풍속 예측을 위한 선형회귀분석과 비선형회귀분석 기법의 비교 및 인자분석

김동연(Dongyeon Kim),서기성(Kisung Seo) 한국지능시스템학회 2015 한국지능시스템학회논문지 Vol.25 No.5

단기풍속 예측을 위한 진화적 선형 및 비선형 회귀분석 기반의 보정 기법을 비교한다. 모델의 체계적 오류를 교정하기 위한 효율적인 MOS(Model Output Statistics)의 개발이 필요하나, 기존의 선형회귀분석 기반의 보정기법은 다양한 기상요소의 복잡한 비선형 특성을 반영하기 힘들다. 이를 개선하기 위해서 유전 프로그래밍을 사용하여 풍속 예측에 대한 비선형 보정 수식을 생성하는 기법을 제안하고 기본 다중선형회귀분석법 및 Ridge, Lasso 회귀분석법과 비교한다. 더불어, 선형회귀분석법과 진화적 비선형회귀분석 기법의 인자 선택의 차이와 유사성을 비교하고 분석한다. 2007년~2013년의 KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System) 재분석자료를 사용하여 제주도와 부산지역의 격자점에 대한 실험을 수행한다. Linear regressions and evolutionary nonlinear regression based compensation techniques for the short-range prediction of wind speed are investigated. Development of an efficient MOS(Model Output Statistics) is necessary to correct systematic errors of the model, but a linear regression based MOS is hard to manage an irregular nature of weather prediction. In order to solve the problem, a nonlinear and symbolic regression method using GP(Genetic Programming) is suggested for a development of MOS for wind speed prediction. The proposed method is compared to various linear regression methods for prediction of wind speed. Also, statistical analysis of distribution for UM elements for each method is executed. experiments are performed for KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System) re-analysis data from 2007 to 2013 year for Jeju Island and Busan area in South Korea.

비선형 회귀분석과 구조방정식을 이용한 지방부 4지 신호교차로의 사고요인분석

오주택,권일,황정원 대한교통학회 2013 대한교통학회지 Vol.31 No.1

사고발생의 주요지점인 신호교차로 교통사고 발생건수는 해마다 증가하고 있어 교통사고를 감소시키기 위한 원인 규명이 매우 필요하다. 국내에서 연구되어진 기존의 교통사고예측 모형들은 대부분 Poisson 모형 등의 비선형 회귀분석을 이용한 사고원인분석이 주를 이루고 있다. 비선형 Econometrics 분석기법들이 사고의 성격을 분석하는데 가장 중요한 통계적 기법이기는 하지만, 도로에서 발생하는 교통사고의 원인분석적 차원에서 접근하면 이런 사고예측모형들만 가지고 사고발생의 설명변수들을 규명하는데 구조적인 한계가 발생한다. 이는 이러한 통계적 방법들이 사고의 예측력을 높이는데 중점을 두고, 이를 위해 소수의 유효한 설명변수들만을 모형식에 포함시키기 때문이다. 따라서 사고에 대해 보다 구체적인 원인규명을 위해서는 비선형회귀분석모형의 개발과 동시에 비선형 Econometrics 분석기법의 단점을 보완하는 또 다른 통계적 노력이 필요하다. 이에 본 연구에서는 Poisson기법을 이용하여 지방부 4지 신호교차로의 사고예측모형을 개발하였고, 동시에 복합적인 인과관계를 증명하는데 다중변수관계를 포괄적으로 측정하여 탐색하는 구조방정식을 이용하여 사고모형을 개발하여 Poisson 모형의 결과값과 비교·분석하였다. Traffic accidents at signalized intersections have been increased annually so that it is required to examine the causation to reduce the accidents. However, the current existing accident models were developed mainly by using non-linear regression models such as Poisson methods. These non-linear regression methods lack to reveal the complicated causation for traffic accidents, though they are the right choice to study randomness and non-linearity of accidents. Therefore, it is required to utilize another statistical method to make up for the lack of the non-linear regression methods. This study developed accident prediction models for 4 legged signalized intersections with Poisson methods and compared them with structural equation models. This study used structural equation methods to reveal the complicated causation of traffic accidents, because the structural equation method has merits to explain more causational factors for accidents than others.

