京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
如何建立时间序列预测模型?
1. 背景
先来看两个例子,下面两幅图展示了百度在趋势预测方面的应用案例,一个是世界杯期间的比赛输赢预测,另一个是北京各旅游景区的游客人数预测。

这两幅图代表了大数据环境下趋势预测的典型场景,即事件预测和时序预测,本文重点关注第二幅图中的场景,即与时间维度相关的时间序列预测。
2. 时间序列预测
时间序列预测即以时间数列所能反映的社会经济现象的发展过程和规律性,进行引伸外推,预测其发展趋势的方法,简单来说就是从已知事件测定未知事件。
上图展示了时间序列的一般趋势,时间序列数据的趋势变动可分为以下四点:
趋势性:某个变量随着时间进展或自变量变化,呈现一种比较缓慢而长期的持续上升、下降、停留的同性质变动趋向,但变动幅度可能不等。周期性:某因素由于外部影响随着自然季节的交替出现高峰与低谷的规律。
随机性:个别为随机变动,整体呈统计规律。
综合性:实际变化情况一般是几种变动的叠加或组合。预测时一般设法过滤除去不规则变动,突出反映趋势性和周期性变动。
3. 方法综述
时间序列预测法分为传统的时间序列预测方法和机器学习方法。传统的时间序列方法指仅根据历史时间序列的趋势发展来预测未来时间序列的趋势发展的方法,此类方法通过建立适当的数学模型拟合历史时间趋势曲线,根据所建模型预测未来时间序列的趋势曲线,常见模型包括ARMA,VAR,TAR,ARCH等。传统时间序列方法所依赖的数据较简单,只需要历史时间序列趋势曲线便可构建模型,因此可适用于多种场景,模型较为通用。但是,传统时间序列预测法常面临滞后性问题,即预测值晚于真实值几个时间单位。
为提高预测的精度,机器学习算法被引入时序预测,此类方法根据具体的应用场景,选取可能影响预测值的features,将这些features引入模型,应用机器学习的分类/回归模型来进行预测。为提取features,机器学习方法需要多个维度的数据,预测精度较高,建立的模型较为复杂,但是模型往往不够通用,针对不同应用场景需要重新提取features,建立模型。现实预测中,机器学习方法往往结合传统时序预测法来运用。
4. ARIMA模型
ARIMA模型全称自回归积分滑动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model),是经典的时间序列预测方法,我们从ARIMA模型入手,进行了实时趋势预测的初步探索。

ARIMA模型公式分为自回归(AR)和移动平均(MA)两部分,p为自回归项数,q为移动平均项数,为保证时间序列的平稳性,往往需对时间序列做d阶差分。自回归方法基于假设当前时期的指标值依赖于过去时期的指标值,对过去时期的指标值进行加权平均得到当前的指标值;移动平均方法的思想是模拟指标值的随机性,指标值受白噪声序激励的影响。
5. 预测实验
我们采用了某个业务的ctr数据,分别以分钟为单位和以小时为单位进行预测,希望可以准确预测下一时间单位(分钟,小时)的ctr。
分钟ctr预测(一天内的ctr变化情况):
局部细节展示:
小时ctr(一周内的小时ctr变化情况):
6. 展望
大数据时代的时序预测得到越来越多的关注,能够准确预测趋势是时序预测的基础应用,其他场景如异常检测等也应用了时序预测方法,我们期待时序预测能够有更多的应用场景,比如通过精准预测,发现可能出现的突发事件以提高应对措施;加入空间维度,产生时空组合下的预测,提高预测的实际应用价值,比如通过预测滴滴打车某一地区的打车人数,引导用户和出租车,产生更好的资源利用;精准的金融预测,如预测理财通的买入买出数额,以帮助管理者合理指定策略等。这里初步探索的ARIMA模型是通用场景下的时序预测,在具体应用场景下,预测可以做的更精确。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在当下数据驱动决策的职场环境中,A/B测试早已成为互联网产品、运营、营销乃至产品迭代优化的核心手段,小到一个按钮的颜色、文 ...
2026-03-24在统计学数据分析中,尤其是分类数据的分析场景里,卡方检验和显著性检验是两个高频出现的概念,很多初学者甚至有一定统计基础的 ...
2026-03-24在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的日常业务分析与统计建模工作中,多组数据差异对比是高频且核心的分析场景。比如验 ...
2026-03-24日常用Excel做数据管理、台账维护、报表整理时,添加备注列是高频操作——用来标注异常、说明业务背景、记录处理进度、补充关键 ...
2026-03-23作为业内主流的自助式数据可视化工具,Tableau凭借拖拽式操作、强大的数据联动能力、灵活的仪表板搭建,成为数据分析师、业务人 ...
2026-03-23在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的日常工作与认证考核中,分类变量的关联分析是高频核心场景。用户性别是否影响商品 ...
2026-03-23在数据工作的全流程中,数据清洗是最基础、最耗时,同时也是最关键的核心环节,无论后续是做常规数据分析、可视化报表,还是开展 ...
2026-03-20在大数据与数据驱动决策的当下,“数据分析”与“数据挖掘”是高频出现的两个核心概念,也是很多职场人、入门学习者容易混淆的术 ...
2026-03-20在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的全流程工作闭环中,统计制图是连接严谨统计分析与高效业务沟通的关键纽带,更是CDA ...
2026-03-20在MySQL数据库优化中,分区表是处理海量数据的核心手段——通过将大表按分区键(如时间、地域、ID范围)分割为多个独立的小分区 ...
2026-03-19在商业智能与数据可视化领域,同比、环比增长率是分析数据变化趋势的核心指标——同比(YoY)聚焦“长期趋势”,通过当前周期与 ...
2026-03-19在数据分析与建模领域,流传着一句行业共识:“数据决定上限,特征决定下限”。对CDA(Certified Data Analyst)数据分析师而言 ...
2026-03-19机器学习算法工程的核心价值,在于将理论算法转化为可落地、可复用、高可靠的工程化解决方案,解决实际业务中的痛点问题。不同于 ...
2026-03-18在动态系统状态估计与目标跟踪领域,高精度、高鲁棒性的状态感知是机器人导航、自动驾驶、工业控制、目标检测等场景的核心需求。 ...
2026-03-18“垃圾数据进,垃圾结果出”,这是数据分析领域的黄金法则,更是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师日常工作中时刻恪守的 ...
2026-03-18在机器学习建模中,决策树模型因其结构直观、易于理解、无需复杂数据预处理等优势,成为分类与回归任务的首选工具之一。而变量重 ...
2026-03-17在数据分析中,卡方检验是一类基于卡方分布的假设检验方法,核心用于分析分类变量之间的关联关系或实际观测分布与理论期望分布的 ...
2026-03-17在数字化转型的浪潮中,企业积累的数据日益庞大且分散——用户数据散落在注册系统、APP日志、客服记录中,订单数据分散在交易平 ...
2026-03-17在数字化时代,数据分析已成为企业决策、业务优化、增长突破的核心支撑,从数据仓库搭建(如维度表与事实表的设计)、数据采集清 ...
2026-03-16在数据仓库建设、数据分析(尤其是用户行为分析、业务指标分析)的实践中,维度表与事实表是两大核心组件,二者相互依存、缺一不 ...
2026-03-16