Sen+Mann-Kendall趋势分析:检验时间序列数据的趋势

本文介绍了使用Sen+Mann-Kendall趋势检验方法进行时间序列数据分析,详细阐述了如何利用非参数统计的Mann-Kendall检验和Sen方法估计趋势斜率,提供Python实现示例,帮助理解并检测数据中的趋势性。

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时间序列数据是在许多领域中常见的数据类型,如气候变化、股票价格、销售趋势等。为了了解时间序列数据是否存在趋势,我们可以使用Sen+Mann-Kendall趋势检验方法。本文将详细介绍如何使用该方法进行趋势检验,并提供相应的源代码示例。

Mann-Kendall趋势检验是一种非参数统计方法,用于检验时间序列数据是否存在单调的趋势。该方法的原假设是数据没有趋势,备择假设是数据存在趋势。Sen方法用于估计趋势的斜率。

首先,我们需要导入所需的Python库,包括numpy和scipy。

import numpy as np
from scipy.stats import kendalltau

接下来,我们定义一个函数来执行Sen+Mann-Kendall趋势检验。

def sen_mann_kendall_test(data
好的,下面是关于Theil-Sen斜率估计和Mann-Kendall趋势分析的Python代码: ```python import numpy as np from scipy.stats import linregress # Theil-Sen斜率估计 def theil_sen(x, y): """ Calculate the slope of a set of x,y points using Theil-Sen estimator. """ n = len(x) # 多重循环遍历所有点对,计算每对点的斜率 slopes = [] for i in range(n): for j in range(i+1, n): if x[i] == x[j]: continue else: slopes.append((y[j] - y[i]) / (x[j] - x[i])) # 取所有求出的斜率的中位数 slope = np.median(slopes) return slope # Mann-Kendall趋势分析 def mann_kendall(x, alpha=0.05): """ Perform the Mann-Kendall test for trend analysis. """ n = len(x) # 计算所有排列组合的关系,计算s同候选点的差异值 s = 0 for i in range(n): for j in range(i+1, n): s += np.sign(x[j] - x[i]) # 计算Variance(s) var_s = n*(n-1)*(2*n+5) / 18 # 计算均值和标准误差 if s>0: z = (s - 1) / np.sqrt(var_s) elif s<0: z = (s + 1) / np.sqrt(var_s) else: z = 0 # 计算检验统计量和p-value p = 2*(1 - norm.cdf(abs(z))) if p < alpha: trend = 'increasing' elif p > 1-alpha: trend = 'decreasing' else: trend = 'no trend' return trend # 读取数据 year = np.arange(1982, 2018) npp = np.array([2.1, 2.2, 2.0, 2.1, 2.3, 2.5, 2.9, 3.1, 3.3, 3.5, 3.3, 3.1, 3.2, 3.0, 3.2, 3.3, 3.5, 3.0, 3.3, 3.7, 4.0, 4.4, 4.7, 5.2, 5.0, 5.2, 5.1, 5.0, 4.9, 5.0, 5.1, 5.1, 5.3, 5.6, 5.8, 6.3, 6.2]) # 计算Theil-Sen斜率估计 slope_ts = theil_sen(year, npp) print('Theil-Sen斜率估计为:', slope_ts) # 计算Mann-Kendall趋势分析 trend_mk = mann_kendall(npp) print('Mann-Kendall趋势分析结果为:', trend_mk) ``` 以上代码中,我们使用Theil-Sen斜率估计和Mann-Kendall趋势分析两种方法,对多年NPP数据进行趋势分析。其中Theil-Sen斜率估计是一种无参数的非参数方法,它可以在不需要事先知道数据分布情况的情况下,计算数据集的斜率。Mann-Kendall趋势分析是一种用于检测时间序列数据中的单调趋势的方法,由Rank Correlation方法和检测两侧检验统计量的变异性方法相结合得出结果。
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