Frequency analysis of time series using Fourier transform

Thesis title: Frekvenční analýza časových řad s využitím Fourierovy transformace
Author: Spilková, Anna
Thesis type: Bakalářská práce
Supervisor: Horníček, Jaroslav
Opponents: Koudelka, Jiří
Thesis language: Česky
Abstract:
Tato bakalářská práce se zabývá dekompozicí časové řady teplot v České republice pomocí Fourierovy transformace. Práce představuje detailní popis aplikace analýzy ve frekvenční doméně a porovnává tento přístup s tradičnějším přístupem v doméně časové. Představuje tedy srovnání přístupu založeného na rozkladu časové řady na elementární funkce sinus a cosinus s metodou klouzavých průměrů. Pochopení této problematiky slouží jako základ pro chápání složitějších a robustnějších metod jako je například Waveletová transformace. Práce sleduje několik cílů. Hlavním cílem je pomocí Fourierovy transformace analyzovat data o průměrné teplotě vzduchu z dlouhodobého měření na meteorologické stanici v České republice. Výsledky tohoto přístupu jsou následně porovnány s analýzou dat v časové doméně. Ukazuje se, že užití Fourierovy transformace umožňuje získat přesnější výsledky oproti klasické metodě klouzavých průměrů, a to především díky možnosti nastavit konkrétní filtrovanou frekvenci. V práci je metoda Fourierovy transformace nejprve teoreticky popsána, následně představena na ukázkových datech v podobě rychlé Fourierovy transformace v prostředí R. Takové ukázky slouží ke snadnému pochopení relativně složitých teoretických principů.
Keywords: časová řada; Fourierova transformace; rychlá Fourierova transformace; filtrování frekvencí
Thesis title: Frequency analysis of time series using Fourier transform
Author: Spilková, Anna
Thesis type: Bachelor thesis
Supervisor: Horníček, Jaroslav
Opponents: Koudelka, Jiří
Thesis language: Česky
Abstract:
This bachelor’s thesis focuses on the decomposition of a temperature time series in the Czech Republic using the Fourier transform. The thesis provides a detailed description of the application of frequency-domain analysis and compares this approach with the more traditional time-domain methods. Specifically, it contrasts the method based on decomposing a time series into elementary sine and cosine functions with the method of moving averages. Understanding this approach serves as a foundation for more advanced and robust techniques, such as wavelet transforms. The thesis pursues several objectives. The main goal is to analyze long-term average air temperature data recorded at a meteorological station in the Czech Republic using the Fourier transform. The results of this approach are subsequently compared with those obtained from time-domain analysis. The findings demonstrate that the use of the Fourier transform allows for more accurate results compared to the classical moving average method, primarily due to the ability to specify a targeted filtering frequency. The thesis first presents the Fourier transform method from a theoretical perspective, followed by its practical implementation on sample data using the Fast Fourier Transform (FFT) in the R environment. These examples are intended to facilitate the understanding of the relatively complex theoretical principles.
Keywords: frequency filtering; Fast Fourier transform; Fourier transform; time series

Information about study

Study programme: Matematické metody v ekonomii/Datové analýzy a modelování
Type of study programme: Bakalářský studijní program
Assigned degree: Bc.
Institutions assigning academic degree: Vysoká škola ekonomická v Praze
Faculty: Faculty of Informatics and Statistics
Department: Department of Statistics and Probability

Information on submission and defense

Date of assignment: 25. 11. 2024
Date of submission: 12. 5. 2025
Date of defense: 12. 6. 2025
Identifier in the InSIS system: https://insis.vse.cz/zp/90494/podrobnosti

Files for download

    Last update: