Harmonitazion of design-based mapping for spatial populations
Author(s)
Marcelli, Agnese
Date Issued
June 28, 2022
Type
Doctoral Thesis
Abstract
The mapping of a survey variable throughout a continuum or in finite populations of areas or points is usually performed from a model-dependent perspective. Nevertheless, when a sample of points/units is selected by a probabilistic sampling scheme, the complex task of modelling can be avoided by using the inverse distance weighting interpolator and deriving the properties of maps in a design-based perspective. Conditions ensuring consistency of maps can be derived mainly on the basis of some assumptions about the pattern of the survey variable throughout the study region as well as from the feature of the sampling scheme adopted to select points/units. However, in a design-based setting, the totals and averages of the survey variable for a set of domains partitioning the study region are commonly estimated by the well-known Horvitz-Thompson estimator or related estimators. That necessarily gives rise to different estimates with respect to those achieved from the resulting maps by the interpolated values within domains. In order to obtain non-discrepant results, a harmonization of maps is here suggested, in such a way that the resulting totals and averages arising from maps coincide with those achieved by traditional estimation. The ability of the harmonization procedure to maintain consistency of maps is theoretically argued and checked by a simulation study performed on some real and artificial populations. An application of the procedure for harmonizing maps is also reported.
La mappatura di una variabile di interesse nel continuo o in popolazioni finite di aree o di punti viene solitamente eseguita in una prospettiva da modello. Tuttavia, quando un campione di punti/unità è selezionato da uno schema di campionamento probabilistico, il complesso processo di modellizzazione può essere evitato utilizzando l'interpolatore per distanze inverse pesate, e derivando le proprietà delle mappe in una prospettiva basata sul disegno. Le condizioni che garantiscono la coerenza delle mappe possono essere derivate principalmente sulla base di alcune assunzioni sul pattern della variabile d’interesse nella regione di studio e sulle caratteristiche dello schema di campionamento adottato per selezionare punti/unità. Tuttavia, in un approccio da disegno, i totali e le medie della variabile di interesse per un insieme di domini che ripartiscono l’area di studio vengono comunemente stimati mediante il noto stimatore di Horvitz-Thompson, o stimatori correlati. I tradizionali metodi da disegno danno luogo a stime che inevitabilmente differiscono da quelle ottenute dalle mappe mediante i valori interpolati all'interno dei domini. Al fine di ottenere risultati non discrepanti, in questa tesi viene proposta una armonizzazione delle mappe, in modo tale che i totali e le medie derivanti dalle mappe coincidano con quelli ottenuti dai criteri di stima tradizionale. La capacità della procedura di armonizzazione di mantenere la coerenza delle mappe è teoricamente dimostrata e verificata mediante uno studio di simulazione eseguito su popolazioni reali e artificiali. Viene anche riportata un'applicazione della procedura di armonizzazione delle mappe.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
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