We focus on the functional autoregressive conditional heteroscedasticity (fARCH) modelling to analyze intraday volatilities based on high frequency financial time series. Multivariate volatility models are investigated to approximate fARCH(1). A formula of multi-step ahead volatilities for fARCH(1) model is derived. As an application, in implementing fARCH(1), a choice of appropriate time interval for the intraday return is discussed. High frequency KOSPI data analysis is conducted to illustrate the main contributions of the article.
High-frequency data are now prevalent in financial time series. As a functional data arising from high-frequency financial time series, we are concerned with the intraday volatility to which functional principal component analysis (FPCA) is applied in order to achieve a dimension reduction. A review on FPCA and R function is made and high-frequency KOSPI volatility is analysed as an application.
In queueing network analysis, arrival processes are usually modeled as renewal processes by matching mean and variance. The renewal approximation simplifies the analysis and provides reasonably good estimate for the performance measures of the queueing systems under moderate conditions. However, high variability in arrival process or in service process requires more sophisticated approximation procedures for the variability parameter of departure/arrival processes. In this paper, we propose an heuristic approach to refine Whitt's variability function with the k-interval squared coefficient of variation also known as the index of dispersion for intervals(IDI). Regression analysis is used to establish an empirical relationships between the IDI of arrival process and the IDI of departure process of a queueing system.
When a financial time series consists of daily (closing) returns, traditional volatility models such as autoregressive conditional heteroskedasticity (ARCH) and generalized ARCH (GARCH) are useful to figure out daily volatilities. With high frequency returns in a day, one may adopt various multivariate GARCH techniques (MGARCH) (Tsay, Multivariate Time Series Analysis With R and Financial Application, John Wiley, 2014) to obtain intraday volatilities as long as the high frequency is moderate. When it comes to the ultra high frequency (UHF) case (e.g., one minute prices are available everyday), a new model needs to be developed to suit UHF time series in order to figure out continuous time intraday-volatilities. Aue et al. (Journal of Time Series Analysis, 38, 3-21; 2017) proposed functional GARCH (fGARCH) to analyze functional volatilities based on UHF data. This article introduces fGARCH to the readers and illustrates how to estimate fGARCH equations using UHF data of KOSPI and Hyundai motor company.
It is important to improve the forecasting accuracy of one-year-ahead seasonal factors in order to produce seasonally adjusted series of the following year. In this paper, seasonal factors of 8 monthly Korean economic time series are examined and forecast based on the functional principal component regression. One-year-ahead forecasts of seasonal factors from the functional principal component regression are compared with other forecasting methods based on mean absolute error (MAE) and mean absolute percentage error (MAPE). Forecasting seasonal factors via the functional principal component regression performs better than other comparable methods.
Volatility in the stock market returns is a measure of investment risk. It plays a central role in portfolio optimization, asset pricing and risk management as well as most theoretical financial models. Engle(1982) presented a pioneering paper on the stock market volatility that explains the time-variant characteristics embedded in the stock market return volatility. His model, Autoregressive Conditional Heteroscedasticity (ARCH), was generalized by Bollerslev(1986) as GARCH models. Empirical studies have shown that GARCH models describes well the fat-tailed return distributions and volatility clustering phenomenon appearing in stock prices. The parameters of the GARCH models are generally estimated by the maximum likelihood estimation (MLE) based on the standard normal density. But, since 1987 Black Monday, the stock market prices have become very complex and shown a lot of noisy terms. Recent studies start to apply artificial intelligent approach in estimating the GARCH parameters as a substitute for the MLE. The paper presents SVR-based GARCH process and compares with MLE-based GARCH process to estimate the parameters of GARCH models which are known to well forecast stock market volatility. Kernel functions used in SVR estimation process are linear, polynomial and radial. We analyzed the suggested models with KOSPI 200 Index. This index is constituted by 200 blue chip stocks listed in the Korea Exchange. We sampled KOSPI 200 daily closing values from 2010 to 2015. Sample observations are 1487 days. We used 1187 days to train the suggested GARCH models and the remaining 300 days were used as testing data. First, symmetric and asymmetric GARCH models are estimated by MLE. We forecasted KOSPI 200 Index return volatility and the statistical metric MSE shows better