（数量经济学专业论文）基于STAR模型的世界工业生产和伦铜期价关系研究.pdf

基于s t a r 模型的世界工业生产和伦铜期价关系研究 摘要 自1 8 7 7 年伦敦金属交易所( l m e ) 开始营业至今，金属铜的期货交易已 经有1 3 1 年的历史了，目前已经在世界金属期货交易中，甚至世界期货交易 中占据了重要的地位。 在这1 3 1 年的历史中，国内外众多学者利用各种的数理模型和计量方法， 在金属铜期货的定价模型，期铜价格的影响因素，期铜价格的波动和期铜价 格的运行规律方面进行了大量深入且富有成就的研究，得到了许多有意义的 结论。其中在关于世界经济和期铜价格之间的关系研究方面，以往的研究多 用国内生产总值或国民生产总值作为世界经济的变量，且只是从线性的角度 研究世界经济和期铜价格之间整体上的相关性和协动性，采集的数据样本也 多局限在欧美等经济发达国家和地区。其不足之处在于：首先，近年来，新 兴市场国家特别是中国经济的高速增长，其对铜的需求增量变化已经成为影 响世界铜供求格局的重要因素，因此若样本只局限于欧美等经济发达国家和 地区显然己缺乏代表性；其次，铜作为重要的工业生产原料，必然与组成世 界经济成分中的工业生产的关系最为密切，若只笼统的研究期铜价格与国内 生产总值或国民生产总值之间的关系，显然是缺乏合理性；最后，各种迹象 已经表明：期铜价格与世界经济之间的相关关系和协动性并不像线性模型描 述的那么简单，而是以一定的非线性形式表现出来的。 1 为弥补过往学者研究的不足，本文采用世界工业生产指数作为世界经济 的变量，采集了能长期涵盖世界经济总量约8 5 1 ：1 , f f 0 的3 6 个国家的数据( 尤 其包括了新兴市场国家的“金砖四国”和“v i s t a 五国”) ，样本具有较好 的代表性，并尝试建立了本世纪以来较热门的非线性的平滑转换自回归模型 ( s t a r ) 模型，建立的模型表明：伦铜期价与世界工业生产指数并不是呈现 简单的线性相关关系，而是具有一定的非线性，从而从更贴近现实的角度描 述和模拟了期铜价格和世界经济之间的这种非线性的相关关系，为管理者和 市场投资主体提供了更有价值的参考。 关键词：世界工业生产指数；伦铜期价；s t a r 模型 t h es t u d yo ft h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ew o r l d i n d u s t r i a l p r o d u c t i o na n dc o p p e r f u t u r ep r i c ei n l m eb a s e do ns t a rm o d e l a b s t r a c t s i n c et h el o n d o nm e t a le x c h a n g e ( l m e ) h a db e e ne s t a b l i s h e di n18 7 7 ， c o p p e rf u t u r et r a d i n gh a sb e e n 131 y e a r so fh i s t o r y ，i ta l w a y so c c u p i e s a n i m p o r t a n tp o s i t i o ni nt h ew o r l dm e t a lf u t u r ee x c h a n g e ，e v e ni nt h ef u t u r ee x c h a n g e i nt h ew o r l d i nt h i s131 一y e a rh is t o r y ，m a n ys c h o l a r sd o m e s t i ca n da b r o a du s e dm a n yk i n d s o fm a t h e m a t i c a lm o d e l sa n dm e a s u r e m e n tm e t h o d st os t u d yc o p p e rf u t u r ei nt h e p r i c i n gm o d e l ，t h ei m p a c tf a c t o r so fc o p p e rp r i c e sa n dt h ef l u c t u a t i o n so fc o p p e r p r i c e ，t h e ya c q u i r e dal a r g en u m b e ro ff r u i t f u la n dv a l u a b l ea c h i e v e m e n t s o nt h e r e l a t i o no ft h ew o r l de c o n o m ya n dc o p p e rp r i c e s ，p r e v i o u ss t u d i e su s e dg d po r g n pa sam e a s u r eo ft h ew o r l de c o n o m yv a r i a b l e s ，a n dt h e ys