Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2026
Autor(a) principal: Oliveira, Wélson Antônio de lattes
Outros Autores: https://orcid.org/0000-0002-2129-8104
Orientador(a): Scalon, João Domingos
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas (ICET)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Estatística e Experimentação Agropecuária
Departamento: Não Informado pela instituição
País: brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufla.br/handle/1/60689
Resumo: Spatio-temporal point processes (STPP) are stochastic models used to describe the distribution of discrete events in space and time. The simplest model is the Poisson process, which assumes a constant intensity over space and time; however, this assumption is often unrealistic for real data, which frequently exhibit varying intensities. Spatio-temporal Cox processes, such as Log-Gaussian Cox Processes (LGCP), allow for the modeling of varying intensities through Gaussian random fields, incorporating spatio-temporal dependence. However, the intractability of the log-likelihood function for these models poses significant computational challenges. Methods such as Markov Chain Monte Carlo (MCMC) and Integrated Nested Laplace Approximation (INLA) are commonly used, but they can be computationally expensive. Alternatively, the minimum contrast method provides a more efficient and less computationally demanding solution. Some extensions of the LGCP model consider local variations in intensity, allowing for the capture of more complex spatial and temporal dependence patterns. The local approach can be particularly useful in scenarios where parameters such as the spatial range vary across regions, as in wildfire modeling. Nevertheless, there are still limitations in these approaches that prevent the inclusion of covariates. This thesis proposes two novel approaches for LGCP model estimation that allow for the inclusion of covariates. In the first approach, generalized additive models (GAMs) are employed, and the tractability of the Gaussian random field is achieved through the estimation of second-order parameters using the minimum contrast method, approximated via the pair correlation function. In the second approach, GAMs are also used, and the Gaussian random field (GRF) is approximated through linear combinations of spatio-temporal basis functions. Both approaches were applied to spatio-temporal location data of wildfire occurrences in the Brazilian Pantanal and in the state of New Mexico, USA. The results show that the proposed STPP models are computationally feasible and provide improved estimation accuracy, making them more suitable for analyzing data with high spatio-temporal variability. Keywords: Spatio-Temporal Point Processes; Log-Gaussian Cox Models; Generalized Additive Models; Spatio-Temporal Dependence; Minimum Contrast; Gaussian Random Field.
id UFLA_fe4dea7c4bd09593a3c843ccf7a1692d
oai_identifier_str oai:repositorio.ufla.br:1/60689
network_acronym_str UFLA
network_name_str Repositório Institucional da UFLA
repository_id_str
spelling Silva, Douglas Mateus daPala, Luis Otavio de OliveiraNakamura, Luis RicardoOliveira, Fernando Luis Pereira deSafadi, ThelmaNogueira, Denismar AlvesScalon, João Domingoshttp://lattes.cnpq.br/1524496378730717Oliveira, Wélson Antônio dehttps://orcid.org/0000-0002-2129-81042026-04-14T14:38:32Z2026-04-01OLIVEIRA, Wélson Antônio de. Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos : uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal. 2026. 