Como lidar com dados inexistentes ou ausentes?


12

Tentei um método de previsão e quero verificar se meu método está correto ou não.

Meu estudo está comparando diferentes tipos de fundos mútuos. Quero usar o índice GCC como referência para um deles, mas o problema é que o índice GCC parou em setembro de 2011 e meu estudo é de janeiro de 2003 a julho de 2014. Portanto, tentei usar outro índice, o índice MSCI, para fazer uma regressão linear, mas o problema é que faltam dados do índice MSCI de setembro de 2010.

Para contornar isso, fiz o seguinte. Essas etapas são válidas?

  1. Faltam dados para o índice MSCI de setembro de 2010 a julho de 2012. Eu o "forneci" aplicando médias móveis para cinco observações. Essa abordagem é válida? Em caso afirmativo, quantas observações devo usar?

  2. Após estimar os dados ausentes, realizei uma regressão no índice GCC (como variável dependente) versus o índice MSCI (como variável independente) para o período mutuamente disponível (de janeiro de 2007 a setembro de 2011) e, em seguida, corrigi o modelo de todos os problemas. Para cada mês, substituo x pelos dados do índice MSCI para o período restante. Isso é válido?

Abaixo estão os dados no formato Valores separados por vírgulas, contendo os anos por linhas e os meses por colunas. Os dados também estão disponíveis neste link .

Série GCC:

,Jan,Feb,Mar,Apr,May,Jun,Jul,Aug,Sep,Oct,Nov,Dec
2002,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,117.709
2003,120.176,117.983,120.913,134.036,145.829,143.108,149.712,156.997,162.158,158.526,166.42,180.306
2004,185.367,185.604,200.433,218.923,226.493,230.492,249.953,262.295,275.088,295.005,328.197,336.817
2005,346.721,363.919,423.232,492.508,519.074,605.804,581.975,676.021,692.077,761.837,863.65,844.865
2006,947.402,993.004,909.894,732.646,598.877,686.258,634.835,658.295,672.233,677.234,491.163,488.911
2007,440.237,486.828,456.164,452.141,495.19,473.926,492.782,525.295,519.081,575.744,599.984,668.192
2008,626.203,681.292,616.841,676.242,657.467,654.66,635.478,603.639,527.326,396.904,338.696,308.085
2009,279.706,252.054,272.082,314.367,340.354,325.99,326.46,327.053,354.192,339.035,329.668,318.267
2010,309.847,321.98,345.594,335.045,311.363,299.555,310.802,306.523,315.496,324.153,323.256,334.802
2011,331.133,311.292,323.08,327.105,320.258,312.749,305.073,297.087,298.671,NA,NA,NA

Série MSCI:

,Jan,Feb,Mar,Apr,May,Jun,Jul,Aug,Sep,Oct,Nov,Dec
2007,NA,NA,NA,NA,1000,958.645,1016.085,1049.468,1033.775,1118.854,1142.347,1298.223
2008,1197.656,1282.557,1164.874,1248.42,1227.061,1221.049,1161.246,1112.582,929.379,680.086,516.511,521.127
2009,487.562,450.331,478.255,560.667,605.143,598.611,609.559,615.73,662.891,655.639,628.404,602.14
2010,601.1,622.624,661.875,644.751,588.526,587.4,615.008,606.133,NA,NA,NA,NA
2011,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA
2012,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,609.51,598.428,595.622,582.905,599.447
2013,627.561,619.581,636.284,632.099,651.995,651.39,687.194,676.76,694.575,704.806,727.625,739.842
2014,759.036,787.057,817.067,824.313,857.055,805.31,873.619,NA,NA,NA,NA,NA

dados


Qual é o x mencionado no último parágrafo?
Nick Cox

o y é o preço de fechamento do índice de gcc e x é preço de fechamento para o índice MSCI
TG Zain

Você pode estar interessado neste post , que mostra um exemplo sobre como preencher lacunas em uma série temporal por meio do filtro Kalman aplicado na estrutura de um modelo de série temporal ARIMA.
Javlacalle 27/10/14

obrigado javlacalle funciona com meus dados ausentes? Aqui está o meu arquivo para dados ausentes 4shared.com/file/qR0UZgfGba/missing_data.html
TG Zain

Não consegui baixar o arquivo. Você pode lançar os dados, por exemplo, exibindo anos por linhas e meses por colunas e valores separados por vírgulas.
Javlacalle 28/10

Respostas:


9

Minha sugestão é semelhante à que você propõe, exceto que eu usaria um modelo de série temporal em vez de médias móveis. A estrutura dos modelos ARIMA também é adequada para obter previsões, incluindo não apenas a série MSCI como regressor, mas também as séries GCC que também podem capturar a dinâmica dos dados.

