Forecast reconciliation is a post-forecasting process that involves transforming a set of incoherent forecasts into coherent forecasts which satisfy a given set of linear constraints for a multivariate time series. In this paper we extend the current state-of-the-art cross-sectional probabilistic forecast reconciliation approach to encompass a cross-temporal framework, where temporal constraints are also applied. Our proposed methodology employs both parametric Gaussian and non-parametric bootstrap approaches to draw samples from an incoherent cross-temporal distribution. To improve the estimation of the forecast error covariance matrix, we propose using multi-step residuals, especially in the time dimension where the usual one-step residuals fail. To address high-dimensionality issues, we present four alternatives for the covariance matrix, where we exploit the two-fold nature (cross-sectional and temporal) of the cross-temporal structure, and introduce the idea of overlapping residuals. We assess the effectiveness of the proposed cross-temporal reconciliation approaches through a simulation study that investigates their theoretical and empirical properties and two empirical forecasting experiments, using the Australian GDP and the Australian Tourism Demand datasets. For both applications, the optimal cross-temporal reconciliation approaches significantly outperform the incoherent base forecasts in terms of the Continuous Ranked Probability Score and the Energy Score. Overall, our study expands and unifies the notation for cross-sectional, temporal and cross-temporal reconciliation, thus extending and deepening the probabilistic cross-temporal framework. The results highlight the potential of the proposed cross-temporal forecast reconciliation methods in improving the accuracy of probabilistic forecasting models.


翻译:预测协调是一种后预测过程,涉及将一组不连贯的预测转换为一致的预测,满足多变量时间序列的给定线性约束。本文将当前最先进的横截面概率预测协调方法扩展到横、纵时框架中,其也适用于时间约束。我们的方法使用参数正态和非参数bootstrap方法,从不连贯的交叉时间分布中抽取样本。为了提高预测误差协方差矩阵的估计,我们建议使用多步残差,特别是在时间维度中一步残差无法满足需求的情况。为了解决高维问题,我们提出了四种协方差矩阵的替代方案,在利用交叉时间结构的双重本质(横截面和时间)的基础上,引入了重叠残差的思想。我们通过模拟研究和两个实证预测实验来评估所建议的交叉时间协调方法的有效性,并分析其理论和实证方面的性质。实证数据集包括澳大利亚GDP和澳大利亚旅游需求数据集。对于两个实际应用,最佳的交叉时间协调方法在连续排名概率得分和能量得分方面都明显优于不连贯的原始预测。总的来说,本研究扩展和统一了横截面、时间和交叉时间协调的符号法,从而扩展和深化了概率交叉时间框架。研究结果强调了所建议的交叉时间预测协调方法在提高概率预测模型的准确性方面的潜力。

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