表：20102014年估計值與真實(shí)值及相對誤差年份真實(shí)值（萬噸）估計值（萬噸）誤差（%）201054,647.7155348.001.3201157,120.8556757.450.64201258,957.9758241.201.2201360,193.8459712.600.80201460,709.9061158.11 0.74 由上表可以看出相對誤差最高為1.3%，都小于5%

32、，可以判斷出預(yù)測結(jié)果比較準(zhǔn)確，能夠基本擬合實(shí)際值。4.5模型預(yù)測 由此模型對2015-2017年糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果如下：表：20152017年我國糧食產(chǎn)量預(yù)測年份201520162017預(yù)測產(chǎn)量（萬噸）62607.9264066.7665524.09由上圖預(yù)測的結(jié)果我們可以看出，我國的糧食總產(chǎn)量在將來的幾年內(nèi)將呈現(xiàn)增長趨勢。5結(jié)論 正常情況下，時間序列模型只適合進(jìn)行短期預(yù)測，如果進(jìn)行長期預(yù)測，就可能出現(xiàn)錯誤的預(yù)測結(jié)果。所以模型只能對短期未來幾年，中國的糧食產(chǎn)量預(yù)測。其次，根據(jù)采集的歷史數(shù)據(jù)可以看出，我國糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)特點(diǎn)是基本上是呈上升趨勢，但在2000年到2002年卻出現(xiàn)了下降的情況，根據(jù)

33、查詢，原因是糧食種植總面積有所減少，國家當(dāng)時的退耕還林、退耕還草的項目的實(shí)施。同時農(nóng)民當(dāng)時收入較低，各地的農(nóng)民為了獲得更高的利益增加收入而播種了利潤更高的經(jīng)濟(jì)作物。導(dǎo)致當(dāng)時糧食總產(chǎn)量的下降，以及突然發(fā)生的自然災(zāi)害，遭受到了嚴(yán)重干旱的襲擊，這也是全年糧食總產(chǎn)量可能下降的原因。因此，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，根本出路在科技。為了確保國家未來的糧食安全，進(jìn)行農(nóng)業(yè)科技發(fā)展，鼓勵加強(qiáng)創(chuàng)新力度。大力支持農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在中國的西部，是一個農(nóng)業(yè)大省，通過不斷的努力，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，培養(yǎng)了一批抗寒、抗倒伏獲得作物，這些作物適合本地生長。加強(qiáng)污染管理力度，特別是土地污染情況，進(jìn)行土壤改良，提高土地利用率；大力發(fā)展農(nóng)業(yè)裝備優(yōu)化

34、，這樣可以大大解放了勞動力，提高了生產(chǎn)率；國家還應(yīng)鼓勵農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，培養(yǎng)了一大批農(nóng)業(yè)科技人才，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的軟實(shí)力。要使中國糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)持續(xù)增長，除了科技進(jìn)步，還要加強(qiáng)預(yù)防自然災(zāi)害。參 考 文 獻(xiàn)1 劉羅曼時間序列分析中指數(shù)平滑法的應(yīng)用J沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009，27(4)：416-4182 齊雨藻，黃偉建，邱漩鴻大鵬灣夜光藻種群動態(tài)的時間序列模型J暨南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版)，1991，12(3)：961033 王燕應(yīng)用時間序列分析(第三版)M北京：中國人民大學(xué)出版社20124 龍建輝，賀向陽港口投資、港口物流與經(jīng)濟(jì)增長 來自寧波市19852010年的時間序列證據(jù)J經(jīng)濟(jì)

35、師，2012(4)：2l22l65 李瑞瑩，康銳基于ARMA模型的故障率預(yù)測方法研究J系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2009，30(8)：15881591.6 賈朝龍，徐維祥，王福田，等基于GM (1，1)與AR模型的軌道不平順狀態(tài)預(yù)測J北京交通大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，36(3)：52567 Jiang Y，F(xiàn)eng LTransport-related resource and environmental issues in China. Special EditionJTransportation in China，2006，7(8)：98 Hou Q，An XQ, Guo JPAn eva

36、luation of resident exposure to respirable particulate matter and health economic loss in Beijing during Beijing 2008 Olympic GamesJSci. Total Environ，2010，408(19)：239China State Environmental Protection AdministrationJChina State Environmental Protection Administration，2012，21(5)：95-9710 Anderson HR，Air pollution and mortality： a historyJ Atmos. Environ. 2009；43(1)：14215211 Yu GH，Chen HL, Wen WC (2002) A distribution-free method for forecasting non-Gaussian time seriesJStoch Environ Res Risk A 16(2)：10111112 Yu GH，Huang CC (2001) A distribution free plotting pos