t u d i e dt h er e l a t i o n b e t w e e nt h ew o r l de c o n o m ya n dt h ec o p p e rp r i c eo n l yf r o mt h ep e r s p e c t i v eo f 3 l i n e a rm o d e l o nt h eo t h e rh a n d ，t h ec o l l e c t e ds a m p l e sw e r ea l s ol i m i t e di ne u r o p e ， t h eu n i t e ds t a t e sa n do t h e rd e v e l o p e dc o u n t r i e sa n dr e g i o n s t om a k eu pf o rt h e s ed e f i c i e n c i e so f p a s ts c h o l a r s ，t h i sp a p e r u s e st h ei n d e xo f w o r di n d u s t r i a lp r o d u c t i o na st h ew o r l de c o n o m yv a r i a b l e c o l l e c t e dd a t af r o m3 6 c o u n t r i e s ( p a r t i c u l a r l yi n c l u d i n gt h ee m e r g i n gm a r k e tc o u n t r i e s b r i c ”a n d ”v i s t a ) ，w h i c hl o n g t e r mc o v e ra b o u t8 5 o ft h e t o t a lw o r l de c o n o m y p r o p o r t i o n ，s ot h es a m p l ei sv e r yr e p r e s e n t a t i v e t r yt oe s t a b l i s ht h en o n l i n e a r r e g r e s s i o nm o d e l s t a rm o d e lw h i c hi sm o r ep o p u l a ri nt h i sc e n t u r y t h es t a r m o d e lw eh a v ee s t a b l i s h e di n d i c a t e st h a tt h er e l a t i o nb e t w e e nt h ec o p p e rf u t u r e p r i c e a n dt h ei n d e xo fw o r l di n d u s t r i a lp r o d u c t i o ni sn o ts i m p l el i n e a rb u t n o n l i n e a r t h u sw em o r ec l o s et od e s c r i b ea n ds i m u l a t et h en o n l i n e a rr e l a t i o n s h i p b e t w e e nc o p p e rf u t u r ep r i c ea n di n d e xo fw o r l di n d u s t r i a l p r o d u c t i o n t h e s e c o n c l u s i o n sp r o v i d em o r ev a l u a b l er e f e r e n c ef o r t h ei n v e s t o r sa n dm a n a g e r s k e y w o r d s ：t h ei n d e xo f w o r l di n d u s t r i a lp r o d u c t i o n ；c o p p e rf u t u r ep r i c ei n l m e ；s t a rm o d e l 4 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标 明。本人完全意识到本声明的法律和学术责任由本人承担。 学位论文作者签名： 妻：毽 日期：2 0 0 8 年1 2 月1 0 日 论文使用授权声明 本学位论文作者完全了解浙江工商大学有关保留、使用学位论文的规定，即：浙江工 商大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印，缩印或 扫描等复制手段保存，汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 学位论文作者签名：主建导师签名： 日期： 2 0 第一章引言 第一节本文的选题背景和现实意义 世界经济一体化和我国加入w t o ，使我国经济只益融入到全球经济大环境中去，在充 分利用国内外两个市场，两种资源的比较优势的同时，势必也要面临市场波动所带来的巨大 风险。