다항식 회귀분석을 이용한 전자저울의 비선형 특성 개선 연구

채규수 중소기업융합학회 2019 융합정보논문지 Vol.9 No.6

본 연구에서는 다항식 회귀분석(Polynomial regression analysis) 방법을 이용하여 비선형 특성을 갖는 전자저울 의 질량 추정 모델 개발이 이루어 졌다. 전자저울에 사용되는 로드셀의 출력 단자 전압을 기준 질량 추를 사용하여 직접 측정하였고 이 데이터를 이용하여 MS Office 엑셀의 행렬식 계산과 데이터 추세선 분석 기능을 이용하여 다항식 회귀 모델을 구하였다. 5kg까지 측정 가능한 로드셀 전자저울을 사용하여 100g단위로 질량을 측정하였고 다항식 회귀분석 (Multiple regression analysis) 모델을 구하였으며, 단순(1차), 2차, 3차 다항식 회귀분석에 대한 오차를 구하였다. 각 모델에 대한 회귀 방정식의 적합도 분석을 위해 결정계수(Coefficient of determination)를 제시하여 추정 질량과 측정 데이터와의 상관관계를 나타내었다. 본 연구에서 제안하는 3차 다항식 모델을 이용하여 추정 값의 표준편차가 10g, 결정계 수 1.0으로 상당히 정확한 모델을 얻었다. 본 연구에 사용된 선형 회귀 분석 이론을 바탕으로 최근 인공지능 분야에서 많이 사용되고 있는 로지스틱 회귀 분석(Logistic regression analysis)을 활용하여 기상예측, 신약개발, 경제지표 분석 등의 분야에 대한 다양한 연구를 수행할 수 있을 것으로 생각된다. In this study, the development of a weight estimation model of electronic scale with nonlinear characteristics is presented using polynomial regression analysis. The output voltage of the load cell was measured directly using the reference mass. And a polynomial regression model was obtained using the matrix and curve fitting function of MS Office Excel. The weight was measured in 100g units using a load cell electronic scale measuring up to 5kg and the polynomial regression model was obtained. The error was calculated for simple(1st), 2nd and 3rd order polynomial regression. To analyze the suitability of the regression function for each model, the coefficient of determination was presented to indicate the correlation between the estimated mass and the measured data. Using the third order polynomial model proposed here, a very accurate model was obtained with a standard deviation of 10g and the determinant coefficient of 1.0. Based on the theory of multi regression model presented here, it can be used in various statistical researches such as weather forecast, new drug development and economic indicators analysis using logistic regression analysis, which has been widely used in artificial intelligence fields.

실질 원화 환율의 예측 연구

김봉한(Bonghan Kim) 한국경제발전학회 2007 經濟發展硏究 Vol.13 No.1

  본 연구에서는 실질환율이 비선형 평균회귀의 특성을 보유한다는 경제이론에 기초하여 원화의 실질환율을 실증분석하였다. Park and Shintani(2005)의 비선형 자기회귀방법을 실증분석 방법으로 사용했는데, 본 연구에서 얻은 주요한 실증분석결과는 다음과 같다.<BR>  첫째, 선형단위근검정법으로는 원/달러 및 원/엔 실질환율의 시계열에 단위근이 존재한다는 가설을 기각할 수 없었다. 둘째, Park and Shintani(2005)의 비선형단위근검정법인 inf-?검정법으로는 단위근을 비선형 평균회귀모형으로 기각하였다. 이러한 결과는 비선형 평균회귀모형을 이용하면 원화 실질환율에 대한 예측력을 제고할 수 있다는 점을 함축한다. 셋째, 비선형 평균회귀모형의 추정결과를 이용해서 충격반응함수를 추정하였는데, 원화의 실질환율에 비선형성이 존재한다는 것을 입증하는 결과를 얻었다. 넷째, 대표적 비선형평균회귀모형인 ESTAR모형을 사용해서 원화의 실질환율의 표본외 예측분석을 실시하였는데, 원/달러 및 원/엔 실질환율 모두 6, 9 및 12개월의 예측범위에서 ESTAR모형의 예측이 임의행보의 예측 보다 정확하다는 것이 통계적으로 유의적이라는 결과를 얻었다   We determined nonlinear mean-reverting tendencies in Korean won real exchange rates by applying the newly developed nonlinear unit -root test by Park and Shintani (2005). First, we found that Korean won real exchange rates in terms of US dollar and Japanese yen turned out to be stationary. We found that the mean-reverting process could be well described by the ESTAR model, rather than the DTAR or DLSTAR model. As the ESTAR model shows smooth nonlinear movement toward its equilibrium value, this finding may imply that Korean won real exchange rates move with smooth nonlinear mean-reverting behavior toward their equilibrium values. To test the null hypothesis that the forecasts from the random walk and the ESTAR models are equally accurate, we use Diebold and Mariano"s (1995) test statistic. The forecasts generated by the ESTAR model beat the random walk model at the 6, 9, and 12- month horizons. Moreover, the forecast accuracy increases sharply as the forecast horizon grows. These results may imply that in the short run, the ESTAR model cannot fully catch the dynamics of Korean won real exchange rates.

광양지역 해성점토의 물리적 특성 분석

허열(Heo Yol),권선욱(Kwan Seonwok),강석범(Gang Seokberm),박성훈(Park Seonghoon) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.12

우리나라 서, 남해안은 정규압밀 또는 약간 과압밀된 연약 점토층이 널리 분포하고 있다. 이러한 연약지반의 효율적이고 경제적인 설계와 시공을 위해서는 사전에 지반공학적 및 점토의 물리적 특성을 상세히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 한반도 남해안 광양지역 해성점토에 대하여 자연함수비, 비중, 전체단위중량, 초기간극비, 액성한계, 소성한계, 활성도의 물리적 특성을 파악하고 토질정수간의 물리적 특성의 상관성을 규명하였다. 분석을 위하여 비교적 신뢰성이 크다고 볼 수 있는 대형 항만공 사용 최근자료를 수집하여 이용하였다. 상관관계분석에서 선형회귀분석과 비선형회귀분석을 통하여 최적의 값을 도출하였다. 본 분석에 사용된 통계 소프트웨어는 SPSS(Version10.0)을 이용하였다. 분석결과 물리적 토질정수 사이의 선형및 비선형 회귀분석결과 함수비와 초기간극비의 상관성이 가장 큰 것으로 나타났으며 선형 및 누승형 회귀분석에서 동일한 결정계수를 나타내 주고 있다. 기타 다른 정수사이의 상관성은 누승식 및 지수승식 형태의 비선형 회귀분석이 선형회귀분석보다 양호한 상관성을 보여주고 있다. Normally consolidated and slightly overconsolidated soft clay layer is widely distributed in the south coast of Korea. To ensure the efficient and economical construction design of any structure to be built on this soft soil, exhaustive studies related to geotechnical and physical engineering properties are required. In this study, the relationship of the physical properties of southern Gwangyang marine clay in the Korea Peninsula were examined, including natural water content, specific gravity, total unit weight, initial void ratio, liquid limit, plastic limit, and physical properties of activity and soil parameters. For the parameter relationship analysis, the latest relatively reliable data on the large harbor construction work were used, optimum values were deducted with linear regression and non-linear regression between soil parameters, water content or initial void ratio appears to be very large. Moreover, in the linear and involution pattern regression, equal coefficient of determination appeared. The relationship of the different parameters was shown to be excellent in the non-linear regression of involution equation and exponential equation pattern compared with the findings of linear regression analysis.

