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基于组合预测法的四川省私家车数量预测

2022-05-30张春慧贺金兰

科学技术创新 2022年16期
关键词:平方和私家车灰色

张春慧 贺金兰*

(电子科技大学成都学院,四川 成都 611731)

随着社会经济高速发展,人民生活水平提高,私人汽车拥有量不断增长,截止2006 年四川省私人汽车拥有量突破百万辆,2012 年成都市开始实行" 尾号限行",2019年四川省私人汽车拥有量突破千万辆。四川省乃至国内许多城市在面临着环境污染、道路拥堵、停车位难寻等问题[1-2]。

1969 年,Bates 和Granger 首次提出组合预测方法的概念,将不同的预测模型组合起来,利用不同预测方法所得结果,以适当的加权平均形式得出组合预测模型[1]。谌小丽,陈景雅等根据我国2000-2011 年的私家车保有量变化,采用均方误差最小的原则选取指数平滑系数,建立二次、三次指数平滑模型,对我国2012-2016 年的汽车保有量进行预测[3]。陈涛,赵凌根据2002-2008 成都私家车数据,建立一个以预测误差平方和达到最小为准则的正权重组合预测模型[1]。比较之下,组合预测模型是比单项预测精度更高的模型。陈华友等人提到对于预测精度和预测风险是预测学研究的核心问题,从信息互补的角度,组合预测提供了一条有效的途径[4]。

在前人研究的基础上,本文以2005-2020 年四川省私人汽车拥有量为例,利用多元回归分析、二次指数平滑法及灰色预测模型,基于各单项预测模型的残差平方和,建立四川省私家车拥有量预测模型。

1 四川省私家车数量预测模型建立

1.1 数据来源与指标说明

通过对相关文献的查阅,选取七个指标作为影响四川省私人汽车拥有量的因素,如表1 所示。

表1 指标说明[5-8]

1.2 基于残差平方和的线性组合预测模型

本文选取三种单项预测模型,进行组合预测。其中,多元线性回归、二次指数平滑法适合于中短期预测,灰色预测模型可用于预测样本量少且呈现指数或者曲线形式的数据。设Wi为线性组合模型的权系数,Wi依据组合预测误差的方差最小原则加以确定。则

上式中,y0t表示第t 时期的组合预测值;y1t,...,ynt表示不同单项预测模型在t 期的预测值;W1,...,Wn表示各模型的组合权数[9]。当n>2 时,Qi-表示第i 种单项预测模型的残差平方和。

2 模型求解及结果分析

2.1 多元回归

运用EViews 软件进行多元回归,剔除不显著因素后得到最后的输出结果见表2。

表2 多元线性回归结果

由表2 可得:

D-W 统计量为1.744,介于1.5~2.5 之间,表示模型没有显著自相关问题,R2等于0.998 接近1,回归方程拟合效果较好。

2.2 二次指数平滑法

由图1 可知,四川省私人汽车数量随时间的变化呈明显的指数上升趋势,且在2014 年以后尤其明显,由此判断是非平稳序列。因原始序列呈指数函数上升,且没有明显的季节性,因此建立二次指数平滑法模型,其中当α=0.6 时,相对误差最小。

图1 2005~2020 年四川省私人汽车拥有量散点图

2.3 灰色预测

运用Matlab 软件,首先对X(0)(t)原始序列一次累加计算出X(1)(t),进一步得出GM(1,1)灰色预测模型。

由表3 可见,模型关联度 0. 7 546 > 0. 6,平均相对误差4.8 16%< 10%,标准差比为C= 0.0 20 <0.35。

表3 灰色预测模型检验结果

2.4 组合预测

根据式(2),借助Excel 软件计算得出各单项预测模型在组合预测模型中的权系数:

得组合预测模型,

由表4 中,可直接看出四川省2005 年至2020 年实际私家车数量与预测数量。

表4 各模型私家车数量预测值对比

通过误差计算,得平均相对误差,见表5。

表5 四种预测模型平均相对误差对比

从预测结果可以看出,针对2005 年-2020 年四川省私家车数量,基于多元回归模型、二次指数平滑法模型与灰色预测模型的平均相对误差分别为4.7486%、4.5509%、4.8168%,而组合预测模型的平均相对误差为3.2035%。相比之下,组合预测模型的预测精度最高,平均相对误差减少了1%左右。

3 结论

通过对四种预测模型所得预测值与实际值的平均相对误差的比对,可看出结合三种单项预测模型的组合预测模型精度最高,平均相对误差减少了1%左右。

在未来的发展趋势上四川省私人汽车数量仍然会保持着一定增长,并且在未来的几年内,增长的大趋势是不会变化的,更长远发展方向,汽车消费模式发生改变,鼓励购买,合理使用。当然,也仍然需注意到,汽车数量与市场经济有密不可分的联系,模型建立基于社会经济平稳运行下,如果社会经济发生突变性影响,那么也将影响到私人汽车拥有量的变化。

基于此,提出以下建议:坚持基础设施建设,加强区县公路建设、支持新能源技术、新能源汽车产业链、倡导绿色出行,低碳生活。

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