Avaliação de métodos de estimação da variância em amostras complexas

A necessidade de conhecer uma população impulsiona um processo de recolha e análise de informação. Usualmente é muito difícil ou impossível estudar a totalidade da população, daí a importância do estudo com recurso a amostras. Conceber um estudo por amostragem é um processo complexo, desde antes da recolha dos dados até a fase de análise dos mesmos. Na maior parte dos estudos utilizam-se combinações de vários métodos probabilísticos de amostragem para seleção de uma amostra, que se pretende representativa da população, denominado delineamento de amostragem complexo. O conhecimento dos erros de amostragem é necessário à correta interpretação dos resultados de inquéritos e à avaliação dos seus planos de amostragem. Em amostras complexas, têm sido usadas aproximações ajustadas à natureza complexa do plano da amostra para a estimação da variância, sendo as mais utilizadas: o método de linearização Taylor e as técnicas de reamostragem e replicação. O principal objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho dos estimadores usuais da variância em amostras complexas. Inspirado num conjunto de dados reais foram geradas três populações com características distintas, das quais foram sorteadas amostras com diferentes delineamentos de amostragem, na expectativa de obter alguma indicação sobre em que situações se deve optar por cada um dos estimadores da variância. Com base nos resultados obtidos, podemos concluir que o desempenho dos estimadores da variância da média amostral de Taylor, Jacknife e Bootstrap varia com o tipo de delineamento e população. De um modo geral, o estimador de Bootstrap é o menos preciso e em delineamentos estratificados os estimadores de Taylor e Jackknife fornecem os mesmos resultados; Evaluation of variance estimation methods in complex samples ABSTRACT: The need to know a population drives a process of collecting and analyzing information. Usually is to hard or even impossible to study the whole population, hence the importance of sampling. Framing a study by sampling is a complex process, from before the data collection until the data analysis. Many studies have used combinations of various probabilistic sampling methods for selecting a representative sample of the population, calling it complex sampling design. Knowledge of sampling errors is essential for correct interpretation of the survey results and evaluation of the sampling plans. In complex samples to estimate the variance has been approaches adjusted to the complex nature of the sample plane. The most common are: the linearization method of Taylor and techniques of resampling and replication. The main objective of this study is to evaluate the performance of usual estimators of the variance in complex samples. Inspired on real data we will generate three populations with distinct characteristics. From this populations will be drawn samples using different sampling designs. In the end we intend to get some lights about in which situations we should opt for each one of the variance estimators. Our results show that the performance of the variance estimators of sample mean Taylor, Jacknife and Bootstrap varies with the design and population. In general, the Bootstrap estimator is less precise and in stratified design Taylor and Jackknife estimators provide the same results.

Modelos estocásticos de crescimento individual e desenvolvimento de software de estimação e previsão

Os modelos de crescimento individual são geralmente adaptações de modelos de crescimento de populações. Inicialmente estes modelos eram apenas determinísticos, isto é, não incorporavam as flutuações aleatórias do ambiente. Com o desenvolvimento da teoria do cálculo estocástico podemos adicionar um termo estocástico, que representa a aleatoriedade ambiental que influencia o processo em estudo. Actualmente, o estudo do crescimento individual em ambiente aleatório é cada vez mais importante, não apenas pela vertente financeira, mas também devido às suas aplicações nas áreas da saúde e da pecuária, entre outras. Problemas como o ajustamento de modelos de crescimento individual, estimação de parâmetros e previsão de tamanhos futuros são tratados neste trabalho. São apresentadas novas aplicações do modelo estocástico monomolecular generalizado e um novo software de aplicação deste e de outros modelos. ABSTRACT: Individual growth models are usually adaptations of growth population models. Initially these models were only deterministic, that is, they did not incorporate the random fluctuations of the environment. With the development of the theory of stochastic calculus, we can add a stochastic term that represents the random environmental influences in the process under study. Currently, the study of individual growth in a random environment is increasingly important, not only by the financial scope but also because of its applications in health care and livestock production, among others. Problems such as adjustment of an individual growth model, estimation of parameters and prediction of future sizes are treated in this work. New applications of the generalized stochastic monomolecular model and a new software applied to this and other models are presented.