Primeiro, você pode ajustar um modelo ARIMA para a série MSCI e interpolar as observações ausentes nesta série. Em seguida, você pode ajustar um modelo ARIMA para a série GCC usando o MSCI como regressores exógenos e obter as previsões para o GCC com base nesse modelo. Ao fazer isso, você deve ter cuidado ao lidar com as quebras que são observadas graficamente na série e que podem distorcer a seleção e o ajuste do modelo ARIMA.


Aqui está o que eu faço nessa análise R. Utilizo a função forecast::auto.arimapara fazer a seleção do modelo ARIMA e tsoutliers::tsodetectar possíveis mudanças de nível (LS), alterações temporárias (TC) ou outliers aditivos (AO).

Estes são os dados depois de carregados:

gcc <- structure(c(117.709, 120.176, 117.983, 120.913, 134.036, 145.829, 143.108, 149.712, 156.997, 162.158, 158.526, 166.42, 180.306, 185.367, 185.604, 200.433, 218.923, 226.493, 230.492, 249.953, 262.295, 275.088, 295.005, 328.197, 336.817, 346.721, 363.919, 423.232, 492.508, 519.074, 605.804, 581.975, 676.021, 692.077, 761.837, 863.65, 844.865, 947.402, 993.004, 909.894, 732.646, 598.877, 686.258, 634.835, 658.295, 672.233, 677.234, 491.163, 488.911, 440.237, 486.828, 456.164, 452.141, 495.19, 473.926, 
492.782, 525.295, 519.081, 575.744, 599.984, 668.192, 626.203, 681.292, 616.841, 676.242, 657.467, 654.66, 635.478, 603.639, 527.326, 396.904, 338.696, 308.085, 279.706, 252.054, 272.082, 314.367, 340.354, 325.99, 326.46, 327.053, 354.192, 339.035, 329.668, 318.267, 309.847, 321.98, 345.594, 335.045, 311.363, 
299.555, 310.802, 306.523, 315.496, 324.153, 323.256, 334.802, 331.133, 311.292, 323.08, 327.105, 320.258, 312.749, 305.073, 297.087, 298.671), .Tsp = c(2002.91666666667, 2011.66666666667, 12), class = "ts")
msci <- structure(c(1000, 958.645, 1016.085, 1049.468, 1033.775, 1118.854, 1142.347, 1298.223, 1197.656, 1282.557, 1164.874, 1248.42, 1227.061, 1221.049, 1161.246, 1112.582, 929.379, 680.086, 516.511, 521.127, 487.562, 450.331, 478.255, 560.667, 605.143, 598.611, 609.559, 615.73, 662.891, 655.639, 628.404, 602.14, 601.1, 622.624, 661.875, 644.751, 588.526, 587.4, 615.008, 606.133, 
NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA, 609.51, 598.428, 595.622, 582.905, 599.447, 627.561, 619.581, 636.284, 632.099, 651.995, 651.39, 687.194, 676.76, 694.575, 704.806, 727.625, 739.842, 759.036, 787.057, 817.067, 824.313, 857.055, 805.31, 873.619), .Tsp = c(2007.33333333333, 2014.5, 12), class = "ts")

Etapa 1: Ajustar um modelo ARIMA à série MSCI

Apesar do gráfico revelar a presença de algumas quebras, não foram detectados outliers tso. Isso pode ser devido ao fato de que existem várias observações ausentes no meio da amostra. Podemos lidar com isso em duas etapas. Primeiro, ajuste um modelo ARIMA e use-o para interpolar as observações ausentes; segundo, ajuste um modelo ARIMA para a série interpolada, verificando possíveis LS, TC, AO e refine os valores interpolados se forem encontradas alterações.

Escolha o modelo ARIMA para a série MSCI:

require("forecast")
fit1 <- auto.arima(msci)
fit1
# ARIMA(1,1,2) with drift         
# Coefficients:
#           ar1     ma1     ma2    drift
#       -0.6935  1.1286  0.7906  -1.4606
# s.e.   0.1204  0.1040  0.1059   9.2071
# sigma^2 estimated as 2482:  log likelihood=-328.05
# AIC=666.11   AICc=666.86   BIC=678.38

Preencha as observações ausentes seguindo a abordagem discutida na minha resposta a este post :

kr <- KalmanSmooth(msci, fit1$model)
tmp <- which(fit1$model$Z == 1)
id <- ifelse (length(tmp) == 1, tmp[1], tmp[2])
id.na <- which(is.na(msci))
msci.filled <- msci
msci.filled[id.na] <- kr$smooth[id.na,id]