寻求和主动使用避险工具，成为必然的需求。世界经济发展的历史证明：期货是最重 要，使用最广泛的风险管理工具。市场经济越发达，期货市场的作用就越重要。 我国正在成为“世界大工厂，虽然我国地大物博，铜的产量具世界前茅，但人均资 源占有量却较低，随着近年我国国民经济工业化和城市化进程的不断加快，我国铜的产量已 经远不能满足国内消费和加工的需要，需大量进口，因此，近年来，我国对铜的需求增量变 化已经成为影响世界铜供求格局的重要因素。 金属铜的国际定价过程中，期货市场的价格发现功能发挥了重要的作用。自1 8 7 7 年伦 敦金属交易所( u 旺) 开始营业至今，金属铜的期货交易已经有1 3 1 年的历史了。伦敦金属 交易所作为世界上最大的有色金属交易所，其交易价格和库存对世界范围的有色金属生产和 销售有着重要的影响，从本世纪初起，伦敦金属交易所开始发布其成交价格并被广泛作为世 界金属贸易的标准价格，至今，世界上全部铜产量的7 0 是按照伦敦金属交易所的正式牌价 为基准进行贸易的。 期货价格是一种在期货交易中形成的价格，是期货交易机制的核心要素，是期货市场 运行状况的反映。合理，有效的期货价格的形成，不仅对市场价格可以起到预期和先导作用， 弥补现货价格滞后性的不足，而且能够正确引导投资和套期保值，使社会资源实现有效的配 置。 因而，努力研究期铜的定价理论和价格运行规律，对于j 下确引导我国铜的生产和消费， 投资者资产的保值增值和争取金属铜的国际定价权，维护我国的应得利益和经济安全具有重 要的战略意义。 第二节综述期铜价格的研究文献 自从金属铜期货合约在伦敦金属交易所诞生以来，众多的学者和投资者对世界经济和 伦铜期价之间相互影响的规律进行了深入研究。另外，关于s t a r 模型的特征，发展和在 经济领域的应用方面，学者的研究成果也颇丰，本节将就这两个方面的内容做简要回顾和 进行相关评述。 一对世界经济与伦铜期价关系的初步研究 从理论上讲，期货价格是期货交易中由供给和需求决定的均衡价格，即未来市场上供 给和需求的均衡点决定的价格。但从理论和实践的结合上可以看出，期货价格的形成和变 动不但由供给和需求决定，而且还要受到其他因素的影响，如：经济因素( 主要是指经济 周期，货币供应量，利率，贴现率，汇率，宏观经济政策等。) ，政治因素( 例如：政变， 内战，罢工，大选，劳资纠纷等。) ，自然因素( 天气) ，交易者的心理和行为。其中经 济因素占有相当份量。 m i c h a e lb a r r o w 和g e o f f r e yh e a l ( m i c h a e lb a r r o w ，g e o f f r e yh e a l ，1 9 8 0 ) 认为如果市 场运作是相当有效的，那么各投资品的收益之间具有相当强的联系。在此理论基础上，作 者分析了利息率和金属价格波动之间的强相关性。 朱晋( 朱晋，2 0 0 4 ) 分别选取美国的商品价格指数( c i 氇) 作为商品市场的指标变量， 道琼斯工业股票价格平均数( d j i ) 作为资本市场的指标变量，美元指数作为外汇市场 的指标变量，以此来用商品市场，资本市场和外汇市场的重要指标变量作为解释变量来建 立期货价格多元模型，结果发现：当期的铜价在很大程度上受到前一期铜价的影响，商品 市场价格指数与铜价始终呈中度的正相关关系；由于对经济景气预期的引导作用，资本市 场的代表性指数一股票价格指数和期铜价格中短期呈j 下相关，又因为流动性效应，两者长 期呈弱的负相关；美元价格走势对伦敦三月铜的长期走势有负相关作用，由于伦敦铜用美 元标价，这种中长期较明显的负相关性有较重要的经济意义。 王晨( 王晨，2 0 0 4 ) 分析了从2 0 0 1 年以来，商品期货价格上涨的原因主要是：一方 面，国内外经济增长对商品需求增长的拉动，加之对通货膨胀的预期，直接导致商品期货 价格上涨；另一方面，美元持续走低导致人民币“挂钩”贬值而输入的，间接的导致商品 期货价格上涨。 高辉( 高辉，2 0 0 5 ) 利用无约束的多项式分布滞后模型，对中国货币供应量m 2 与沪 铜期货价格建立了三阶二次无约束的混合多项式分布滞后正负反馈模型。结果显示：沪铜 期价预测受其自身滞后2 个季度累积影响与货币供应量m 2 滞后3 个季度的累积影响。从 模型的各项综合评价指标看，我们所构建的沪铜期价关于货币供应量m 2 的无约束多项式 分布滞后正负反馈模型是拟合与预测效果相当良好的经济计量模型。 8 c a t h e r i n ek y r t s o u ，w a l t e rc l a b y s ( c a t h e r i n ek y r t s o u ，w a l t e rc l a b y s ，2 0 0 7 ) 利用二元 变量的噪声麦克一格拉斯过程( t h eb i v a r i a t en o i s ym a c k e y - g l a s sp r o c e s s ) 研究了伦敦金属交 易所的金属期货合约报价与美国通货膨胀的关系，发现两者存在显著正的非线性反馈关 系，并且这种关系是双向的。