100 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Lavras, 2026.https://repositorio.ufla.br/handle/1/60689Spatio-temporal point processes (STPP) are stochastic models used to describe the distribution of discrete events in space and time. The simplest model is the Poisson process, which assumes a constant intensity over space and time; however, this assumption is often unrealistic for real data, which frequently exhibit varying intensities. Spatio-temporal Cox processes, such as Log-Gaussian Cox Processes (LGCP), allow for the modeling of varying intensities through Gaussian random fields, incorporating spatio-temporal dependence. However, the intractability of the log-likelihood function for these models poses significant computational challenges. Methods such as Markov Chain Monte Carlo (MCMC) and Integrated Nested Laplace Approximation (INLA) are commonly used, but they can be computationally expensive. Alternatively, the minimum contrast method provides a more efficient and less computationally demanding solution. Some extensions of the LGCP model consider local variations in intensity, allowing for the capture of more complex spatial and temporal dependence patterns. The local approach can be particularly useful in scenarios where parameters such as the spatial range vary across regions, as in wildfire modeling. Nevertheless, there are still limitations in these approaches that prevent the inclusion of covariates. This thesis proposes two novel approaches for LGCP model estimation that allow for the inclusion of covariates. In the first approach, generalized additive models (GAMs) are employed, and the tractability of the Gaussian random field is achieved through the estimation of second-order parameters using the minimum contrast method, approximated via the pair correlation function. In the second approach, GAMs are also used, and the Gaussian random field (GRF) is approximated through linear combinations of spatio-temporal basis functions. Both approaches were applied to spatio-temporal location data of wildfire occurrences in the Brazilian Pantanal and in the state of New Mexico, USA. The results show that the proposed STPP models are computationally feasible and provide improved estimation accuracy, making them more suitable for analyzing data with high spatio-temporal variability. Keywords: Spatio-Temporal Point Processes; Log-Gaussian Cox Models; Generalized Additive Models; Spatio-Temporal Dependence; Minimum Contrast; Gaussian Random Field.Processos pontuais espaço-temporais (PPET) são modelos estocásticos usados para descrever a distribuição de eventos discretos no espaço e no tempo. O modelo mais simples é o processo de Poisson, que assume uma intensidade constante no tempo e no espaço, mas é pouco realista para dados reais, que frequentemente apresentam variações nas intensidades. Processos de Cox espaço-temporais, como os processos de Cox log-gaussianos (LGCP), permitem modelar intensidades variáveis através de campos aleatórios gaussianos, considerando dependência espaço-temporal. Contudo, a intratabilidade da função log-verossimilhança para esses modelos apresentam desafios computacionais. Métodos como Cadeias de Markov Monte Carlo (MCMC) e Aproximação Laplace Alinhada Integrada (INLA) são comumente usados, mas podem ser computacionalmente caros. Alternativamente, o método por mínimos contrastes oferece uma solução mais eficiente e de menor custo computacional. Algumas extensões do modelo LGCP consideram variações locais de intensidade, permitindo a captura de padrões de dependência espacial e temporal mais complexos. A abordagem local pode ser particularmente útil em cenários onde parâmetros como o alcance espacial variam entre diferentes regiões, como em modelos de incêndios. Contudo, ainda há limitações nessa abordagem que impossibilitam a inclusão de covariáveis. Esta tese propõe duas abordagens inéditas para a estimação do modelo LGCP que permitem a inclusão de covariáveis. Na primeira abordagem, utiliza-se modelos aditivos generalizados (GAMs) e a tratabilidade do campo aleatório gaussiano é feita a partir da estimativa dos parâmetros de segunda ordem pelo método de mínimos contrastes aproximados pela função de correlação por pares. Na segunda, também utiliza-se GAMs e a aproximação do campo aleatório gaussiano (Gaussian Random Fields-GRF) é feita por combinações lineares de funções básicas espaço-temporais. Ambas as abordagens foram aplicadas em dados de localização espaço-temporal de focos de queimadas e incêndios ocorridos no Pantanal Brasileiro e no estado do Novo México-EUA. Os resultados mostram que os novos modelos de PPET são computacionalmente viáveis e proporcionam uma melhor precisão nas estimativas, o que os tornam mais adequados para análise de dados que apresentam alta complexidade de variabilidade espaço-temporal. Palavras-chave: Processos Pontuais Espaço-Temporais; Modelos de Cox Log-Gaussianos; Modelos Aditivos Generalizados; Dependência Espaço-Temporal; Mínimos Contrastantes; Campo Aleatório Gaussiano.