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Type: Tese
Title: Bayesian modeling for spatial point process with nonstationary covariance structure via spatial deformations
Author(s)/Inventor(s): Quintana, Marcel de Souza Borges
Advisor: Gamerman, Dani
Co-advisor: Alves, Mariane Branco
Abstract: Muitas técnicas têm sido propostas para modelar processos espaciais com estrutura de covariância não-estacionária e/ou anisotrópica, geralmente em um contexto de geostatística. No entanto, há um interesse crescente em aplicações de processos pontuais, e metodologias que levam em conta estruturas não estacionárias nesta área são bem-vindas. Nesse sentido, este trabalho propõe uma extensão de uma classe do conhecido processo espacial de Cox utilizando técnicas de deformação espacial. O método proposto permite que os dados especifiquem, através de um processo gaussiano latente l-dimensional, qual deve ser o comportamento de deformação. Para realizar a inferência bayesiana aplicamos métodos de Cadeia de Markov de Monte Carlo (MCMC). Foi necessário considerar as complexas relações entre os parâmetros durante a geração das amostras a posteriori. Por conta de algoritmos tradicionais como o Metropolis-Hastings terem mostrado convergência lenta das cadeias, métodos de Monte Carlo Hamiltoniano (HMC) foram aplicados. Análises simuladas apresentaram as melhorias trazidas pelo modelo que trata estruturas anisotrópicas. Uma aplicação de dados reais é realizada sobre a propagação espacial da praga Spodoptera frugiperda em uma área agrícola de produção de milho no Sul do Brasil e, novamente, o método proposto apresenta benefícios.
Abstract: Many techniques have been proposed to model space varying observation processes with nonstationary spatial covariance structure and/or anisotropy, usually on a geostatistic framework. Nevertheless, there is an increasing interest in point process applications, and methodologies that take into account nonstationarity are welcomed. In this sense, this work proposes an extension of a class of the well-known spatial Cox process using spatial deformation techniques. The proposed method allows the data to specify, through a latent l-dimensional Gaussian process, what the deformation behavior should be. To perform Bayesian inference Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods are applied. It was necessary to consider the complex relationships between parameters to generate posterior samples. Since traditional algorithms such as Metropolis-Hastings showed slow convergence for the chains, Hamiltonian Monte Carlo (HMC) was applied. Simulations presented the improvement brought by the model that treats anisotropic structures. A real data application is performed on the spatial spreading of the Spodoptera frugiperda pest in an agricultural area of corn production in the South of Brazil and, again,the proposed method presents benefits.
Keywords: Inferência bayesiana
Processos pontuais
Processos gaussianos
Método de Monte Carlo
Cadeia de Markov
Bayesian inference
Point process
Gaussian process
Hamiltonian Monte Carlo
Markov chain Monte Carlo
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: 2022
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Estatística

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