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Quantile estimation using near optimal unbalanced ranked set sampling

  • Nautiyal, Raman;Tiwari, Neeraj;Chandra, Girish
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • 제28권6호
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    • pp.643-653
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    • 2021
  • Few studies are found in literature on estimation of population quantiles using the method of ranked set sampling (RSS). The optimal RSS strategy is to select observations with at most two fixed rank order statistics from different ranked sets. In this paper, a near optimal unbalanced RSS model for estimating pth(0 < p < 1) population quantile is proposed. Main advantage of this model is to use each rank order statistics and is distributionfree. The asymptotic relative efficiency (ARE) for balanced RSS, unbalanced optimal and proposed near-optimal methods are computed for different values of p. We also compared these AREs with respect to simple random sampling. The results show that proposed unbalanced RSS performs uniformly better than balanced RSS for all set sizes and is very close to the optimal RSS for large set sizes. For the practical utility, the near optimal unbalanced RSS is recommended for estimating the quantiles.

조건부 분위수의 중도절단을 고려한 비모수적 추정 (Nonparametric estimation of conditional quantile with censored data)

  • 김은영;최혜미
    • Journal of the Korean Data and Information Science Society
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    • 제24권2호
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    • pp.211-222
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    • 2013
  • 중도절단된 자료가 있을 경우 조건부 분위수함수를 비모수적으로 추정하는 문제에 대하여 다루고 있다. 역함수에 근거한 방법인 Yu와 Jones (1998)에 의해 제안된 중복커널기법 추정량과 Lee 등(2006)의 국소로지스틱기법 추정량을 중도절단된 자료가 있는 경우로 수정하여 새롭게 제안하고, 이들을 기존의 Koenker와 Bassett (1978)의 점검함수에 근거한 커널평활 추정량들과 모의실험을 통해 비교해 보았다. 모의실험을 통하여 역함수에 근거한 추정량들은 조건부 분포가 대칭인 모형에서, 점검함수기법 추정량들은 한쪽으로 치우친 분포인 경우에 조건부 분위수를 대체로 더 잘 추정하고 있음을 알 수 있었다.

한국 은행산업의 CoVaR 추정 (Estimating the CoVaR for Korean Banking Industry)

  • 최필선;민인식
    • KDI Journal of Economic Policy
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    • 제32권3호
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    • pp.71-99
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    • 2010
  • Adrian and Brunnermeier(2009)가 제안한 CoVaR는 위기의 파급효과를 측정하는 데 유용한 도구이다. 특히 어떤 금융기관이 금융시스템에 대해 어느 정도의 잠재적 리스크를 갖고 있는지를 측정할 수 있다. 본 연구는 CoVaR를 추정하는데 있어서 Adrian and Brunnermeier(2009)가 사용한 분위수 회귀방식이 아니라 이변량 정규분포 및 $S_U$-정규분포 등 모수적 분포함수를 이용하여 CoVaR를 추정하는 방법을 제안한다. 이들 모형을 이용하여 국내 은행산업을 대상으로 CoVaR를 추정하고, 이를 통해 CoVaR의 현실적 유용성을 점검함과 동시에 각 모형들의 추정 성과를 비교한다. 추정 결과, 은행들이 시스템리스크에 양(+)의 기여를 하고 있는 것으로 나타났다. 모형별로는 $S_U$-정규분포모형에 비해 분위수 회귀와 정규분포모형이 CoVaR를 (절댓값에서) 크게 과소평가하며, 위기수준을 높일수록 그 정도가 심해지는 것으로 나타났다.