并解释到：因为商品价格最终会进入消费品价格指数，所以， 商品价格的上涨会导致消费者价格指数的上涨和通货膨胀率的上升；因为通货膨胀代表了 一种最大供给能力达到的状态，所以更多的需求增加也会导致商品价格的重新上升。 d h r i s t u v a r s a k e l i s ，c k y r t s o u ( d h r i s t u v a r s a k e l i s ，c k y r t s o u ，2 0 0 8 ) 采用非线性非对 称的因果关系检验方法，对美国的通货膨胀率，金属价格和股市价格的相关关系进行了研 究，发现：金属价格的上升和通货膨胀率的下降存在双向的因果关系。 在短期内，金属的供应量相对于价格通常被认为是缺乏弹性的，但金属的需求量却随 着经济周期内工业活动的变化而做出快速的反应，这种现象必然导致金属价格必然存在周 期性，且与经济周期有密切的联系。 g e o f f r e yh ；m o o r r ea ( g e o f f r e yh ；m o o r r ea ，1 9 8 8 ) 研究了哥伦比亚大学国际经济周 期研究中心编制的通货膨胀的月度领先指标和金属价格之间的关系，发现：在1 9 4 9 年到 1 9 8 6 年间，金属指数与反应经济周期状况的通货膨胀的领先指标具有良好的同向性。因而 这个通货膨胀的领先指标是预测金属价格短期趋势的一个非常好的工具。 e u g e n ef f a m a , k e n n e t hr f r e n c h ( e u g e n ef f a m a , k e n n e t hr f r e n c h ，19 8 8 ) 采用1 9 7 2 年到1 9 8 8 年美国的经济数据和伦敦金属交易所( l m e ) 日交易数据，研究了经济周期和伦 敦金属交易所的各金属期货价格行为的关系，研究结果发现：工业金属期货价格和现货价 格的变动与经济周期( b u s i n e s s c y c l e ) 具有密切的联系和规律，在经济周期的峰值 ( b u s i n e s s c y c l ep e a k ) 前后会出现工业金属期货价格和现货价格的急速上升和达到峰值后 的急速下降，例如：对于1 9 7 3 年1 1 月的经济周期峰值来说，所有的金属价格从1 9 7 2 年2 月到1 9 7 3 年1 1 月间急速上涨，并在1 9 7 4 年上半年达到最高点，其后，急速下降，其中 铜价格在1 9 7 4 年4 ，5 月份的价格是1 9 7 2 年2 月份价格的3 倍，但到1 9 7 4 年7 月，铜价 只有其最高点的5 0 9 6 了；同样，对于1 9 8 0 年2 月的经济周期峰值，金属铜的期现货价格在 经济周期峰值时的价格是1 9 7 8 年2 月的2 倍，到1 9 8 2 年7 月已经跌至其峰值时价格的4 0 ； 还发现：对于利率调整后的基差( t h ei n t e r e s t a d j u s t e db a s i s ) ，在经济周期的峰值附近，由 于工业金属的生产对需求冲击而做出的调整并不及时和灵敏，因此，当面临需求冲击时候， 库存下降，便利收益增加，致使，经利率调整后的基差是负的，并且现货价格的波动性要 比期货价格的波动性要大。 9 w c l a b y s ；a a c h o u c h ；m t e r r a z a ( w c l a b y s ；a a c h o u c h ；m t e r r a z a ，1 9 9 9 ) 同样 也认为由于金属的供给价格弹性很小，而金属的需求更多的随着经济周期的阶段变化而变 化，因而，金属的价格周期与经济周期具有密切的同步性。采集了伦敦金属交易所的铜， 铝，铅，锌，锡五种金属的期货合约报价和0 e c d 国家与经济周期密切相关的工业产值， 消费品价格指数，利率，股票价格指数和汇率变量数据，运用动态的因子分析方法，研究 了他们之间的相关关系，发现与经济周期相关的上述变量可以解释铜价7 1 的波动成分， 铝价4 1 的波动成分，铅价3 6 的波动成分，锌价5 2 的波动成分和锡价1 6 的波动成分； 其中，工业产值对金属价格的影响是最大的，而其他成分则影响很小，尤其是股票价格指 数对金属价格的影响最小。总之，通过研究研究0 e c d 国家的与经济周期密切相关的各宏 观经济变量与经济周期的关系，证明了国际经济周期与金属价格的密切相关性。 t h o m a ss c h n e e w e i s r i c h a r ds p u r g i n 和g e o r g ig e o r g i e w ( t h o m a ss c h n e e w e i s ，r i c h a r d s p u r g i n ，g e o r g ig e o r g i e w ，2 0 0 0 ) 研究发现贱金属的价格对与经济周期有密切联系的供给 和需求力量有明显的反应，并且这种反应有一定的滞后性，然而，随着美国之外的工业市 场在贱金属市场上的影响力的增强，经济全球化使这种关系的性质在2 0 世纪9 0 年代发生 了变化。研究还发现l m e x 与领先经济周期的股票市场指数有很低的同期相关性。 