Método LNEC para avaliação e classificação da qualidade acústica de edifícios habitacionais: ferramenta de estimação de custos médios de transição entre classes acústicas

O conforto acústico na habitação é essencial para permitir um repouso tranquilo e regenerativo. Este conforto é obtido principalmente pela redução do ruído e aumento do isolamento sonoro dos elementos de compartimentação. Para a qualificação deste conforto é necessário efetuar uma análise global do edifício, onde são considerados os fatores internos e externos à habitação, ou seja, considerando a acústica da envolvente (Vizinhança), do edifício (Edifício) e da fração (Habitação). Para este efeito foi produzido o “Método LNEC para avaliação e classificação da qualidade acústica de edifícios habitacionais”, o qual permite fazer uma avaliação global do conforto acústico na habitação. Este método inovador em Portugal origina uma Classe Acústica LNEC que permite representar com razoável fiabilidade o conforto acústico realmente sentido e a qualidade acústica da habitação. Este método pode ser aplicado a edifícios novos e a edifícios a reabilitar. De modo a permitir uma estimação dos custos médios necessários para transitar entre determinadas classes (e alcançar respetivo conforto acústico) é necessário possuir uma ferramenta de cálculo apropriada. Deste modo apresenta-se nesta comunicação uma ferramenta para estimar os custos de transição entre classes acústicas. Esta metodologia permite fazer escolhas mais fundamentadas nos processos de obtenção de determinado conforto acústico. Abstract The acoustic comfort in dwellings is essential to a peaceful and regenerative sleep. The achievement of this comfort is primarily obtained by reducing noise and increasing sound insulation of separating elements. To classify this comfort is necessary to conduct a comprehensive analysis of the habitation. This global analysis assesses the internal and external factors of the habitation, evaluating the acoustics of the environment (Vicinity), of the building (Building) and of the dwelling place (Lodging). Recently in Portugal was developed the “LNEC method for evaluation and acoustic quality classification of residential buildings” that allows an overall evaluation of the acoustic comfort in dwellings, resulting also in a “LNEC Acoustic Class” that portrays the real acoustic comfort sensed. Since this method can be applied to evaluate the acoustic comfort of new and of restored buildings, it is necessary a tool that gives an estimation of the needed investment to upgrade to a specific “LNEC Acoustic Class” (and achieve the respective acoustic comfort). In this communication is presented a tool that allows the estimation of that upgrade costs.

Áquila Earthquake (2009): influence of seismic source model and structure to modeling the strong ground motions

O sismo, ocorrido em 6 de Abril de 2009 (Mw 6,3) junto à cidade de Áquila (Itália), provocou uma grande destruição. Uma das consequências deste evento foi o impacto na opinião pública em torno da capacidade científica para a estimação da perigosidade sísmica e a necessidade de criação de sistemas de alerta sísmico. A determinação dos mecanismos de fonte sísmica de eventos sísmicos ocorridos e registados permite melhores caracterizações dos movimentos sísmicos para uma determinada área de estudo e consequentemente melhores cenários de risco. Se a região em estudo possuir propriedades físicas específicas e muito distintas de local para local, capazes de provocar alterações locais dos movimentos sísmicos (efeitos de sítio), torna-se imperativo uma caracterização bem definida do meio de propagação das ondas sísmicas de forma a poder sintetizar informação capaz de contribuir para a boa estimação da perigosidade sísmica. No âmbito deste trabalho pretende-se estudar a influência do mecanismo de fonte sísmica e da estrutura na modelação de movimentos sísmicos no caso de Áquila. A metodologia adoptada consiste na determinação da distribuição de deslizamentos sobre o plano de falha e utilização desta informação na modelação de sismogramas sintéticos (com recurso ao algoritmo E3D). Será igualmente estabelecida uma comparação de resultados considerando-se um meio com e sem bacia e considerando-se uma fonte pontual e uma fonte extensa.

Comércio de répteis exóticos: as suas implicações para a conservação da natureza

O comércio de espécies selvagens tem crescido bastante ao longo das últimas décadas. Atualmente é considerado o quarto maior tráfico ilegal no mundo, logo seguido da transação de drogas, de armas e de humanos. Estima-se que o comércio de espécies selvagens pode ultrapassar os 12 milhões de euros por ano na UE. Abrange tanto as plantas como os animais vivos; mas, nestes últimos, incluem-se também os seus derivados, tais como sejam as peles, os ossos, alimento, entre outros. O uso das espécies selvagens é bastante vastos, as espécies são utilizadas para alimentação, uso medicinal, investigação científica, comércio de peles, alimentação e o mais comum é para animais de estimação. As espécies exóticas muitas vezes tornam-se espécies exóticas invasoras, começam a ser um perigo para a biodiversidade e para as espécies nativas. O processo de invasão apresenta-se por quatro fases: dispersão ou transporte, estabelecimento, naturalização e por fim dispersão geográfica e/ou invasão. Vários são os mecanismos para combater as espécies exóticas invasoras, sendo que o mecanismo mais radical a erradicação de espécimes. Em Lisboa, estão descritas três espécies exóticas invasoras: a tartaruga da Florida Trachemys scripta, a tartaruga de Nelson Pseudemys nelsoni e a tartaruga corcunda do Mississipi Graptemys pseudogeographica; ABSTRACT: The wildlife trade is growing fast over the last decades. It is now considered the fourth largest illegal trade in the world, followed by the drugs, weapons and humans. It is estimated that trade with species can exceed 12 million € per year in the EU. This trade comprises plants or live animals; but also is derivatives, such as skins, bones, food, and others. The use of wildlife is diverse, can be for food, medical, scientific research, trade of skins, but the most common is for pets. Alien species can become invasive alien species and so they become a threat to biodiversity and for native species. The process of invasion has four phases: dispersion or transport, establishment, naturalization and geographic dispersion and/or invasion. There are several mechanisms to combat such invasive alien species: the most radical mechanism is eradication of specimens. In Lisbon, are described three invasive alien species: the red-eared slider turtle Trachemys Florida, the Florida red-bellied turtle Pseudemys nelsoni and the false map turtle Graptemys psedogeographica.