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Copula 모형을 이용한 이변량 강우빈도해석 (Bivariate Frequency Analysis of Rainfall using Copula Model)

  • 주경원;신주영;허준행
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제45권8호
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    • pp.827-837
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    • 2012
  • 확률강우량은 수공구조물의 설계에 있어 중요한 역할을 하며 이러한 확률강우량의 산정은 일반적으로 일변량 빈도해석을 수행하고 최적의 확률분포형을 찾아냄으로써 계산된다. 하지만 일변량 빈도해석은 수행 시 지속기간이 제한적이라는 단점이 있으며 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 이변량 빈도해석을 수행하였다. 다변량 모형인 copula 모형 중3가지의 분포형을 이용하여 5개 지점의 연최대강우사상에 대해 이 변량 빈도해석을 수행하였으며 확률변수로 강우량과 지속기간을 사용하였다. 주변분포형은 강우량에는 Gumbel (GUM), generalized logistic (GLO) 분포형, 지속기간에는 generalized extreme value (GEV), GUM, GLO 분포형이사용됐으며 copula 모형은Frank, Joe, Gumbel-Hougaard 모형을 이용하였다. 주변분포형의 매개변수는 확률가중모멘트법을 이용하여 추정하였으며, copula 모형의 매개변수는 준모수방법인 의사최우도법을 사용하여 구하였다. 이를 통해 얻어진 확률강우량을 주변분포형과 copula 모형을바꾸어가며 비교하였다. 그 결과, 주변분포형의 종류에 따른 변화에서는 지속기간의 분포형에는 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 강우량의 분포형에 따라서는 조금씩 차이가 났으며 강우량의 분포형이 GUM일 경우, GLO일 때에 비해 재현기간이 증가할수록 확률강우량이 증가하는 경향이 두드러졌다. Copula 모형별로 비교해보았을 때, Joe, Gumbel-Hougaard 모형은 비슷한 경향을 나타내었으며 Frank 모형은 재현기간의 증가에 따른 확률강우량의 증가가 강하게 나타냈다.

On the Effects of Plotting Positions to the Probability Weighted Moments Method for the Generalized Logistic Distribution

  • Kim, Myung-Suk
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • 제14권3호
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    • pp.561-576
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    • 2007
  • Five plotting positions are applied to the computation of probability weighted moments (PWM) on the parameters of the generalized logistic distribution. Over a range of parameter values with some finite sample sizes, the effects of five plotting positions are investigated via Monte Carlo simulation studies. Our simulation results indicate that the Landwehr plotting position frequently tends to document smaller biases than others in the location and scale parameter estimations. On the other hand, the Weibull plotting position often tends to cause larger biases than others. The plotting position (i - 0.35)/n seems to report smaller root mean square errors (RMSE) than other plotting positions in the negative shape parameter estimation under small samples. In comparison to the maximum likelihood (ML) method under the small sample, the PWM do not seem to be better than the ML estimators in the location and scale parameter estimations documenting larger RMSE. However, the PWM outperform the ML estimators in the shape parameter estimation when its magnitude is near zero. Sensitivity of right tail quantile estimation regarding five plotting positions is also examined, but superiority or inferiority of any plotting position is not observed.

Nonparametric Estimation in Regression Model

  • Han, Sang Moon
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • 제8권1호
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    • pp.15-27
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    • 2001
  • One proposal is made for constructing nonparametric estimator of slope parameters in a regression model under symmetric error distributions. This estimator is based on the use of idea of Johns for estimating the center of the symmetric distribution together with the idea of regression quantiles and regression trimmed mean. This nonparametric estimator and some other L-estimators are studied by Monte Carlo.

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Adaptive M-estimation using Selector Statistics in Location Model

  • Han, Sang-Moon
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • 제9권2호
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    • pp.325-335
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    • 2002
  • In this paper we introduce some adaptive M-estimators using selector statistics to estimate the center of symmetric and continuous underlying distributions. This selector statistics is based on the idea of Hogg(1983) and Hogg et. al. (1988) who used averages of some order statistics to discriminate underlying distributions. In this paper, we use the functions of sample quantiles as selector statistics and determine the suitable quantile points based on maximizing the distance index to discriminate distributions under consideration. In Monte Carlo study, this robust estimation method works pretty good in wide range of underlying distributions.

