추계학적 모형 중의 하나인 Multiplicative ARIMA 모형을 사용하여 주기성과 경향성을 가지는 월유량계열을 예측하였으며 그 모형의 적합성은 낙동강 유역의 진동 수위 관측 지점에서의 23년간의 월 유량자료를 사용하여 검정하였다. 최종적으로 산정된 ARIMA (2,0,0)$\times$$(0,1,1)_{12}$ 모형의 변수는 21년간의 자료를 사용하여 산정하였으며 나머지 2년간의 월 유량자료는 예측치와 관측치를 비교하는데 사용하였다. 본 모형에 의한 에측치와 관측치의 비교결과 Multiplicative ARIMA 모형은 진동지점의 월유량 계열의 예측에 적합함이 판명되었다.
본 연구는 1992년부터 2011년까지 월별자료를 사용하여 여러 가지 시계열 추정모델과 승법 계절 ARIMA 모형을 설정하여 부산항의 컨테이너 물동량을 추정하고 예측하였다. 여러 가지 모델로 추정한 결과 부산항의 컨테이너 물동량과 물동량 변동 모두 계절을 승법한 ARIMA 모델 $(1,0,1){\times}(1,0,1)_{12}$로 추정하였을 때, 추정결과와 Akaike information, Schwarz, Hannan-Quin 기준 등으로 보아, 가장 좋은 ARIMA 추정과 예측 모형으로 나타났다. 그리하여 부산항 물동량 추정의 최적모형인 ARIMA $(1,0,1){\times}(1,0,1)_{12}$ 모형에 의해 향후 8년간 96개월에 대한 부산항 물동량 미래 예측치(2013-2020년)를 월별로 추정하여 예측한 결과 2013년부터 부산의 물동량은 연도별로 조금씩 지속적으로 증가하는 추세를 보일 것으로 나타났다. ARIMA $(1,0,1){\times}(1,0,1)_{12}$ 모형에 의한 부산항의 컨테이너 물동량의 연도별 예측량은 2013년 1천 891만 TEU, 2014년 2천 34만 TEU, 2015년 2천 188만 TEU, 2016년 2천 353만 TEU, 2017년 2천 531만 TEU, 2018년 2천 722만 TEU 그리고 2020년 3천 148만 TEU 등으로 나타났다.
The characteristics of water quality variation were predicted by stochastic model in Chungju dam, north Chungcheong province of south Korea, Monthly time series data of water quality from 1989 to 2001;temperature, BOD, COD and SS, were obtained from environmental yearbook and internet homepage of ministry of environment. Development of model was carried out with Box-Jenkins method, which includes model identification, estimation and diagnostic checking. ACF and PACF were used to model identification. AIC and BIC were used to model estimation. Seosonal multiplicative ARIMA(1, 0, 1)(1, 1, 0)$_{12}$ model was appropriate to explain stochastic characteristics of temperature. BOD model was ARMa(2, 2, 1), COD was seasonal multiplicative ARIMA(2. 0. 1)(1. 0, 1)$_{12}$, and SS was ARIMA(1, 0, 2) respectively. The simulated water quality data showed a good fitness to the observed data, as a result of model verification.ion.
본고는 2012년까지의 해상물동량을 예측하고 항만물류정책적 방안을 제시하는데 목적을 두었다. ARIMA 모형을 통한 분석을 위해서 1차적으로 모형을 식별하였다. 자기상관도표를 통해 물동량의 자기상관함수값이 대단히 느린 속도로 0에 접근하여 안정적이지 못한 것으로 나타났으나, 자기상관계수가 1차차분 후 시차1 이후 급격한 감소를 보임에 따라 AR(1) 과정을 갖는다는 것을 알 수 있었다. 또한 자료들이 강한 계절성을 갖는 것으로 나타남에 따라 식별단계를 거쳐 승법계절 ARIMA모형인 ARIMA(1,1,1)(1,0,1)s 모형을 도입하였다. 다음 단계로 2007년부터 2012년까지의 사전적 예측치를 살펴보았다. 그 결과 2007년 6억9,631만톤, 2008년 7억2,180만톤, 2009년 7억4,807만톤, 2010년 7억7,520만톤, 2011년 8억320만톤, 2012년 8억3,212만톤으로 매우 느리게 증가하였다. 2006년 대비 증가율로 보면 2007년 1.42%, 2009년 8.96%, 2012년 21.21%로 나타났다. 구체적으로 입하량의 경우는 2007년 0.86%에서 2012년 16.1%로 증가하며, 출하량의 경우는 2007년 2.76%에서 2012년 33.2%로 증가함을 알 수 있었다. 그리고 항만물동량 증가추세 둔화현상의 극복과 항만의 로컬 화물 창출 및 부가가치 창출 기능을 위해서 제조업의 공동화 억제, 환적화물의 지속적이고 적극적인 유치, 항만배후물류단지의 조기 개발과 다국적 기업의 유치, 한 중 물류협력 강화, 복합운송체계의 구축을 제시하였다.
