Parametrizações interpretáveis em modelos não lineares
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
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Programa de Pós-Graduação
DEX - Programa de Pós-graduação
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
One of the advantages of the nonlinear regression models is to have interpretable
parameters. In many instances, the parameters of interest, expressed as
a function of the model parameters, are quantities subject to investigation. Then
comes the concern of how to make inferences about them. For this, the delta
method, the Monte Carlo simulation and bootstrap procedures are common alternatives.
In addition, a reparametrization can be applied to the model in order to
represent these parameters of interest into the model. In addition to improving the
interpretation of the presence of the target parameter extends the possibilities regarding
the specification of models and statistical inference. The aim of this work
is to systematize the procedure to apply reparametrizations. Emphasis was given
on nonlinear models considered in applications within the Agricultural Sciences.
A list with 17 models reparametrized is provided. In the first case study, the threshold
level of defoliation on cotton was evaluated with the following objectives:
1) to propose a model parameter that represents the level of economic damage,
2) evaluate alternative parameterizations through its properties, which considering
measures of nonlinearity, 3) apply inference based on likelihood, 4) select a model
to describe the relationship between yield and defoliation of cotton in each
phenological stage. The reparametrized model showed better properties in phenological
stages with pronounced nonlinear relationship. Otherwise the measures of
curvature, the correlations of the estimators and likelihood profile plots indicated
that a sub-model should be considered. In the second case study, the objective is
to verify the e ect of sampling position and soil depth on the parameters I (infletion)
and S (slope) of the soil water retention curve. For that 1) it was considered
ANOVA and 2) weighted ANOVA in each experimental unit compared to 3) using
nonlinear mixed e ects on a parameterization developed. None of the alternative
methods of analysis was superior to model nonlinear mixed e ects in the parameterization
developed, which had narrower confidence intervals for the parameters
and pointed sampling position and depth e ect.
Uma das vantagens dos modelos de regressão não linear é ter interpretação para os parâmetros. Em muitas situações, parâmetros de interesse, expressos como função dos parâmetros do modelo, são quantidades sujeitas à investigação. Surge então a preocupação de como fazer inferência sobre eles. Para isso, o método delta, a simulação Monte Carlo e procedimentos bootstrap são alternativas frequentes. Além disso, uma reparametrização pode ser aplicada ao modelo de forma à representar tais parâmetros de interesse. Além de melhorar a interpretação, a presença do parâmetro alvo estende as possibilidades com relação a especificação de modelos e inferência estatística. O objetivo com esse trabalho é sistematizar o procedimento de aplicar reparametrizações. Ênfase foi dada em modelos não lineares considerados em aplicações dentro das Ciências Agrárias. Uma lista com 17 modelos reparametrizados é fornecida. No primeiro estudo de caso, o nível de dano econômico da desfolha no algodoeiro foi avaliado com os seguintes objetivos: 1) propor uma parametrização de modelo que representasse o nível de dano econômico, 2) avaliar parametrizações alternativas por meio de suas propriedades, onde considerando medidas de não linearidade, 3) aplicar inferência baseada em verossimilhança, 4) selecionar um modelo para descrever a relação entre produção e desfolha do algodoeiro em função do estágio fenológico. O modelo reparametrizado apresentou melhores propriedades nos estágios fenológicos com pronunciada relação não linear. No restante, as medidas de curvatura, as correlações dos estimadores e os gráficos de perfil de verossimilhança indicaram que um sub-modelo deveria ser considerado. No segundo estudo de caso, objetiva-se verificar o efeito da posição de amostragem e profundidade do solo sobre os parâmetros I (infletion) e S (slope) da curva de retenção de água do solo. Para isso 1) considerou-se ANOVA simples e 2) ANOVA ponderada pela variância das estimativas desses parâmetros em cada unidade experimental em comparação com 3) o uso de modelos não lineares de efeitos mistos em uma parametrização desenvolvida. Nenhum dos métodos alternativos de análise foi superior ao modelo não linear de efeitos mistos na parametrização desenvolvida, que apresentou intervalos de confiança mais estreitos para os parâmetros e apontou efeito de posição e profundidade de coleta.
Uma das vantagens dos modelos de regressão não linear é ter interpretação para os parâmetros. Em muitas situações, parâmetros de interesse, expressos como função dos parâmetros do modelo, são quantidades sujeitas à investigação. Surge então a preocupação de como fazer inferência sobre eles. Para isso, o método delta, a simulação Monte Carlo e procedimentos bootstrap são alternativas frequentes. Além disso, uma reparametrização pode ser aplicada ao modelo de forma à representar tais parâmetros de interesse. Além de melhorar a interpretação, a presença do parâmetro alvo estende as possibilidades com relação a especificação de modelos e inferência estatística. O objetivo com esse trabalho é sistematizar o procedimento de aplicar reparametrizações. Ênfase foi dada em modelos não lineares considerados em aplicações dentro das Ciências Agrárias. Uma lista com 17 modelos reparametrizados é fornecida. No primeiro estudo de caso, o nível de dano econômico da desfolha no algodoeiro foi avaliado com os seguintes objetivos: 1) propor uma parametrização de modelo que representasse o nível de dano econômico, 2) avaliar parametrizações alternativas por meio de suas propriedades, onde considerando medidas de não linearidade, 3) aplicar inferência baseada em verossimilhança, 4) selecionar um modelo para descrever a relação entre produção e desfolha do algodoeiro em função do estágio fenológico. O modelo reparametrizado apresentou melhores propriedades nos estágios fenológicos com pronunciada relação não linear. No restante, as medidas de curvatura, as correlações dos estimadores e os gráficos de perfil de verossimilhança indicaram que um sub-modelo deveria ser considerado. No segundo estudo de caso, objetiva-se verificar o efeito da posição de amostragem e profundidade do solo sobre os parâmetros I (infletion) e S (slope) da curva de retenção de água do solo. Para isso 1) considerou-se ANOVA simples e 2) ANOVA ponderada pela variância das estimativas desses parâmetros em cada unidade experimental em comparação com 3) o uso de modelos não lineares de efeitos mistos em uma parametrização desenvolvida. Nenhum dos métodos alternativos de análise foi superior ao modelo não linear de efeitos mistos na parametrização desenvolvida, que apresentou intervalos de confiança mais estreitos para os parâmetros e apontou efeito de posição e profundidade de coleta.
Abstract
Descrição
Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras,como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Estatística e Experimentação Agropecuária, área de concentração em Estatística e Experimentação Agropecuária, para a obtenção do título de Doutor.
Área de concentração
Estatística e Experimentação Agropecuária
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
ZEVIANI, W. M. Parametrizações interpretáveis em modelos não lineares. 2013. 146 p. Tese. (Doutorado Estatística e Experimentação Agropecuária)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2013.