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時間序列分解:趨勢、每週規律與雜訊
將每日點擊或曝光拆解為趨勢、星期規律與殘差,標示趨勢方向,並標記模型無法解釋的異常日期。
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時間序列分解會把每日點擊或曝光拆成三個部分:平滑的趨勢、重複出現的星期規律,以及殘差(也就是其餘無法被前兩者解釋的部分)。它會將趨勢標示為成長、下滑或持平,計算表現最強與最弱的星期之間的差距,並標記殘差異常偏大的日期。你可以用它來分辨真正的方向轉變,與一週之中的正常起伏。
序列如何拆解
- 以置中的 7 日移動平均取得趨勢的初步估計。
- 將每一天與該平均值的差距依星期分組。每個星期的平均值經過平移,使七個值的總和為零,即為該星期的季節效應。
- 從原始序列中扣除季節效應,得到去季節化序列,再以連續套用兩次的 7 日平均加以平滑。這條更平滑的曲線就是你看到的趨勢。
- 殘差等於原始值減去趨勢與季節效應。若某天的殘差與零的距離超過兩個標準差(以所有殘差計算),該日便會被標記為異常值。
這是加法式分解:星期效應是點擊或曝光的絕對數量,而非百分比。頁面標題將其稱為 STL,但這個方法其實是傳統的移動平均分解,而非 STL 所採用的局部迴歸。Forecasting: Principles and Practice 說明了傳統分解,以及 STL 的差異。
趨勢如何標示
系統會對趨勢擬合一條直線,並將其斜率換算為每日變化佔趨勢平均水準的百分比:
| 每日斜率 | 標籤 | 30 天累計 |
|---|---|---|
| +0.25% 或以上 | 成長 | 約 +7.5% 或以上 |
| 介於 −0.25% 與 +0.25% 之間 | 持平 | 約在 ±7.5% 以內 |
| −0.25% 或以下 | 下滑 | 約下降 7.5% 或以上 |
卡片會顯示標籤,以及趨勢的起始值與結束值、每日變化量及其 30 天換算值、從第一天到最後一天的視窗內趨勢變化、每週波動幅度(最強的星期效應減去最弱的星期效應,並標明這兩天是星期幾),以及殘差異常值的數量與殘差標準差。
圖表解讀
- 原始值與趨勢:每日數值,以及疊在其上的趨勢線。
- 每週季節成分:每個星期與趨勢的平均差距。高於零的長條代表較忙碌的日子。
- 去季節化序列:已移除星期效應的資料,更容易看出週與週之間的變化。
- 殘差:趨勢與星期規律都無法解釋的部分,圖中以虛線標出 ±2 個標準差。
每日成分表格會列出每一天的星期、原始值、趨勢、季節效應、殘差、殘差 z 值,以及異常旗標。殘差異常值則列出被標記的日期,並附上實際值與預期值。執行後,在「指標」中切換點擊或曝光,即會在瀏覽器中重新進行分解。
假設前提與盲點
- 固定且幅度不變的每週規律。若流量在視窗期間成長一倍,以點擊數衡量的星期波動對期末而言會偏小,對期初而言則偏大。
- 沒有年度週期。執行範圍至少涵蓋 90 天(較短的範圍會向前延伸,如結果上方的說明所述),時間過短,無法建立季節模型。十二月的低谷或夏季的淡季,都會被當成趨勢。
- 兩端較不穩定。移動平均在序列的起點與終點附近會縮減視窗,因此最近一週的趨勢所依據的天數較少,新資料進來後也會隨之變動。
- 異常值會拉動平均。單一極端的日子會使該星期的平均值與殘差離散程度產生偏移;異常偵測則採用能抵抗此影響的穩健統計方法。
- 缺漏的日子會以零計算,對於比視窗更晚建立的資源,圖上會呈現為平坦的起始段。
運用分析結果
異常值就是一個需要釐清原因的日期:可能是版本發布、服務中斷、新聞報導,或是 Google 排名更新。你可以新增註記,之後儀表板的趨勢圖就會一併顯示該日期與原因。若要確定整體水準是從哪一天開始改變,請對同一範圍執行變化點偵測。