This study was carried out to develop the stream water quality model for the intaking station of Kongju waterworks in the Keum River system. The monthly water quality(total nitrogen and total phosphorus) with periodicity and trend were forecasted by multiplicative ARIU models and then the applicability of the models was tested based on 7 years of the historical monthly water quality data at Kongju intaking strate. The parameter estimation was made with the monthly observed data. The last one year data was used to compare the forecasted water Quality by ARU model with the observed one. The models are ARIMA(2,0,0)$\times$(0,1,1)l2 for total nitrogen, ARIMA(0,1,1)x(0,1,1)l2 for total phosphorus. The forecasting results showed a good agreement with the observed data. It is implying the applicability of multiplicative ARIMA model for forecasting monthly water quality at the Kongju site.
본고는 개입 승법계절 ARIMA모형과 인공신경망모형을 이용하여 해상운송 물동량을 추정하고 사전적 예측치를 도출하였다. 개입 ARIMA의 추정결과 오차항에서 자기상관이 존재하지 않고 정규성이 존재함으로써 오차항의 기본가정이 잘 충족되고 있음을 확인하였다. 그리고 개입 승법계절 ARIMA모형과 인공신경망모형에 대해 예측실적 오류를 ME, MAE, RMSE, MSE로 측정한 결과 ARIMA $(2,1,0)(1,0,1)_{12}$이 가장 우수한 예측모형임을 확인할 수 있었다. 2015년부터 2019년까지의 기간에 대해 개입 ARIMA모형을 이용한 해상운송 물동량의 사전적 예측치 결과 4.54%에서 4.99%의 연평균 증가율을 보였고, 인공신경망모형을 이용한 예측결과 2.00%에서 2.44%까지의 연평균 증가율을 나타냈다.
A multiplicative ARIMA model was tested and applied to analyze the periodicity and trends of 168 monthly oxygen demand data from the Noryanggin water quality gauging station in the downstream Han River. ARIMA model was identified to fit to the data using ACF and PACF tests, and the parameters estimated using an unconditional least square method. The residuals between the observed and forecasted data were acceptable with the Porte-Manteau test. A forecast of DO changes was made for its applications.
In this paper, the water quality forecast was performed on the BOD of the Chungju Dam using the ARIMA model, which is a nonlinear statistics model, and the artificial neural network model. The monthly data of water quality were collected from 1991 to 2000. The most appropriate ARIMA model for Chungju dam was found to be the multiplicative seasonal ARIMA(1,0,1)(1,0,1)$_{12}$, model. While the artificial neural network model, which is used relatively often in recent days, forecasts new data by the strength of a learned matrix like human neurons. The BOD values were forecasted using the back-propagation algorithm of multi-layer perceptrons in this paper. Artificial neural network model was com- posed of two hidden layers and the node number of each hidden layer was designed fifteen. It was demonstrated that the ARIMA model was more appropriate in terms of changes around the overall average, but the artificial neural net-work model was more appropriate in terms of reflecting the minimum and the maximum values.s.
본 연구는 낙동강수계인 위천 유역의 최하류 군위 지점에 대해 추계학적 모형인 Box-Jenkin의 승법 ARIMA 모형과 상태공간모형 이론적 토대로 하여 계절별 월 유출량을 모의하였다. 다변량 시계열 모형인 상태공간모형의 입력변수로 월 유효우량과 균등기간의 관측된 월 유출량을 사용하여 군위지점의 월 유출량을 예측한 결과 다변량 시계열 모형인 승법 ARIMA모형에 비하여 표준오차가 작게 나타났으므로, 유효우량과 유출량을 함께 이용하는 상태공간 모형을 이용하여 합리적인 유출량 예측이 가능하도록 하였다. 본 논문은 월 유출량 기록치 및 유효우량 자료를 분석하여 승법 ARIMA 모형 및 상태공간 모형에 적용하였으며, 상태공가 모형의 이론을 적용하여 VAR(P)의 P값을 구하기 위해 시차에 의한 AIC 값을 이용하였다. VARMA 모형은 정준상관계수를 이용한 상태공간 모형을 구하여 구축하였다. 따라서, 본 논문에서는 구축된 상태공간 모형을 사용하여 위천유역의 군위 지점에서 장·단기 유출량을 예측하여 수자원의 장·단기전략 수립에 도움을 주기 위함이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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