关于算法:R语言泊松Poisson回归模型预测人口死亡率和期望寿命

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原文链接:http://tecdat.cn/?p=18782

本文咱们探讨了冀望寿命的计算。人口统计模型的终点是死亡率表。然而,这种假如有偏差,因为它假如生存条件不会失去改善。为了正确处理问题,咱们应用了更残缺的数据,其中死亡人数依据 x 岁而定,还包含日期 t。

 2.  DE=read.table("DE.txt",skip = 3,header=TRUE)
    
3.  EXPS=read.table("EXPS.txt",skip = 3,header=TRUE)

 咱们用 Dx,t 示意死亡人数,Ex,t 示意裸露人数。因而,对于在日期 t 上 x 岁的某人,在该年死亡的概率为 qx,t = Dx,t / Ex,t。这些数据存储在矩阵中进行可视化,存储在数据库中进行回归。

 2.  QF[QF==0]=NA
    
3.  QH[QH==0]=NA

 必须进行一些批改以避免出现零值的问题,因为(i)咱们求出比率(ii)而后咱们对数化)。咱们能够可视化为 x 和 t 的函数。

persp(log(QF)) 

 或

 2.  persp3d(ages,annees,log(QH),col="light blue")

 

为了模仿 qx,t 的演变,咱们能够从 Lee&Carter(1992)的模型中取得启发,该模型  假如 log(qx,t)= Ax + Bx⋅Kt。A =(A0,A1,⋯,A110)在某种程度上是 log(qx,t)。K =(K1816,K1817,⋯,K2015)使咱们理解生存条件的改善,一年内死亡的可能性升高。这些改善不是平均的,因而咱们应用 B =(B0,B1,⋯,B110)来使改善取决于 l ‘ 年龄。

为了预计参数 A,B 和 K,咱们尝试应用二项式模型。B(Ex,t,qx,t),这是人寿保险的根本模型。这里 Dx,t〜B(Ex,t,exp [Ax + Bx⋅Kt])。

另一个线索是应用小数定律,即如果概率低(一年中的死亡概率就是这种状况),则二项式定律能够近似由泊松散布。咱们在这里用到了 Poisson 回归,其解释变量为年龄 x,年 t 和裸露量为偏移变量。惟一的问题是它不是线性回归。咱们这里有非线性模型,因为 E [Dx,t] =(exp[log(Ex,t)+ Ax + Bx⋅Kt])。

 2.  gnm(DH ~ offset(log(EH)  + as.factor(age) +
    
3.  Multas.factor(age,as.factor(annee),
    
4.  family = poisson(link="log")

 咱们有预计系数 A ^,B ^ 和 K ^。

 2.  Ax=reg$coefficients[2:111]
    
3.  Bx=reg$coefficients[112:222]
    
4.  Kt=reg$coefficients[223:length(reg$coefficients)]

咱们能够示意三组系数。首先 A ^ 示意均匀变动,

plot(ages[-1],Ax) 

 

咱们还能够用 K ^ 来绘制工夫。

 

同样,该模型不可被辨认。简而言之,改善没有任何意义。咱们能够示意 -K ^,它的长处是形容了生存条件的改善。最初,让咱们作图 -B ^

 

艰难在于,为了预测冀望寿命,咱们须要针对 t 的大值(尚未察看到)计算 qt,x。例如,某人可能想晓得 q50,2020(对于 1970 年出世的人)。咱们要应用 q50,2020 = exp(A ^ 50 + B ^ 50 K ^ 2020)。问题是 K ^ 2020 不属于预计数量 K ^。

这个想法是 Lee&Carter(1992)的初衷,咱们能够尝试指数模型或线性模型(在 1950 年当前的原始 K ^ 序列上)

 2.  lm(log(Kt[idx])~ann[idx])
    
3.  futur=2016:2125
    

5.  lm(Kt[idx]~ann[idx])
    

7.  points(futur,pr,col="blue")

 

而后,咱们能够依据过来的数据建设一系列预测,q ^ x,t = exp [A ^ x + B ^ x K ^ t],以及将来数据 q〜x,t = exp [A ^ x + B ^ x K〜t]。

咱们保留过来的数据,这里是 1880 年死亡的概率

 2.  plot(BASE$x[BASE$t==1880],BASE$pred[BASE$t==1880],
    
3.  log="y")

 

同样,咱们在将来(此处为 2050 年)应用这两种模型

 2.  BASE2$Qpred1=exp(cste+BASE2$Ax+BASE2$Bx*BASE2$Kt1)
    

5.  plot(BASE2$x[BASE2$t==2050],BASE2$Qpred1[BASE2$t==
    
6.  2050],log="y")

 

用于指数预测

 对于线性预测,对 1968 年出世的人,咱们有第二年死亡的概率

 2.  if(sbase$t[i]<= 2015)
    
3.  {vq[i]=BASE[BASE$x==sbase$x[i]) &  BASE$t==sbase$t[i]),"Qpred"] 
    
4.  if(sbase$t[i] <2015) 
    
5.  {vq[i]=BASE2[(BASE2$x==sbase$x[i]) & (BASE2$t==sbase$t[i]),"Qpred2"] 

 

右边是咱们模型估算值,左边是预测值。

要计算出世时的冀望寿命,咱们应用以下代码



1.  sum(cumprod(exp(-vq[1:110])))
    
2.  [1] 77.62047
    

 而后,咱们能够做函数可视化这种冀望寿命的演变

 2.  vP = cumprod(exp(-(sbase$vq[1:110])))
    
3.  sum(vP)}
 2.  ANN =1930:2010
    
3.  plot(ANN ,E2)

 

如果咱们看一下变动,咱们发现每年(大概)有 0.25 的变动

 

另一方面,如果咱们采纳保留 Kt 指数变动的预测,则能够得出

 

后果不符合实际,它更少地思考曲线的变动。

 


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