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIGEstatística e Experimentação AgropecuáriaO arquivo está retido a pedido da autoria até abril de 2027.TecnológicoOutrosMeio ambienteODS 13: Ação contra a mudança global do climaODS 15: Vida terrestre6. Eficiência energética ou inovação ambientalEstatística EspacialUniversidade Federal de LavrasInstituto de Ciências Exatas e Tecnológicas (ICET)Programa de Pós-Graduação: Estatística e Experimentação AgropecuáriaUFLAbrasilAttribution 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCiências AgráriasProcessos pontuais espaço-temporaisModelos de cox log-gaussianosModelos aditivos generalizadosDependência espaço-temporalMínimos contrastantesCampo aleatório gaussianoModelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporalModeling log-gaussian cox point processes: a local and global approach with covariates for spatio-temporal analysisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisNãoporreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLACC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81025https://repositorio.ufla.br/bitstreams/aed51665-198f-40dd-8cbb-cd5b5f43a25e/download5a033ee506f3a0a175bee8fc81f0bd66MD51falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8955https://repositorio.ufla.br/bitstreams/c01de2a0-5c03-4696-bad2-ce82ad17577b/downloaddc1a173fe9489e283d3a1f54f6ab2ab9MD52falseAnonymousREADORIGINALTexto completo.pdfTexto completo.pdfapplication/pdf1814721https://repositorio.ufla.br/bitstreams/44ac8e44-18be-45e7-bd12-05b0a7cd18dc/downloadb164041d8304d45abfba9e6c51adab84MD53trueAnonymousREAD2027-04-05Impactos da pesquisa.pdfImpactos da pesquisa.pdfapplication/pdf238097https://repositorio.ufla.br/bitstreams/68c7ac54-ebe4-4c79-9a04-59f41aba408c/downloadad365cc975616ff0951a243e7f4e6714MD54falseAnonymousREAD2027-04-05TEXTTexto completo.pdf.txtTexto completo.pdf.txtExtracted texttext/plain104065https://repositorio.ufla.br/bitstreams/a51e4cbd-b632-4400-af15-31d728f07ef5/download5db76ec5a86cba8e844f2d3005d1b567MD55falseAnonymousREAD2027-04-05Impactos da pesquisa.pdf.txtImpactos da pesquisa.pdf.txtExtracted texttext/plain7312https://repositorio.ufla.br/bitstreams/d0225e5d-ed8e-460b-84c2-8dc076fd2427/download98a27b418b9fe28274f08dbabc1736a8MD57falseAnonymousREAD2027-04-05THUMBNAILTexto completo.pdf.jpgTexto completo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3122https://repositorio.ufla.br/bitstreams/f485ff95-beda-4c56-b70c-1430111a62b2/download2f9c0df601e268a671a00f5d468d3bdaMD56falseAnonymousREAD2027-04-05Impactos da pesquisa.pdf.jpgImpactos da pesquisa.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4389https://repositorio.ufla.br/bitstreams/672bcc29-01c5-49c9-ba16-fad3e014000d/download7eab9d126f1e0835f7e6c7a740f62f69MD58falseAnonymousREAD2027-04-051/606892026-06-09 15:55:40.242http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/Attribution 3.0 Brazilembargo2027-04-05oai:repositorio.ufla.br:1/60689https://repositorio.ufla.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufla.br/server/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2026-06-09T18:55:40Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)falseREVDTEFSQcOHw4NPIERFIERJU1RSSUJVScOHw4NPIE7Dg08tRVhDTFVTSVZBCk8gcmVmZXJpZG8gYXV0b3I6CgphKSBEZWNsYXJhIHF1ZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSDDqSBzZXUgdHJhYmFsaG8gb3JpZ2luYWwsIGUgcXVlIGRldMOpbSBvIGRpcmVpdG8gZGUgY29uY2VkZXIgb3MgZGlyZWl0b3MgY29udGlkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EuIERlY2xhcmEgdGFtYsOpbSBxdWUgYSBlbnRyZWdhIGRvIGRvY3VtZW50byBuw6NvIGluZnJpbmdlLCB0YW50byBxdWFudG8gbGhlIMOpIHBvc3PDrXZlbCBzYWJlciwgb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgcXVhbHF1ZXIgb3V0cmEgcGVzc29hIG91ICBlbnRpZGFkZS4KCmIpIFNlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIGNvbnTDqW0gbWF0ZXJpYWwgZG8gcXVhbCBuw6NvIGRldMOpbSBvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvciwgZGVjbGFyYSBxdWUgb2J0ZXZlIGF1dG9yaXphw6fDo28gZG8gZGV0ZW50b3IgZG9zIGRpcmVpdG9zIGRlIGF1dG9yIHBhcmEgY29uY2VkZXIgw6AgVW5pdmVyc2lkYWRlIEZlZGVyYWwgZGUgTGF2cmFzIG9zIGRpcmVpdG9zIHJlcXVlcmlkb3MgcG9yIGVzdGEgbGljZW7Dp2EsIGUgcXVlIGVzc2UgbWF0ZXJpYWwgY3Vqb3MgZGlyZWl0b3Mgc8OjbyBkZSB0ZXJjZWlyb3MgZXN0w6EgY2xhcmFtZW50ZSBpZGVudGlmaWNhZG8gZSByZWNvbmhlY2lkbwpubyB0ZXh0byBvdSBjb250ZcO6ZG8gZG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlLiBTZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSDDqSBiYXNlYWRvIGVtIHRyYWJhbGhvIGZpbmFuY2lhZG8gb3UgYXBvaWFkbyBwb3Igb3V0cmEgaW5zdGl0dWnDp8OjbyBxdWUgbsOjbyBhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBGZWRlcmFsIGRlIExhdnJhcywgZGVjbGFyYSBxdWUgY3VtcHJpdSBxdWFpc3F1ZXIgb2JyaWdhw6fDtWVzIGV4aWdpZGFzIHBlbG8gcmVzcGVjdGl2byBjb250cmF0byBvdSBhY29yZG8uCg==
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
dc.title.alternative.none.fl_str_mv Modeling log-gaussian cox point processes: a local and global approach with covariates for spatio-temporal analysis
title Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
spellingShingle Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
Oliveira, Wélson Antônio de
Ciências Agrárias
Processos pontuais espaço-temporais
Modelos de cox log-gaussianos
Modelos aditivos generalizados
Dependência espaço-temporal
Mínimos contrastantes
Campo aleatório gaussiano
title_short Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
title_full Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
title_fullStr Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
title_full_unstemmed Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
title_sort Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos: uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal
author Oliveira, Wélson Antônio de
author_facet Oliveira, Wélson Antônio de
https://orcid.org/0000-0002-2129-8104
author_role author
author2 https://orcid.org/0000-0002-2129-8104
author2_role author
dc.contributor.referee.none.fl_str_mv Silva, Douglas Mateus da
Pala, Luis Otavio de Oliveira
Nakamura, Luis Ricardo
Oliveira, Fernando Luis Pereira de
Safadi, Thelma
Nogueira, Denismar Alves
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Scalon, João Domingos
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1524496378730717
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Wélson Antônio de
https://orcid.org/0000-0002-2129-8104
contributor_str_mv Scalon, João Domingos
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Ciências Agrárias
topic Ciências Agrárias
Processos pontuais espaço-temporais
Modelos de cox log-gaussianos
Modelos aditivos generalizados
Dependência espaço-temporal
Mínimos contrastantes
Campo aleatório gaussiano
dc.subject.por.fl_str_mv Processos pontuais espaço-temporais
Modelos de cox log-gaussianos
Modelos aditivos generalizados
Dependência espaço-temporal
Mínimos contrastantes
Campo aleatório gaussiano
description Spatio-temporal point processes (STPP) are stochastic models used to describe the distribution of discrete events in space and time. The simplest model is the Poisson process, which assumes a constant intensity over space and time; however, this assumption is often unrealistic for real data, which frequently exhibit varying intensities. Spatio-temporal Cox processes, such as Log-Gaussian Cox Processes (LGCP), allow for the modeling of varying intensities through Gaussian random fields, incorporating spatio-temporal dependence. However, the intractability of the log-likelihood function for these models poses significant computational challenges. Methods such as Markov Chain Monte Carlo (MCMC) and Integrated Nested Laplace Approximation (INLA) are commonly used, but they can be computationally expensive. Alternatively, the minimum contrast method provides a more efficient and less computationally demanding solution. Some extensions of the LGCP model consider local variations in intensity, allowing for the capture of more complex spatial and temporal dependence patterns. The local approach can be particularly useful in scenarios