Tendências das aves noturnas em Portugal: metodologias e análise de um programa de monitorização baseado em colaboradores voluntários

Uma avaliação das metodologias de análise e recolha de dados aplicadas pelo Programa NOCTUAPortugal é de extrema importância para se apurar se estas são as mais indicadas em estudos de citizen science. Comparou-se os resultados de diferentes metodologias analíticas de estimação das tendências populacionais das espécies de aves noturnas durante o período de realização do Programa NOCTUA-Portugal (análise gráfica simples, modelos lineares generalizados (GLM-Poisson e GLMM), modelos aditivos generalizados (GAM-LOESS e GAM-mgcv) e software TRIM). Analisou-se a metodologia de censo de modo a avaliar o número de registos face à duração dos pontos de escuta, comparar a eficiência do ponto de deteção com outros estudos, variação das respostas ao longo da noite e efeito da época do ano, vento, nebulosidade e luminosidade da lua. Os resultados mostraram que a metodologia analítica mais indicada era o GLMM e que não era necessário realizar nenhum ajuste em particular na metodologia de censo; Trends in nocturnal birds in Portugal Methods and analysis of a volunteer-based monitoring program ABSTRACT: An evaluation of the methodologies of analysis and data collection applied by NOCTUA-Portugal Program is extremely important to determine whether these are the most suitable in citizen science studies. We compared the results of different analytical methodologies to estimate population trends of the species of nocturnal birds during the period of the NOCTUA-Portugal Program (simple graphical analysis, generalized linear models (GLM-Poisson and GLMM), generalized additive models (GAM-LOESS and GAMmgcv) and software TRIM). We analyzed the field methodology to assess the effect of point duration on the number of records, compared the point count efficiency with other sources, the variation of responses throughout the night, the effect of time of year, wind, cloud cover and moon luminosity. The results showed that the most suitable analytical methodology was the GLMM and it was not necessary to make any particular adjustment in the field methodology.

O comprimento descritivo mínimo na amostragem por transectos lineares

Apresenta·se um breve resumo histórico da evolução da amostragem por transectos lineares e desenvolve·se a sua teoria. Descrevemos a teoria de amostragem por transectos lineares, proposta por Buckland (1992), sendo apresentados os pontos mais relevantes, no que diz respeito à modelação da função de detecção. Apresentamos uma descrição do princípio CDM (Rissanen, 1978) e a sua aplicação à estimação de uma função densidade por um histograma (Kontkanen e Myllymãki, 2006), procedendo à aplicação de um exemplo prático, recorrendo a uma mistura de densidades. Procedemos à sua aplicação ao cálculo do estimador da probabilidade de detecção, no caso dos transectos lineares e desta forma estimar a densidade populacional de animais. Analisamos dois casos práticos, clássicos na amostragem por distâncias, comparando os resultados obtidos. De forma a avaliar a metodologia, simulámos vários conjuntos de observações, tendo como base o exemplo das estacas, recorrendo às funções de detecção semi-normal, taxa de risco, exponencial e uniforme com um cosseno. Os resultados foram obtidos com o programa DISTANCE (Thomas et al., in press) e um algoritmo escrito em linguagem C, cedido pelo Professor Doutor Petri Kontkanen (Departamento de Ciências da Computação, Universidade de Helsínquia). Foram desenvolvidos programas de forma a calcular intervalos de confiança recorrendo à técnica bootstrap (Efron, 1978). São discutidos os resultados finais e apresentadas sugestões de desenvolvimentos futuros. ABSTRACT; We present a brief historical note on the evolution of line transect sampling and its theoretical developments. We describe line transect sampling theory as proposed by Buckland (1992), and present the most relevant issues about modeling the detection function. We present a description of the CDM principle (Rissanen, 1978) and its application to histogram density estimation (Kontkanen and Myllymãki, 2006), with a practical example, using a mixture of densities. We proceed with the application and estimate probability of detection and animal population density in the context of line transect sampling. Two classical examples from the literature are analyzed and compared. ln order to evaluate the proposed methodology, we carry out a simulation study based on a wooden stakes example, and using as detection functions half normal, hazard rate, exponential and uniform with a cosine term. The results were obtained using program DISTANCE (Thomas et al., in press), and an algorithm written in C language, kindly offered by Professor Petri Kontkanen (Department of Computer Science, University of Helsinki). We develop some programs in order to estimate confidence intervals using the bootstrap technique (Efron, 1978). Finally, the results are presented and discussed with suggestions for future developments.

