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Type: Dissertação
Title: Modelos multivariados espaço-temporais com covariâncias variando no tempo
Author(s)/Inventor(s): Silva, Lucas Moura Faria e
Advisor: Fonseca, Thaís Cristina Oliveira da
Abstract: Recentemente, modelos espaço-temporais multivariados têm atraído o interesse de muitos pesquisadores para modelagem de dados por acomodarem estruturas de dependência complexas, sendo aplicados em diversas áreas como ciências ambientais, ecologia, epidemiologia, entre outras. Estes modelos buscam descrever a relação existente num processo considerando a dependência das variáveis entre si, em diferentes locais e ao longo do tempo. Em muitos casos, a aplicação de tais modelos é dificultada pelo alto custo computacional envolvido na sua implementação, além da necessidade da especificação das covariâncias cruzadas, que pode ser uma tarefa desafiadora. Para lidar com isso, uma abordagem condicional foi considerada para a especificação de um processo Gaussiano multivariado. Esta abordagem especifica a distribuição conjunta de um processo espacial através de um produtório de condicionais. Esparsidade pode ser obtida na matriz de correlação limitando o número de condicionantes em cada fator. Neste trabalho, foi proposto um modelo de mistura que inclui os modelos especificados sob diferentes organizações das variáveis condicionantes. Também foi considerado um método de seleção com base nas distribuições preditivas para obter um subconjunto de modelos e limitar o número de componentes no modelo de mistura. Neste modelo os pesos da mistura evoluem no tempo seguindo um processo Dirichlet, resultando em flexibilidade na estrutura de dependência entre as variáveis do vetor, permitindo que esta possa variar ao longo do tempo. Estudos simulados com diversos cenários de interesse são apresentados e ilustra a flexibilidade do modelo proposto. Além disso, uma aplicação em dados de poluentes atmosféricos foi realizada.
Abstract: Recently, multivariate space-time models have attracted the interest of many researchers for data modeling because they accommodate complex dependency structures, being applied in several areas such as environmental sciences, ecology, epidemiology, among others. These models attempt to describe the existent relationship in a process considering the dependency between the variables, in different locations and through time. In many cases, the application of such models is difficult due to the high computational cost involved in their implementation and the need to specify cross-covariances, which can be challenging. To deal with it, a conditional approach was considered to define a multivariate Gaussian process. A conditional approach was considered to specify a multivariate Gaussian process. This approach specifies a joint distribution of a spatial process through a product of conditionals. Sparsity can be obtained in the correlation matrix by limiting the number of conditioning in each factor. In this work, a mixture model was proposed, it includes models specified under different organizations of conditioning variables. Also, it was considered a model selection method based on predictive distribution to obtain a smaller subset and limitate the number of components in the mixture. In this model, the mixture weights evolve through time following a Dirichlet process, resulting in flexibility in the dependency structure between the variables, allowing this to vary through time. Simulated studies with different scenarios of interest are presented and illustrate the flexibility of the proposed model. Furthermore, an application on air pollution data was performed.
Keywords: Análise multivariada
Processos estocásticos
Processos de Dirichlet
Multivariate analysis
Stochastic processes
Dirichlet processes
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Estatística
Production unit: Instituto de Matemática
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 2023
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Estatística

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