해성점토의 토질정수 상관성 분석

허열(Heo Yol),윤석현(Yun Seokhyun),정근채(Jung Keunchae),오승탁(Oh Seungtak) 한국지반환경공학회 2008 한국지반환경공학회논문집 Vol.9 No.4

우리나라 서, 남해안은 정규압밀 또는 약간 과압밀된 연약 점성토층이 널리 분포하고 있다. 이러한 연약지반의 효율적이고 경제적인 설계와 시공을 위해서는 사전에 공학적 특성을 상세히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 한반도 남해안 해성점토에 대하여 자연함수비, 비중, 전체단위중량, 초기간극비, 액성한계, 소성한계, 활성도의 물리적 특성을 파악하고 토질정수간의 상관성을 규명하였다. 분석을 위하여 비교적 신뢰성이 크다고 볼 수 있는 대형 항만공사용 최근자료를 수집하여 이용하였다. 상관관계분석에서 선형회귀분석과 비선형회귀분석을 통하여 최적의 값을 도출하였다. 본 분석에 사용된 통계 소프트웨어는 SPSS(Version10.0)을 이용하였다. 분석결과 토질정수 사이의 선형및 비선형 회귀분석결과 함수비와 초기간극비의 상관성이 가장 큰 것으로 나타났으며 선형 및 누승형 회귀분석에서 동일한 결정계수를 나타내 주고 있다. 기타 다른 정수사이의 상관성은 누승식 및 지수승식 형태의 비선형 회귀분석이 선형회귀분석보다 양호한 상관성을 보여주고 있다. Normally consolidated and slightly overconsolidated soft clay layer is widely distributed in the south coast of Korea. To ensure the efficient and economical construction design of any structure to be built on this soft soil, exhaustive studies are required related to geotechnical engineering properties. In this study, the relationship of the physical properties of southern marine clay in the Korea Peninsula were examined, including natural water content, specific gravity, total unit weight, initial void ratio, liquid limit, plastic limit, and physical properties of activity and soil parameters. For the parameter relationship analysis, the latest relatively reliable data on the large harbor construction work were used, optimum values were deducted with linear regression and non-linear regression between soil parameters, water content or initial void ratio appears to be very large. Moreover, in the linear and involution pattern regression, equal coefficient of determination appeared. The relationship of the different parameters was shown to be excellent in the non-linear regression of involution equation and exponential equation pattern compared with the findings of linear regression analysis.

고추 생산량 예측을 위한 환경요인과 생육요인 및 관수시설유무에 대한 고찰

강소라(So Ra Kang),조완현(Wanhyun Cho),나명환(Myung-Hwan Na),최돈우(Don Woo Choi) 한국자료분석학회 2020 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.22 No.1

우리나라에서 고추는 필수적인 조미료로 사용되고 있고, 가장 부가가치가 높은 채소 작물로 간주된다. 이런 이유로 고추를 재배하는 농가에서는 고추의 생산량을 향상시킬 수 있는 재배방법에 큰 관심을 갖는다. 최근 생산현황을 살펴보면 고추는 주로 노지에서 재배하기 때문에 고추의 생산량이 여러 가지 환경요인들과 생육요인들에 많은 영향을 받고 있다. 이에 생육품질에 영향을 주는 환경요인을 규명하고, 생리적인 특성을 고려하여 생산량을 최대로 할 수 있는 고추재배와 관리에 대한 최적기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서 우리는 재배환경과 생육요인들에 따라 고추의 수확 개체수와 수확 무게가 어떻게 달라지는가를 파악할 수 있는 상관분석을 실시한다. 또한 선형 회귀분석과 비선형 회귀분석을 통해 고추의 수확 개체수와 수확 무게에 유의적인 영향을 미치는 환경요인들과 생육요인들을 알아내고자 한다. 끝으로 관수유무시설여부를 추가한 모형과 추가하지 않은 모형을 비교하였다. 이를 통해 고추의 생산성과 생육품질을 최대로 향상시킬 수 있는 재배관리전략을 제시하였다. 앞으로 세부적인 관수량 조절과 시기별 영향력을 고려한 분석을 수행하여 더 좋은 결과를 얻을 것으로 기대된다. In Korea, pepper is used as an essential seasoning and is irrigated as the most valuable vegetable crop. For this reason, farmers growing peppers are interested in a growing method that can improve the production of peppers. Looking at the recent production status, since the pepper is mainly grown in the open field, the production of pepper is affected by various environmental factors and growth factors. Therefore, it is necessary to identify the environmental factors affecting the growth quality, and considering the physiological characteristics, optimal technology for pepper cultivation and management that can maximize the yield is required. Therefore, in this study, we carry out a correlation analysis to understand how the number of harvested peppers and the weight of peppers differ depending on the cultivation environment and growth factors. In addition, through the linear regression analysis and nonlinear regression analysis, the environmental factors and growth variables that have a significant effect on the number and weight of harvested peppers are investigated. Finally, the model with and without watering facilities was compared. Through this, a cultivation management strategy was suggested to maximize the productivity and growth quality of pepper.

