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시간적 계층을 이용한 교통사고 발생건수 예측
Temporal hierarchical forecasting with an application to traffic accident counts 원문보기

응용통계연구 = The Korean journal of applied statistics, v.31 no.2, 2018년, pp.229 - 239  

전관영 (중앙대학교 응용통계학과) ,  성병찬 (중앙대학교 응용통계학과)

초록
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본 논문에서는 시간적 계층 개념을 활용하여 시계열 자료를 예측하는 방법을 소개한다. 횡단적 계층 자료 분석에서와 유사한 방법으로 중복되지 않는 시간적 계층을 시계열 자료에 구조화할 수 있다. 이러한 시간적 계층을 활용하여 조정된 예측은 기존의 계층별 독립적 기저 예측 및 상향식 예측보다 더 정확하고 강건한 예측값을 생성한다. 실증 분석으로서 국내 교통사고 발생건수를 시간적 계층 개념을 활용하여 예측한다. 분석 결과, 조정 예측이 기존의 다른 예측보다 예측 성능면에서 더 우수함을 확인할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper introduces how to adopt the concept of temporal hierarchies to forecast time series data. Similarly as in hierarchical cross-sectional data, temporal hierarchies can be constructed for any time series data by means of non-overlapping temporal aggregation. Reconciliation forecasts with tem...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 시간적 계층을 이용하여 교통사고 발생건수를 예측하고, 기존의 방식인 기저 예측(base forecast) 및 상향식 예측과 비교하였다. 국내의 주요 선행 연구들을 살펴보면, 교통사고 관련 시계열 자료를 예측할 때 단변량 모형이 주로 사용되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구조적 등분산(structural scal-ing) 가정을 사용할 때 장점은? 구조적 등분산(structural scal-ing) 가정을 사용하면 여러 장점이 존재한다. 첫째, Σ의 추정이 최하위 시계열의 계절주기인 m에만 의존하기 때문에 시계열 자료 및 예측 모형에 의존하지 않는다. 둘째, 추정의 과정이 단순하므로 비계량적 예측을 포함하여 모든 예측 방법에 사용할 수 있다. 예를 들어 Figure 2.
상향식 예측이란? 시간적 계층을 이용한 예측 방법은 주로 상향식(bottom-up) 예측과 조정 예측(reconciliation forecast) 방법이 널리 사용된다. 상향식 예측은 최하위 계층의 시계열 자료의 예측값을 이용해 이를 중복되지 않게 더하면서 상위 단계의 예측값을 생성하는 방법이다. Athanasopoulos 등 (2009)이 제안한 조정 예측은 선형 회귀모형을 기반으로 최소제곱 추정량을 사용하여 시간적 계층의 예측값을 추정한다.
시간적 계층을 이용한 예측의 장점은? 일반적으로 시간 단위가 긴 자료의 예측에서는 추세가 잘 반영되지만 계절성이 잘 반영되지 못하는 경우가 많으며, 이와는 반대로 시간 단위가 짧은 자료의 경우 계절성은 잘 반영되지만 추세 반영이 부족한 경우가 많다. 본 논문에서 소개할 시간적 계층을 이용한 예측(forecasting with temporal hierarchies)은 시계열 자료가 가지는 다양한 주기의 시간 계층 구조를 활용하여 자료를 예측 및 조정함으로써 예측 시간 단위의 장단에 관계없이 추세와 계절성을 모두 반영할 수 있는 장점을 제공한다. 즉, 시간 주기의 장단에 따라 서로 상이한 예측값들을 하나로 통합 또는 조합하는 효과를 가지고 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Athanasopoulos, G., Ahmed, R. A., and Hyndman, R. J. (2009). Hierarchical forecasts for Australian domestic tourism, International Journal of Forecasting, 25, 146-166. 

  2. Athanasopoulos, G., Hyndman, R. J., Kourentzes, N., and Petropoulos, F. (2017). Forecasting with temporal hierarchies, European Journal of Operational Research, 262, 60-74. 

  3. Han, S. J. (2007). Road accident characteristics in metropolitan cities and provinces, Journal of Environmental Studies, 46, 211-220. 

  4. Hyndman, R. J. (2017). Forecast: forecasting functions for time series and linear models. R package version 8.2. 

  5. Hyndman, R. J., Ahmed, R. A., Athanasopoulos, G., and Shang, H. L. (2011). Optimal combination forecasts for hierarchical time series, Computational Statistics and Data Analysis, 55, 2579-2589. 

  6. Hyndman, R. J. and Athanasopoulos, G. (2014). Forecasting Principles and Practice, OText, Heathmont. 

  7. Hyndman, R. J., Koehler, A. B., Snyder, R. D., and Grose, S. (2002). A state space framework for automatic forecasting using exponential smoothing methods, International Journal of Forecasting, 18, 439-454. 

  8. Hyndman, R. J. and Kourentzes, N. (2016). Thief: temporal hierarchical forecasting. R package version 0.2. 

  9. Kim, Y. S. and Lee, M. J. (2014). The analysis of predicting tra?c accident using ARIMA model. In Proceeding of the Korean Society of Civil Engineers Autumn Conference, 705-706. 

  10. Lee, J. and Seong, B. (2017). Hierarchical time series forecasting with an application to tra?c accident counts, The Korean Journal of Applied Statistics, 30, 181-193. 

  11. Wickramasuriya, S. L., Athanasopoulos, G., and Hyndman, R. J. (2015). Forecasting hierarchgical and grouped time series through trace minimization (technical report), Monash University, Melbourne. 

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