i m f ( i m f ，2 0 0 6 ) 在2 0 0 6 年9 月的w o r de c o n o m i co u ，r l o o k 中的报告“t h e b o o mi nn o n f u e lc o m m o d i t yp r i c e s ：c a n i tl a s t ? ”中，指出非燃料商品( 特 别是金属) 的价格有很强的经济周期效应，世界经济增长与实际金属价格年变化率的相关 程度约为5 0 9 6 ，而且几乎每一轮金属价格的上涨都与世界经济的强劲增长有着密切的联系。 c h i e n d 。u sb u r e a uo f m i n e s 对金属价格指数和经济周期间的关系进行了研究后，都 得出了金属价格指数周期与经济周期间具有密切的协同关系。 上述文献中，在关于世界经济和期铜价格之间的关系研究方面，多采用国内生产总值 或国民生产总值或发达国家和地区的利息率，股指，通货膨胀和货币供应量等作为世界经 济的变量，且只是从线性的角度研究世界经济和期铜价格之间整体上的相关性和协动性， 采集的数据样本也多局限在欧美等经济发达国家和地区。这样做的不足之处在于：首先， 近年来，新兴市场国家特别是中国经济的高速增长，其对铜的需求增量变化已经成为影响 世界铜供求格局的重要因素，因此若样本只局限于欧美等经济发达国家和地区显然已缺乏 代表性；其次，铜作为重要的工业生产原料，必然与组成世界经济成分中的工业生产的关 系最为密切，若只笼统的研究期铜价格与国内生产总值或国民生产总值之间的关系，显然 1 0 是缺乏合理性；最后，各种迹象已经表明：期铜价格与世界经济之间的相关关系和协动性 并不像线性模型描述的那么简单，而是以一定的非线性形式表现出来的。 二关于s t a r 模型及其应用的研究文献 2 0 世纪9 0 年代末以来，非线性时间序列模型两个主要的研究方向是混沌论模型( c h a o s m o d e l ) 和机制转换模型( s w i t c h i n gr e g i m em o d e l s ) ，而后者考虑了各种不同形式的机制转换 行为( s w i t c h i n gr e g i m eb e h a v i o r ) ，其有马尔可夫机制转换模型( m a r k o vs w i t c h i n gr e g i m e m o d e l , m s r ) ，门限自回归模型( t h r e s h o l da u t o r e g r e s s i o nm o d e l ，t a r ) 和平滑转换自回归模 型( s m o o t ht r a n s i t i o na u t o r e g r e s s i o n ，s t a r ) 三种最常见的机制转换模型组成。这三种的共性 在于考虑了各种不同形式的机制转换行为( s w i t c h i n gr e g i m eb e h a v i o r ) 但区别在于如何处理 机制转换结构中的信息。其中前两者都暗含了一个假定，某一特定时点，时间序列的运动方 式从一种机制跳跃到了另一种机制，同时这种跳跃是离散的；而在平滑转换自回归模型中， 两个机制之间的转换是逐渐发生的，是平滑的。 c w j g r a n g e r ；t t e r a s v i r t a ( c w j g r a n g e r ；t t e r a s v i r t a ，1 9 9 3 ) 在其1 9 9 3 年出版的 ( m o d e l i n gn o m i n e we c o n o m i cr e l a t i o n s h i p s ) ) 一书中，深入剖析了非线性建模的思想方法和 非线性时间序列的分析方法，并简要的介绍了平滑转换自回归方法的基本思路和关键环节。 v a n d i j k ( v a nd i j k ，1 9 9 9 ) 在其1 9 9 9 年出版的( ( s m o o t h t r a n s i t i o nm o d e l s ：e x t e n s i o n sa n d o u t l i e rr o b u s ti n f e r e n c e ) ) 一书中对平滑转换模型的性质特征，模型的非线性检验，参数的估 计，结果的诊断，模型的预测和结果的运用等各重要环节都做了细致的推导和说明，并对难 度较高的多机制平滑转换自回归模型( m u l t i p l e r e g i m es m o o t ht r a n s i t i o nm o d e l s ) ，时变平 滑转换自回归模型( t i m e - v a r y i n gs m o o t ht r a n s i t i o nm o d e l s ) 和多变量平滑转换模型 ( m u l t i v a r i a t es m o o t ht r a n s i t i o nm o d e l s ) 做了详细的介绍。 王俊，孔令夷( 王俊，孔令夷，2 0 0 6 ) 对平滑转换自回归模型( s t a r ) 及其特征，估 计的过程，其的一些延伸模型及其估计方法，平滑转换自回归模型( s t a r ) 的检验和在经 济学领域的应用范围进行了详细反而描述。 