비선형 회귀분석에서 종속변수의 변환에 관한 연구

이성용,이정환,황명진 통계청 2007 통계연구 Vol.12 No.2

This study discusses the need of transformation(especially, of dependent variable) when the relation between dependent variable and independent variable(s). When the dependent variable are not normally or symmetrically distributed, it can be transformed to distribute normally or symmetrically using the equation of power transformation. Transformation is especially useful when the sample sizes are small. This study has analyzed the utility of transformation using the data of infant mortality rates, GNP, GINI index, and the enrollment rates of women in primary school at about 50 countries during 1970s and 1980s. Based on our results of 1980 data, when the dependent variable(infant mortality rate) is transformed R2 is increased and the coefficient of GNP becomes significant at the level of p=0.01, even though that coefficient is not significant at the level of p=0.05 in the statistical model of the raw dependent variable. Also, the standardized coefficients has been changed when the dependent variable is transformed. In addition, comparing with the results of two periods data, after the socioeconomic development reached at some level, the effect of socioeconomic development on the infant mortality rates have been declining while the effect of social inequality increasing. 이 연구는 회귀분석에서 종속변수와 독립변수(들) 간의 관계가 선형이 아니라 비선형일 때 종속변수의 변환 필요성을 논의한다. 종속변수가 정규적 혹은 대칭적으로 분포되지 않았을 때, 연구자는 복스와 콕스(Box and Cox, 1964)의 역변환 공식을 이용하여 종속변수가 대칭적인 분포를 갖도록 변환시킬 필요가 있다. 변환은 표본의 크기가 작을 때 특히 유용하다. 이 연구는 1970년대와 1980년대 약 50개국에서 수집된 영아사망률, 일인당국민총소득, 소득불평등, 그리고 여성의 초등학교 취학률 변수들을 이용하여 종속변수(영아사망률)의 변환이 가지는 유용성을 분석하였다. 분석결과, 1980년대 자료 분석에서 다중회귀계수(R2)가 증가되었고 또 변환되지 않은 회귀분석에서 일인당 국민총소득은 0.05수준에서 유의하지 않았지만 변환된 회귀분석에서는 유의하게 되었다. 표준화된 회귀계수들도 종속변수를 변환시킨 결과 다르게 나타났다. 게다가 두 시기의 자료 분석결과를 비교함으로써, 영아사망률에 미치는 사회경제적 발달의 영향력은 어느 수준을 넘어가면 감소하는 반면 사회경제적 불평등의 영향력은 증가한다는 사실을 발견하였다.

비선형회귀분석을 위한 통계소프트웨어 NLIN2000

강근석,심규호 한국통계학회 2004 응용통계연구 Vol.17 No.1

Window환경 하에서 사용이 간편하면서도 다양한 통계량을 제공하는 비선형회귀분석을 위 한 통계소프트웨어 NLIN2000을 소개한다. 기존의 DOS용 프로그램을 업그레이드한 것으로 다른 통계 팩키지들에 비하여 모형식의 설정 및 적합과정이 간편하고, 모형식 저장 및 삭제, 모형식 형태 보기 등의 기능을 제공한다. NLIN2000은 비선형회귀분석에 대한 통계적 이론을 연구하는 통계전공자들에게 필수적인 각종 통계량을 제공해줄 뿐만 아니라, 실제 현장에서 비선형모형을 사용하여 분석하는 다른 학문분야의 연구자들에게도 유용하게 사용될 수 있다. A statistical software for nonlinear regression analysis, NLIN2000, is introduced. This software, operated tinder the Window systems, has many user-friendly functions and Provides various statistics. As an upgraded version of the Previous Program operated under the DOS system, NLIN2000 provides easier steps for model specification and fitting process than any other statistical packages. Also it has a database system for model functions which has addition and deletion options. While it can be a useful research tool for statisticians, NLIN2000 can be used practically also by researchers in many other scientific fields, who needs nonlinear regression analysis for their study.