where parameters such as the spatial range vary across regions, as in wildfire modeling. Nevertheless, there are still limitations in these approaches that prevent the inclusion of covariates. This thesis proposes two novel approaches for LGCP model estimation that allow for the inclusion of covariates. In the first approach, generalized additive models (GAMs) are employed, and the tractability of the Gaussian random field is achieved through the estimation of second-order parameters using the minimum contrast method, approximated via the pair correlation function. In the second approach, GAMs are also used, and the Gaussian random field (GRF) is approximated through linear combinations of spatio-temporal basis functions. Both approaches were applied to spatio-temporal location data of wildfire occurrences in the Brazilian Pantanal and in the state of New Mexico, USA. The results show that the proposed STPP models are computationally feasible and provide improved estimation accuracy, making them more suitable for analyzing data with high spatio-temporal variability. Keywords: Spatio-Temporal Point Processes; Log-Gaussian Cox Models; Generalized Additive Models; Spatio-Temporal Dependence; Minimum Contrast; Gaussian Random Field.
publishDate 2026
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2026-04-14T14:38:32Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2026-04-01
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv OLIVEIRA, Wélson Antônio de. Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos : uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal. 2026. 100 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Lavras, 2026.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufla.br/handle/1/60689
identifier_str_mv OLIVEIRA, Wélson Antônio de. Modelagem de processos pontuais de cox log-gaussianos : uma abordagem local e global com covariáveis para análise espaço-temporal. 2026. 100 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Lavras, 2026.
url https://repositorio.ufla.br/handle/1/60689
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.dadosabertos.none.fl_str_mv Não
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Lavras
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas (ICET)
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação: Estatística e Experimentação Agropecuária
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFLA
dc.publisher.country.fl_str_mv brasil
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Lavras
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas (ICET)
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFLA
instname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron:UFLA
instname_str Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron_str UFLA
institution UFLA
reponame_str Repositório Institucional da UFLA
collection Repositório Institucional da UFLA
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufla.br/bitstreams/aed51665-198f-40dd-8cbb-cd5b5f43a25e/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/c01de2a0-5c03-4696-bad2-ce82ad17577b/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/44ac8e44-18be-45e7-bd12-05b0a7cd18dc/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/68c7ac54-ebe4-4c79-9a04-59f41aba408c/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/a51e4cbd-b632-4400-af15-31d728f07ef5/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/d0225e5d-ed8e-460b-84c2-8dc076fd2427/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/f485ff95-beda-4c56-b70c-1430111a62b2/download
https://repositorio.ufla.br/bitstreams/672bcc29-01c5-49c9-ba16-fad3e014000d/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 5a033ee506f3a0a175bee8fc81f0bd66
dc1a173fe9489e283d3a1f54f6ab2ab9
b164041d8304d45abfba9e6c51adab84
ad365cc975616ff0951a243e7f4e6714
5db76ec5a86cba8e844f2d3005d1b567
98a27b418b9fe28274f08dbabc1736a8
2f9c0df601e268a671a00f5d468d3bda
7eab9d126f1e0835f7e6c7a740f62f69
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)
repository.mail.fl_str_mv nivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.br
_version_ 1879593959976599552