Прогнозирование спроса на такси

Описание проекта

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА:

Для сервиса такси построить модель прогнозирования количества заказов на следующий час.

Это позволит эффективно управлять ресурсами и привлекать большее количество таксистов в пиковые часы.

Целевой KPI - RMSE <= 48

---

ЛИЧНЫЕ ЦЕЛИ:

Научиться базовым принципам работы с временными рядами и определять их характеристики:

• cтационарность
• сезонность
• тренды

Испытать на практике возможности статистической автокорреляции PCAF и ACF, метод дифференцирования, а также познакомиться с возможностями бустера XGBoost.

Посмотреть проект

Новые навыки

✔️ Анализ и дифференцирование временных рядов ✔️ Upsampling

✔️ Исследование стационарности ✔️ Тест Дики — Фуллера

✔️ Автокорреляция и визуализация ACF& PACF ✔️ Сезонная декомпозиция

✔️ Генерация календарных и lag-признаков ✔️ rolling-window признаки

✔️ Модель XGBoost

Этапы исследования

Для достижения цели мы воспользовались разными подходами:

1. Провели детальный анализ динамики заказов и сезонности

2. Исследовали стационарность временного ряда:

   • Тест Дики-Фуллера
   • Сэмплирование и дифференцирование
   • Поиск закономерностей с помощью автокорреляции ACF

3. Сгенерировали признаки 3-х типов для SupervisedLearning:

   • Лаги
   • Календарные признаки
   • "Скользящие" статистики (rolling-window)

4. Для отбора признаков использовали:

   • Статистические графики с автокорреляцией PACF и ACF
   • FeatureImportance Линейной Регрессии и XGBoost

5. Провели анализ ошибок и выявили аномалии, что позволило улучшить результаты.

6. Визуализировали предсказания для оценки качества построенной модели

Также познакомились с возможностями XGBoost, который в текущем проекте показал большую устойчивость к overfitting, чем RandomForest.

Результат проекта

Мы успешно построили forecasting модель для предсказания спроса на такси в ближайший час.

Лучшие результаты на всех этапах показала Линейная Регрессия:

==> Кросс-валидация

• RMSE: 24.06 | MAE : 18.63 - обучающий датасет

• RMSE: 31.01 | MAE : 24.08 - валидационная выборка

==> Тест

• RMSE: 24.87 | MAE : 19.22 - обучающий датасет

• RMSE: 36.41 | MAE : 29.04 - тестовая выборка

Поставленный KPI с RMS <= 48 достигнут!

Возможности для развития проекта:

• Добавить в качестве признаков результаты дифференцирования
• Использовать для предсказаний готовые модели, например, fbpropet

Исходные данные

import pandas as pd

pd.set_option("display.max_colwidth", 500)
df = pd.read_csv("/datasets/toxic_comments.csv")

df.sample(5)

	datetime	num_orders
13640	2018-06-03 17:20:00	11
167	2018-03-02 03:50:00	21
24054	2018-08-15 01:00:00	51
8732	2018-04-30 15:20:00	9
24587	2018-08-18 17:50:00	11