성역할 정체감과 청소년 비행의 관계; 사회통제이론의 실증분석

임은희,서현숙 한국청소년학회 2007 청소년학연구 Vol.14 No.3

This study empirically examines the nonlinear relationship between gender role identification and juvenile delinquency, which was based on general strain theory. Data from the third-year wave interview of Korea Youth Panel Survey, which was conducted with 3,125 first-grade high school students selected through stratified multi-stage cluster sampling method, were analyzed. Polynomial regressions were performed, with addition of a quadratic term involving parental attachment in one equation model and a quadratic term involving teacher attachment in another. Juvenile delinquency among female students with gender role identification below average is observed to rise steeply as their identity decreases, whereas in the case of female students with high gender role identification had little relation to juvenile delinquency. Analyzed results support the general strain theory on delinquency, but measurement and operationalization of gender role identity remains as the limits of the research. The major findings of the study suggests that there was no significant linear relationships between gender role identification and juvenile delinquency, and that the effect of parental and teacher attachment on juvenile delinquency was nonlinear, which was predicted by general strain theory on delinquency. In cases of female students, a statistically significant non-linear relationship was observed between gender role identity and juvenile delinquency at a right-skewed non-linear regression model. The students with negative attachment to their parents were much more delinquent than positively attached ones, while neutral and positively attached students had similar levels of delinquency. The results for teacher attachment were similar to those for parental attachment. 이 연구는 청소년 비행에 대한 사회통제이론을 바탕으로 성역할 정체감과 청소년 비행의 관계를 실증적으로 분석하는 것이다. 연구대상은 한국청소년패널조사의 중2 패널 3년차 조사 자료를 분석하였는데, 제주도를 제외한 전국의 중학교 2학년 청소년들을 모집단으로 하여 층화다단계집략표집에 의해 표본으로 뽑힌 3,687명 중에서 3년차(2005년)의 추적조사가 가능했던 3,125명으로 하였다. 개인의 인구사회적 특성으로 가족의 구성형태, 가족 구성원의 월 평균소득을, 사회적 통제로는 부모애착, 교사애착, 친구애착, 진로설정과 관련된 전반적 생각, 여가 생활 만족도, 법 준수에 대한 신념을 조건변인으로 분석 모형에 포함시켜 비행에 대한 그 영향을 통제하였다. 비선형분석에서는 성역할 정체감에 대한 2차 방정식을 적용하여 비선형회귀분석을 하였다. 분석의 결과 남학생의 성역할 정체감과 청소년 비행간에는 통계적으로 유의한 선형의 관계가 나타났으나, 비선형의 관계에서는 통계적으로 유의하지 않았다. 반면 여학생의 성역할 정체감에 대한 청소년 비행은 비선형의 회귀모형에서 통계적으로 유의한 비선형의 관계가 나타났다. 비선형의 형태는 아래로 볼록한 비선형형태로 성역할 정체감의 수준이 평균이하의 낮은 수준에서 낮아짐에 따라 청소년 비행은 급속히 증가하다 성역할 정체감이 평균이하의 낮은 수준에서 다시 증가함에 따라 청소년 비행이 증가하나 성역할 정체감이 평균이하의 낮은 수준에서는 비슷한 비행의 경향을 보이고 있다. 이러한 분석결과는 성역할 정체감에 따라서 청소년 비행이 통계적으로 유의한 차이를 보이고 있으며, 여학생의 성역할 정체감이 비행에 영향을 미치는 비선형적 영향에 대한 사회통제이론의 주장을 지지하고 있다. 그러나 성역할 정체감의 측정과 관련한 조작적 정의의 문제는 여전히 연구의 제한점으로 남는다.