Modelação do cancro da mama na região do Alentejo

Estudos epidemiológicos são estudos estatísticos onde se procura relacionar ocorrências de eventos de saúde com uma ou várias causas específicas. A importância que os modelos epidemiológicos assumem hoje no estudo de doenças de foro oncológico, em particular no estabelecimento das suas etiologias, é incontornável. Segundo Ogden, J. (1999) o cancro é "um crescimento incontrolável de células anormais que produzem tumores chamados neoplasias". Estes tumores podem ter origem benigna (não se espalham pelo corpo) ou maligna (apresentam metastização de outros órgãos). Sendo uma doença actual, com uma elevada taxa de incidência em Portugal quando comparada com outras doenças (Instituto Nacional de Estatística- INE, 2009), aumentando esta taxa com a idade tal como refere Marques, L. (2003), podendo ocorrer o diagnóstico desta doença em qualquer idade. De acordo com INE (2000) pode dizer-se que o cancro está entre as três principais causas de morte em Portugal, registando-se um aumento progressivo do seu peso proporcional, sendo o cancro da mama o tipo de cancro mais comum entre as mulheres e uma das doenças com maior impacto na nossa sociedade. O objectivo principal deste trabalho é a estimação e modelação do risco de contrair uma doença de natureza não contagiosa e rara (neste caso, cancro da mama), usando dados da região do Alentejo. Pretende-se fazer um apanhado das metodologias mais empregues nesta área e aplicá-las na prática, com ênfase nos estudos caso-controlo e nos modelos lineares generalizados (GLM) - mais concretamente regressão logística. Os estudos caso-controlo são usados para identificar os factores que podem contribuir para uma condição médica, comparando indivíduos que têm essa condição (casos) com pacientes que não têm a condição, mas que de resto são semelhantes (controlos). Neste trabalho utilizou-se essa metodologia para estudar a associação entre o viver em ambiente rural/urbano e o cancro da mama. Tendo em conta que o objectivo principal deste estudo se prende com o estudo da relação entre variáveis, mais propriamente, análise de influência que uma ou mais variáveis (explicativas) têm sobre uma variável de interesse (resposta), para esse efeito são estudados os modelos lineares generalizados - GLM - unificados na mesma moldura teórica pela primeira vez por Nelder & Wedderburn (1972) - e, posteriormente aplicados ao conjunto de dados sobre cancro da mama na Região do Alentejo. O presente trabalho pretende assim, ser um contributo na identificação de factores de risco do cancro da mama na região do Alentejo. ABSTRACT: Epidemiological studies are statistical studies where attempts to relate occurrences of health events with one or more specific causes. The importance of epidemiological models that are far in the study of diseases of cancer forum, particularly in establishing their etiology, is inescapable. According to Ogden, J. (1999) cancer is "an incontrollable growth of abnormal cells that produce tumors called cancer". These tumors may be benign (not spread throughout the body) or malignant (show metastasis to other organs). Being a current illness with a high incidence rate in Portugal compared with the same respect to other diseases (National Statistics 1nstitute -1NE, 2009) having an increasing rate with age as mentioned Marques, L. (2003), and can possibly be diagnosed at any age. According to 1NE (2000) the cancer is among the top three causes of death in Portugal and there is a progressive increase of its proportional weight. Breast cancer is the most common form of cancer among women and the diseases with major impact in our society. The main objective of this work is to model and estimate the risk of contracting a non-contagious and rare disease (in this case, breast cancer), using data from the Alentejo region. It is intended to summarize some of the methodologies employed in this area and apply them in practice, with emphasis on case-control studies and generalized linear models (GLM) - more specifically the logistic regression. The case-control studies are used to identify factors that may contribute to a medical condition, comparing individuals who have this condition (cases) with patients who have not the condition but that are otherwise similar (controls). ln this work we used this methodology to study the association between living in a rural/urban and breast cancer. Given that the main objective of this study rather relates to the study of the relationship between variables to analyze the influence that one or more variables (explanatory) have on a variable (response), for this purpose we study the generalized linear models - GLM - first unified in the same theoretical framework by Nelder and Wedderburn (1972) and subsequently applied to the data set on breast cancer in the Alentejo region. This work intends to be a contribution in identifying risk factors for breast cancer in the Alentejo region.