c w j g r a n g e r ；t t e r a s v i r t a ( c w j g r a n g e r ；t t e r a s v i r t a ，19 9 3 ) 对13 个o e c d 国家 的工业产量的对数指标，取其1 9 年到1 9 8 6 年的各季度的观测值，建立非线性的平滑转换自 回归模型( s t a r ) ，发现：对美国，比利时，加拿大，联邦德国和同本工业产量指数对数 的季度差分序列利用非线性的平滑转换自回归方法建模比线性更优，且美国，比利时，加拿 大，联邦德国的工业产量指数对数的季度差分序列用对数平滑转换自回归模型( l s t a r ) 比较 合适，而日本工业产量指数对数的季度差分序列用指数平滑转换自回归模型比较合适。与此 1 1 同时，还利用美国的真实g n p 和美国商务部先行指标的季度指数数据建立相应的平滑转换回 归模型，发现：建立的s t r 模型比线性具有更好的预测效果。 v a nd i j k ( v a nd i j k ，1 9 9 9 ) 对美国2 0 岁以上男性1 9 5 4 年1 月到1 9 9 8 年1 2 月的失业 率的月度数据利用非线性的平滑转换自回归模型进行了建模分析，发现：利用平滑转换自回 归模型的对数平滑转换自回归模型( l s t a r ) 建立的模型较为合适，且预测的平均平方误 差从1 阶预测值到1 2 阶预测值，分别比线性模型减少了l1 至j j3 0 以上。 d i c kv a n d i j k 和p h i l i ph a n sf r a n s e s ( d i c kv a nd i j k ：p h i l i ph a n sf r a n s e s ，19 9 7 ) 利用 平滑转换回归的延伸模型多机制的平滑转换模型( m u l t i p l e r e g i m es m o o t ht r a n s i t i o n m o d e l s ，m r s t a r ) ，对美国的真实g n p 进行了建模，其两个转换函数均为对数平滑转换形 式，其预测效果比线性和单机制的平滑转换回归模型更好。 江淑贞，陈秀淋( 江淑贞；陈秀淋，2 0 0 1 ) 利用平滑转换自回归模型( s t a r ) 检验了 日经2 2 5 指数期货与现货的关系，实证结果发现：日经2 2 5 指数期货与现货并不具有协整关 系，即：线性均衡关系不存在，但是却存在非线性关系。此外更进一步的发现：通过样本外 预测来比较两种模型的适合度，发现非线性模型在解释能力上高于线性模型和随机漫步模 型。 g i l l e sd u f r e n o t ；l a u r e n tm a t h i e u ；v a l e r i em i g n o n ；a n n ep e g u i n f e i s s o l l e ( g i l l e sd u f r e n o t ； l a u r e n tm a t h i e u ；v a l e r i em i g n o n ；a n n ep e g u i n f e i s s o l l e ，2 0 0 2 ) 利用1 9 7 9 年到1 9 9 9 年间欧元 的真实汇率数据，建立了指数平滑自回归模型( e s t a r ) ，发现：欧元真实汇率在向其长 期均衡汇率调整的时候呈现一种非线性动态调整的模式。 d i l e m y i l d i r i m ( d i l e my i l d i r i m ，2 0 0 4 ) 利用非线性的平滑转换自回归模型，研究了土 耳其的货币“里拉”，及其兑美元和英镑的名义汇率，发现对“里拉”，及其兑美元和英镑 的名义汇率建立的指数平滑转换自回归模型比线性模型有更好的模拟效果。 赵进文，闵捷( 赵进文；闵捷，2 0 0 5 ) 采用平滑转换回归模型( l s t r ) 和l m 统计量， 对我国货币政策的操作效果的非对称性进行了实证检验，研究结果表明：在1 9 9 3 年第l 季 度到2 0 0 4 年第2 季度期间，我国货币政策具有显著的非线性特征，表现出明显的非对称性， 从而支持了紧缩性货币政策与扩张性货币政策在抑制经济过热和治理经济衰退的效果上存 在极大的差异。 谢赤，戴克维，刘潭秋( 谢赤；戴克维；刘潭秋，2 0 0 5 ) 应用平滑转换自回归模型( s 吖汰) 来揭示人民币实际汇率的动态行为。研究发现：以对数函数( 1 0 9 i s t i c ) 作为转换函数的s t a r 模型能很好的描述人民币实际汇率的行为，从而表明在存在两种不同的制度下，人民币实 际汇率表现出不同的动态特征，且在两个不同制度之间的转换是迅速的。 颜佳欣，吴致宁( 颜佳欣；吴致宁，中华民国1 9 9 5 ) 以货币供应量，消费者物价指数， 工业生产指数，利率和汇率为解释变量，分别建立了以台湾，日本和韩国的股价指数报酬 率为被解释变量的线性模型，对数平滑转换模型( l s t a r ) 和指数平滑转换模型( e s t a r ) ， 研究发现：在模型的解释能力和预测能力上，台湾，日本和韩国的l s t a r ，e s t a r 模型皆 优于线性模型，即：表示台湾，日本，韩国的股价指数收益率皆具有非线性的调整特性。 