Abstract
In this study, various time series are analyzed to check nonlinearities of the data. The nonlinearity of a system can be investigated by testing the randomness of the time series data. To test the randomness, four nonparametric test statistics and a new test statistic, called the BDS statistic are used and the results and the results are compared. The Brock, Dechert, and Scheinkman (BDS) statistic is originated from the statistical properties of the correlation integral which is used for searching for chaos and has been shown very effective in distinguishing nonlinear structures in dynamic systems from random structures. As a result of application to linear and nonlinear models which are well known, the BDS statistic is found to be more effective than nonparametric test statistics in identifying nonlinear structure in the time series. Hydrologic time series data are fitted to ARMA type models and the statistics are applied to the residuals. The results show that the BDS statistic can distinguish chaotic nonlinearity from randomness and that the BDS statistic can also be used for verifying the validity of the fitted model.
본 연구에서는 다양한 특성을 가지는 시계열 자료들을 분석하여 자료의 비선형성 여부를 판단하였다. 시계열 자료의 무작위성을 분석하면 시스템의 비선형 구조를 알아낼 수 있다. 무작위성을 조사하는 통계기법으로는 전통적인 비모수 통계기법과 새로운 통계기법인 BDS 통계를 사용하였으며, 그들의 해석결과를 비교하였다. BDS 통계는 카오스 분석을 위해 이용되는 상관적분의 통계학적 특성을 바탕으로 한 검정방법으로서 무작위성과 비선형 동역학 시스템을 구분하는데 탁월한 능력이 잇는 것으로 알려져 왔다. 이미 자료의 특성이 알려진 선형, 비선형 시스템에 BDS 통계를 적용한 결과, 비모수 통계기법에 비해 더욱 정확한 해석결과를 나타내었다. 실제 수문 시계열 자료를 이용하여 선형 추계학적 모형인 ARMA 형태의 모형을 구축한 후, 이 모형으로부터 계산된 잔치를 BDS 통계를 사용하여 분석하였다. 분석결과, BDS 통계는 시계열자료의 무작위성과 카오스 시스템의 비선형성을 판단하여 줄 뿐만아니라, 추계학적 모형의 잔차 분석을 통한 모형의 적합성 판단에도 유용한 방법임을 알 수 있었다.