수문기상학적 활용을 위한 레이더 강우자료 생산(I) : 편의보정 및 오차분포 산정 (Generation of radar rainfall data for hydrological and meteorological application (I) : bias correction and estimation of error distribution)

  • 김태정;이동률;장상민;권현한
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제50권1호
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    • pp.1-15
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    • 2017
  • 최근 기후변화로 인하여 발생하는 기상재해 및 위험기상 현상의 대비를 위하여 조밀한 시공간적 해상도를 갖는 레이더 강우가 활용되고 있지만 널리 사용되는 Marshall-Palmer의 Z-R 관계식으로 추정된 레이더 강우는 과소추정의 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 분위회귀 분석기법을 통한 레이더 강우자료 편의보정 기법과 Copula 함수를 연계한 강우자료 확충기법을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 모형을 통하여 편의가 보정된 시계열 레이더 강우자료 효율을 통계적으로 분석한 결과 우수한 모형성능을 확인하였으며 Copula 기법을 이용하여 지상강우 및 레이더 강우자료를 확충한 결과 기존의 강우특성을 현실적으로 재현하는 것을 확인하였다. Copula 기법을 통한 강우자료 확충기법은 레이더 강우의 오차분포를 평가하는데 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

정상성 및 비정상성 수문자료의 지역빈도해석 (Regional frequency analysis for stationary and nonstationary hydrological data)

  • 허준행;김한빈
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제52권10호
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    • pp.657-669
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    • 2019
  • 수공구조물의 설계 시 빈도해석을 통해 수문자료의 통계적 특성을 고려하여 설계빈도에 대한 정확한 확률수문량을 산정하는 것은 매우 중요한 절차이다. 지역빈도해석은 대상 지점의 자료만을 이용하여 확률수문량을 산정하는 지점빈도해석과 달리 수문학적으로 동질한 것으로 판단되는 주변지점들의 자료를 모두 포함하여 빈도해석을 수행하므로 미계측 지점 또는 자료 보유년수가 짧은 지점에서 보다 정확한 확률수문량 산정이 가능하다. 본 총설논문에서는 이러한 지역빈도해석 기법을 수문자료의 특성에 따라 정상성 지역빈도해석과 비정상성 지역빈도해석으로 구분하고, 각 방법의 기본이론과 절차 및 관련 연구를 홍수지수법을 중심으로 상세히 설명하였으며 최신 연구동향을 정리하였다. "홍수량 산정 표준지침"의 개정을 통해 포함되는 정상성 지역빈도해석에 대해 언급하고, 비정상성 지역빈도해석과 관련한 향후 연구주제를 기술하며 논문을 마무리 한다.

A copula based bias correction method of climate data

  • Gyamfi Kwame Adutwum;Eun-Sung Chung
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.160-160
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    • 2023
  • Generally, Global Climate Models (GCM) cannot be used directly due to their inherent error arising from over or under-estimation of climate variables compared to the observed data. Several bias correction methods have been devised to solve this problem. Most of the traditional bias correction methods are one dimensional as they bias correct the climate variables separately. One such method is the Quantile Mapping method which builds a transfer function based on the statistical differences between the GCM and observed variables. Laux et al. introduced a copula-based method that bias corrects simulated climate data by employing not one but two different climate variables simultaneously and essentially extends the traditional one dimensional method into two dimensions. but it has some limitations. This study uses objective functions to address specifically, the limitations of Laux's methods on the Quantile Mapping method. The objective functions used were the observed rank correlation function, the observed moment function and the observed likelihood function. To illustrate the performance of this method, it is applied to ten GCMs for 20 stations in South Korea. The marginal distributions used were the Weibull, Gamma, Lognormal, Logistic and the Gumbel distributions. The tested copula family include most Archimedean copula families. Five performance metrics are used to evaluate the efficiency of this method, the Mean Square Error, Root Mean Square Error, Kolmogorov-Smirnov test, Percent Bias, Nash-Sutcliffe Efficiency and the Kullback Leibler Divergence. The results showed a significant improvement of Laux's method especially when maximizing the observed rank correlation function and when maximizing a combination of the observed rank correlation and observed moments functions for all GCMs in the validation period.

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