results for the asymmetric GARCH models such as E-GARCH or GJR-GARCH. This is consistent with the documented non-normal return distribution characteristics with fat-tail and leptokurtosis. Compared with MLE estimation process, SVR-based GARCH models outperform the MLE methodology in KOSPI 200 Index return volatility forecasting. Polynomial kernel function shows exceptionally lower forecasting accuracy. We suggested Intelligent Volatility Trading System (IVTS) that utilizes the forecasted volatility results. IVTS entry rules are as follows. If forecasted tomorrow volatility will increase then buy volatility today. If forecasted tomorrow volatility will decrease then sell volatility today. If forecasted volatility direction does not change we hold the existing buy or sell positions. IVTS is assumed to buy and sell historical volatility values. This is somewhat unreal because we cannot trade historical volatility values themselves. But our simulation results are meaningful since the Korea Exchange introduced volatility futures contract that traders can trade since November 2014. The trading systems with SVR-based GARCH models show higher returns than MLE-based GARCH in the testing period. And trading profitable percentages of MLE-based GARCH IVTS models range from 47.5% to 50.0%, trading profitable percentages of SVR-based GARCH IVTS models range from 51.8% to 59.7%. MLE-based symmetric S-GARCH shows +150.2% return and SVR-based symmetric S-GARCH shows +526.4% return. MLE-based asymmetric E-GARCH shows -72% return and SVR-based asymmetric E-GARCH shows +245.6% return. MLE-based asymmetric GJR-GARCH shows -98.7% return and SVR-based asymmetric GJR-GARCH shows +126.3% return. Linear kernel function shows higher trading returns than radial kernel function. Best performance of SVR-based IVTS is +526.4% and that of MLE-based IVTS is +150.2%. SVR-based GARCH IVTS shows higher trading frequency. This study has some limitations. Our models are solely based on SVR. Other artificial intelligence models are needed to search for better performance. We do not consider costs incurred in the trading process including brokerage commissions and slippage costs. IVTS trading performance is unreal since we use historical volatility values as trading objects. The exact forecasting of stock market volatility is essential in the real trading as well as asset pricing models. Further studies on other machine learning-based GARCH models can give better information for the stock market investors.
In GARCH context, the conditional variance (or volatility) is of a quadratic function of the observation process. Examine standard ARCH/GARCH and their variant models in terms of quadratic formulations and it is interesting to note that most models in GARCH context have contained neither the first order term nor the interaction term. In this paper, we consider three models possessing the first order and/or interaction terms in the formulation of conditional variances, viz., quadratic GARCH, absolute value GARCH and bilinear GARCH processes. These models are investigated with a view to model comparisons and applications to financial time series in Korea
High frequency time series are now prevalent in financial data. However, models need to be further developed to suit high frequency time series that account for intraday volatilities since traditional volatility models such as ARCH and GARCH are concerned only with daily volatilities. Due to $H{\ddot{o}}rmann$ et al. (2013), functional ARCH abbreviated as fARCH is proposed to analyze intraday volatilities based on high frequency time series. This article introduces fARCH to readers that illustrate intraday volatility configuration on the KOSPI and the Hyundai motor company based on the data with one minute high frequency.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2020.06a
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pp.313-313
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2020
여름철 발생하는 집중호우는 해안지역 및 하천유역의 저지대에 상습적인 침수를 유발하며, 도시지역은 높은 불투수율로 인해 추가적인 침수 피해가 발생하는 경우가 많다. 본 연구에서는 폭함수를 통해 하천망의 공간적인 특성을 함수형태로 나타내어 유역의 수문분석에 이용하는 폭함수 단위도법(WFIUH, Width Function Instantaneous Unit Hydrograph)을 소개하고, 적용성을 검토하기 위하여 실제 유역 및 강우 사상에 적용해보았다. WFIUH는 기존의 집중형 수문모형과 다르게 매개변수를 물리적으로 결정할 수 있으며, 유역특성과 시공간적 변동성을 수문곡선 산정에 반영할 수 있는 장점이 있다. WFIUH의 적용성을 검토하기 위하여 2003년 한반도에 심각한 침수피해를 입힌 태풍 매미로 인해 발생한 강우사상과 그로인해 큰 피해가 있었던 마산 지역의 남천, 삼호천 일부 유역을 대상으로 강우-유출 분석을 실시하였다. 분석결과 범용 수문모형인 HEC-HMS와 비교 시 유사한 결과를 보이며, 실제 관측치와도 유사한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 강우의 이동을 반영하여 강우의 이동이 수문곡선과 첨두유량에 미치는 영향을 비교분석 하였다.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2011.04a
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pp.362-365
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2011
본 논문에서는 통계적인 방법을 이용하여 점탄성 제진재인 합성고무의 물성에 대한 변동성을 평가하는 방법을 제안하고 측정데이터를 이용하여 합성고무에 대한 평가를 수행하였다. 고무 물성의 불확실성 인자로는 외기 온도의 변화와 실험 데이터의 오차 및 점탄성 제진모델의 오차를 고려하였다. 고무는 분수차 미분 모델로 표현되었고 온도의 영향은 비선형 이동계수모델을 도입하여 복소계수로 나타내어 동강성과 감쇠를 표현하였다. 이러한 물성모델을 바탕으로 고무에 대한 물성 실험데이터와 물성계수의 확률밀도함수 사이에 정의된 우도함수를 최대화하는 통계적 보정방법을 이용하여 물성모델의 물질계수들에 대한 변동성을 추정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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