Ajuste um modelo ARIMA à série preenchida msci.filled. Agora, alguns outliers são encontrados. No entanto, usando opções alternativas, foram detectados diferentes outliers. Vou manter o que foi encontrado na maioria dos casos, uma mudança de nível em outubro de 2008 (observação 18). Você pode tentar, por exemplo, essas e outras opções.

require("tsoutliers")
tso(msci.filled, remove.method = "bottom-up", tsmethod = "arima", 
  args.tsmethod = list(order = c(1,1,1)))
tso(msci.filled, remove.method = "bottom-up", args.tsmethod = list(ic = "bic"))

O modelo escolhido é agora:

mo <- outliers("LS", 18)
ls <- outliers.effects(mo, length(msci))
fit2 <- auto.arima(msci, xreg = ls)
fit2
# ARIMA(2,1,0)                    
# Coefficients:
#           ar1     ar2       LS18
#       -0.1006  0.4857  -246.5287
# s.e.   0.1139  0.1093    45.3951
# sigma^2 estimated as 2127:  log likelihood=-321.78
# AIC=651.57   AICc=652.06   BIC=661.39

Use o modelo anterior para refinar a interpolação de observações ausentes:

kr <- KalmanSmooth(msci, fit2$model)
tmp <- which(fit2$model$Z == 1)
id <- ifelse (length(tmp) == 1, tmp[1], tmp[2])
msci.filled2 <- msci
msci.filled2[id.na] <- kr$smooth[id.na,id]

As interpolações inicial e final podem ser comparadas em um gráfico (não mostrado aqui para economizar espaço):

plot(msci.filled, col = "gray")
lines(msci.filled2)

Etapa 2: ajuste um modelo ARIMA ao GCC usando msci.filled2 como regressor exógeno

Eu ignoro as observações ausentes no começo de msci.filled2. Neste ponto, eu encontrei algumas dificuldades para usar auto.arimajunto com tso, então eu tentei com a mão vários modelos ARIMA em tsoe, finalmente, escolheu o ARIMA (1,1,0).

xreg <- window(cbind(gcc, msci.filled2)[,2], end = end(gcc))
fit3 <- tso(gcc, remove.method = "bottom-up", tsmethod = "arima",  
  args.tsmethod = list(order = c(1,1,0), xreg = data.frame(msci=xreg)))
fit3
# ARIMA(1,1,0)                    
# Coefficients:
#           ar1    msci     AO72
#       -0.1701  0.5131  30.2092
# s.e.   0.1377  0.0173   6.7387
# sigma^2 estimated as 71.1:  log likelihood=-180.62
# AIC=369.24   AICc=369.64   BIC=379.85
# Outliers:
#   type ind    time coefhat tstat
# 1   AO  72 2008:11   30.21 4.483

O gráfico do GCC mostra uma mudança no início de 2008. No entanto, parece que ele já foi capturado pelo regressor MSCI e nenhum regressor adicional foi incluído, exceto um aditivo outlier em novembro de 2008.

O gráfico dos resíduos não sugeriu nenhuma estrutura de autocorrelação, mas sugeriu uma mudança de nível em novembro de 2008 e um aditivo em fevereiro de 2011. No entanto, ao adicionar as intervenções correspondentes, o diagnóstico do modelo foi pior. Mais análises podem ser necessárias neste momento. Aqui, continuarei obtendo as previsões com base no último modelo fit3.

95%

newxreg <- data.frame(msci=window(msci.filled2, start = c(2011, 10)), AO72=rep(0, 34))
p <- predict(fit3$fit, n.ahead = 34, newxreg = newxreg)
head(p$pred)
# [1] 298.3544 298.2753 298.0958 298.0641 297.6829 297.7412
par(mar = c(3,3.5,2.5,2), las = 1)
plot(cbind(gcc, msci), xaxt = "n", xlab = "", ylab = "", plot.type = "single", type = "n")
grid()
lines(gcc, col = "blue", lwd = 2)
lines(msci, col = "green3", lwd = 2)
lines(window(msci.filled2, start = c(2010, 9), end = c(2012, 7)), col = "green", lwd = 2)
lines(p$pred, col = "red", lwd = 2)
lines(p$pred + 1.96 * p$se, col = "red", lty = 2)
lines(p$pred - 1.96 * p$se, col = "red", lty = 2)
xaxis1 <- seq(2003, 2014)
axis(side = 1, at = xaxis1, labels = xaxis1)
legend("topleft", col = c("blue", "green3", "green", "red", "red"), lwd = 2, bty = "n", lty = c(1,1,1,1,2), legend = c("GCC", "MSCI", "Interpolated values", "Forecasts", "95% confidence interval"))

resultado


muito obrigado javlacalle ,, eu realmente aprecio sua ajuda, é exatamente isso que estou procurando ,, desculpe-me pelo tempo dispensado ,,, vou fazer todas as etapas em eviews porque não tenho o programa R e eu não sei como usá-lo .... obrigado obrigado novamente
TG Zain