王少平，彭方平( 王少平；彭方平，2 0 0 6 ) 采用指数平滑转换自回归模型( e s t a r ) 对我国通货膨胀的非线性调节和通胀与通缩的非线性转换进行了实证研究，结果表明：我 国通货膨胀具有显著的非线性调节，通胀与通缩的转换具有显著的非线性指数转换的特 征，这种转换发生在滞后二期，转换速度非常快；由于临界水平为3 3 个百分点，表明我 国通货膨胀在3 左右的水平上处于非稳定运行状态；总体上基本揭示了我国通货膨胀的动 态随机周期行为特征。 d a n i e lb u n c i c ( d a n i e lb u n c i c ，2 0 0 7 ) 对美元兑英镑( d o l l a r - s t e r l i n g ) ，美元兑法郎 ( d o l l a r - f r a n c ) 。美元兑马克( d o l l a r - m a r k ) ，美元兑日元( d o l l a r - y e n ) 数据，建立了 非线性的指数平滑转换自回归模型( e s t a r ) ，和线性模型对比后，其各项指标均比较 优秀。 由上述文献可知：平滑转换自回归模型在研究变量间的关系和模拟经济现实方面具 有很高的应用价值。 第三节本文的研究思路和研究方法 本文首先通过模型的非线性检验，检验伦铜期价序列的循环波动成分和世界工业生产 指数序列的循环波动成分之间的相关关系是否存在非线性关系：在拒绝了模型的线性原假 设后，即：在证明了伦铜期价序列的循环波动成分和世界工业生产指数序列的循环波动成 分之间存在非线性关系后，再通过建立非线性的平滑转换自回归模型( s t a r ) ，来详细 描述伦铜期价序列的循环波动成分和世界工业生产指数序列的循坏波动成分之间存在的 非线性关系，并阐发所建立的非线性的平滑转换自回归模型( s t a r ) 的经济意义，以为 广大投资主体提供投资参考。 本文的主要步骤如下： 第一步：对平滑转换自回归模型( s t a r ) 的一般特征，使用范围，模型的非线性检 验，转换变量的选取，转换函数形式的选取和模型的估计方法进行详细的阐述。 1 3 第二步：对变量数据进行预处理，包括：季节调整，趋势分解。并对处理过的变量进 行平稳性检验。 第三步：建立线性的分布滞后模型，并在此基础上进行模型的非线性检验。 第四步：在拒绝线性的原假设后，选择最优的转换变量和合适的转换函数的具体形式。 第五步：建立并估计平滑转换自回归模型( s t a r ) ，进行必要的预测能力评价以及 经济意义解释。 第五步：本文结论。 第四节本文的难点和可能的创新点 本文可能的创新点包括以下两个方面： 第一以往学者在研究伦铜期价和世界经济之间的关系时，多采用国内生产总值 ( g d p ) 和国民生产总值( g n p ) 来代表宏观经济总量。但是正像w c l a b y s ；a a c h o u c h ； m t e r r a z a ( w c l a b y s ；a a c h o u c h ；m t e r r a z a ，19 9 9 ) 等研究的一样，在组成世界经济 的各成分中，工业生产活动对期铜的价格影响最大。所以，本文采用世界工业生产指数来 代表世界经济变量，这比简单的采用国内生产总值( g d p ) 和国民生产总值( g n p ) 来代 表宏观经济总量更能符合经济现实和使建立的模型取得更好的拟合效果，且采集的样本数 据具有较好的代表性。 第二本文采用平滑转换自回归模型( s t a r ) 来建立非线性模型，描述伦铜期价序 列的循环波动成分和世界工业生产指数序列的循环波动成分之间的非线性关系。平滑转换 自回归模型( s n 姣) 是一种非线性模型，在机制转换的三个模型( 马尔可夫机制转换模 型( m a r k o vs w i t c h i n gr e g i m em o d e l ，m s r ) ，门限自回归模型( t h r e s h o l da u t o r e g r e s s i o n m o d e l ，t a r ) 和平滑转换自回归模型( s m o o t ht r a n s i t i o na u t o r e g r e s s i o n ，s t a r ) ) 中，平滑 转换自回归模型( s t a r ) 在经济研究中最能模拟经济现实和突发性经济政策，这也使其 成为了2 0 0 0 年以来国外计量经济学i j 沿领域追踪的热点。 本文的主要难点是：平滑转换自回归模型( s t a r ) 估计过程中模拟计算程序的编写。 第二章平滑转换自回归模型 时问序列分析是对随着时问变化所得观察值的研究，它是计量经济学的一个重要分 支，它对经济学研究的贡献是革命性的，克莱夫格兰杰( c l i v eg r a n g e r ) 和罗伯特恩 格尔( r o b e r te n g l e ) 因为在处理“时间序列”变量方法上取得的重大突破分享了2 0 0 3 年 诺贝尔经济学奖。