Fico feliz em ver que você achou útil.
Javlacalle

Eu sou novo no RI e não consegui encontrar a resposta no Eviews ... então comecei a usar o R ​​e tenho algumas perguntas: como importar os dados? Quero dizer, todos os dados com vairables ou apenas os dados disponíveis para msci para R + há mensagem de erro sobre nenhum kalmansmooth ou execução encontrada Eu já baixei os pacotes para o kalman filter o que devo fazer? .. obrigado
TG Zain

Perguntas relacionadas ao uso de software estão fora de tópico neste site. O estouro de pilha é mais adequado para esse tipo de perguntas. Se for algo específico para a minha resposta, você pode me enviar um e-mail.
Javlacalle

1
  1. A imputação (ou seja, 'fornecida' pela média móvel ') é válida se os valores estiverem ausentes aleatoriamente. Se for um período ininterrupto de duração considerável, isso se torna improvável. A segunda parte da pergunta não é clara.
  2. Dependendo da pergunta, considera-se algo entre subótimo e inválido usar seu modelo para previsão além do escopo de seus dados: por exemplo, e se a relação entre os dois índices mudar em 2012-2014? Você pode usar valores estimados por regressão (mas não substituindo diretamente pelos valores brutos de outro índice) para os pontos de dados ausentes, mas isso só faria sentido se houver uma forte relação entre os dois índices e é fundamental que esses valores sejam claramente marcado como estimativas. E o que você quer dizer com "corrigiu o modelo de todos os problemas"?

2
Uma grande parte da análise de séries temporais é dedicada à previsão do futuro. Para alguns, é o principal motivo das estatísticas! O número 2 é, portanto, um conselho de perfeição que divide os tímidos dos previsores das séries temporais.
Nick Cox

Justo, concordo / sou corrigido. Ainda me pergunto se é mais prudente escolher um preditor com valores ausentes no gradiente médio vs. final do gradiente. Se eles estão relacionados.
Katya

Lamento tentou carregar meu arquivo, mas eu não sabia como ou onde :( ... + i significava corrigido o modelo de heterocedasticidade e correlação serial
TG Zain

aqui está o meu arquivo para a falta de dados sobre excel 4shared.com/file/qR0UZgfGba/missing_data.html
TG Zain

1

2 Parece bom. Eu iria com isso.

Quanto ao 1. Eu sugiro que você treine um modelo para prever o GCC usando todos os recursos disponíveis no conjunto de dados (que não são NA durante o período de setembro de 2011 em diante) (omita as linhas que tenham qualquer valor NA antes de setembro de 2011 durante o treinamento). O modelo deve ser muito bom (use a validação cruzada K-fold). Agora preveja o CCG para o período de setembro de 2011 em diante.

Como alternativa, você pode treinar um modelo que prevê o MSCI, usá-lo para prever os valores ausentes do MSCI. Agora, treine um modelo para prever o GCC usando o MSCI e, em seguida, preveja o GCC para o período de setembro de 2011 em diante


Obrigado nar .. sua resposta me levou a pensar no modelo var ... funcionaria?
TG Zain 28/10

Teoricamente, o modelo VAR deve funcionar, mas quando você começa a fazer previsões muito tarde no futuro, o erro acumulado se torna muito alto. ou seja, se você está em y (t) e deseja o valor de y (t + 10), precisará prever recursivamente 10 vezes. Primeiro você irá prever y (t + 1), depois use o previsto para prever y (t + 2) e assim por diante.
show_stopper

Agradeço sua ajuda ... então, você quer dizer o método sugerido por train amodel melhor que var ... mas eu não sei nada sobre isso ... você poderia mostrar como você tem algum tutorial e que tipo de modelo devo usar?
TG Zain

Está bem. Então agora que eu vi seu conjunto de dados, faça o seguinte. Crie um modelo simples que use o MSCI para prever o GCC. Agora preveja o GCC para o período de agosto de 2012 em diante. Para o período de outubro de 2011 a julho de 2012, use um VAR ou um modelo de AR simples para prever os valores de GCC
show_stopper 28/10/14

11
Por modelo simples, quero dizer, um modelo de regressão linear ou log-linear. A validação K-fold é simples. Divida o conjunto total de dados em k dobras. k pode ser qualquer número. Treine o modelo usando divisões k-1, teste o modelo na última divisão. Repita isso até que todos os espetos tenham sido testados. Agora calcule os valores RMSE. O motivo para fazer o exposto acima é garantir que o modelo escolhido tenha um bom poder preditivo
show_stopper
Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.