但时间序列分析从其起源直至2 0 世纪7 0 年代末，一直被线性的假设所 主导，几乎所有的时间序列模型都是线性的。尽管在许多实际应用中，线性模型一般来讲 是基本可行的，但在7 0 年代后期，人们越来越清楚的认识到线性模型的诸多缺陷和局限 性，而非线性模型较好的解决了这些问题。特别是1 9 8 9 年，h a m i l t o n ( h a m i l t o n ，1 9 8 9 ) 运用马尔可夫转换模型( m a r k o vs w i t c h i n gm o d e l ) 分析了美国g d p 增长率变化的论文发 表以后，人们对非线性时间序列模型的兴趣空前高涨，非线性时间序列模型开始广泛地应 用于经济计量，风险管理，财务分析等经济学领域。 2 0 世纪9 0 年代末以来，非线性时间序列模型两个主要的研究方向是混沌论模型 ( c h a o sm o d e l ) 和机制转换模型( s w i t c h i n gr e g i m em o d e l s ) ，而后者考虑了各种不同形式 的机制转换行为( s w i t c h i n gr e g i m eb e h a v i o r ) ，其有马尔可夫机制转换模型( m a r k o v s w i t c h i n gr e g i m em o d e l ，m s r ) ，f - j 限自回归模型( t h r e s h o l da u t o r e g r e s s i o nm o d e l ，t a r ) 和 平滑转换自回归模型( s m o o t ht r a n s i t i o na u t o r e g r e s s i o n ，s t a r ) 三种最常见的机制转换模型 组成。这三种的共性在于考虑了各种不同形式的机制转换行为( s w i t c h i n g r e g i m eb e h a v i o r ) 但区别在于如何处理机制转换结构中的信息。其中前两者都暗含了一个假定，某一特定时 点，时间序列的运动方式从一种机制跳跃到了另一种机制，同时这种跳跃是离散的；而在 平滑转换自回归模型中，两个机制之间的转换是逐渐发生的，是平滑的。 典型的马尔可夫机制转换模型( m s r ) 假定转换( s w i t c h i n g ) 由外生的不可观测的马 尔可夫链( m a r k o vc h a i n ) 决定，这里没有对机制变化发生的原因以及这些变化的时间做 出解释；f - j 限自回归模型( t a r ) 允许机制变化是内生的，其中，变量决定了机制转换是 可观测的，但是引起机制转换的门限却是不可直接观测的，转换机制是离散的；而平滑转 换自回归模型( s t a r ) 可以使在两个极端机制之间的变化成为平滑或逐渐的变化。 在非线性时间序列的三种机制转换模型( s w i t c h i n gr e g i m em o d e l s ) 中，马尔可夫机 制转换模型( m a r k o vs w i t c h i n gr e g i m em o d e l ，m s r ) 和门限自回归模型( t h r e s h o l d a u t o r e g r e s s i o nm o d e l t a r ) 都暗含了一个假定，某一特定的时点，时间序列的运动方式从 一种机制( r e g i m e ) 跳跃到了另一种机制，同时这种跳跃是离散的。但在实际生活中，有 1 5 些机制饿转换并不是离散跳跃的，而是一个连续的，逐渐变化的过程。如在经济周期中， 经济并不是突然从萧条期跳跃到繁荣期的，而往往经历一个从萧条中逐渐复苏的过程。另 一个例子是政府对经济的干预，政府出台新政策的效应一般都存在着时滞，而有些政策的 效果很难马上完全体现出来，因而经济很难从衰退期直接跳跃到繁荣期。同时政府出台的 政策也会在不同使其有强弱之分，比如，当经济处于深度萧条时期，政府往往会采取轻度 萧条时期强烈得多的政策以刺激经济增长。同样的，股市或汇市的反转也不会一蹴而就， 政府的调控政策往往需要一段时间才能产生效果，或者由于政府出台了强烈的政策导致股 市或汇市从深度低谷中以爆发的速度迅速上升，这种爆发的速度会比股市从轻度低谷中恢 复的速度快的多。因此，平滑转换自回归模型( s t a r ) 在经济研究中最易模拟经济现实 和突发性经济政策，这也使其成为了2 0 0 0 年以来国外计量经济学前沿领域追踪的热点。 第一节平滑转换自回归模型的描述 一平滑转换自回归模型的一般特征 一般来讲，两机制的单变量平滑转换自回归模型( u n i v a r i a t es t a r ) 可视为两个线性 变量自回归过程( 1 i n e a ra rp r o c e s s e s ) 的加权平均。权数由某个分布函数来确定，同时两 个机制之间的转换过程由某个转换变量控制。其一般表示如下： z = 破一( 1 一g ( s ，c ) ) + 唬五g ( 墨，c ) + 专 ( 2 1 ) 或者 z = 珐z + ( 欢一西) 一g ( 墨，0 + 参 ( 2 2 ) 其中r 为所要研究的时间序列，墨= ( 1 ，z 中r 书r p ，