r - 在 R 中绘制具有 95% 置信区间的阈值/分段/变化点模型
问题描述
我想绘制一个阈值模型,线段之间具有平滑的 95% 置信区间线。您会认为这很简单,但我一直无法找到答案!
我的阈值/断点是已知的,如果有办法可视化这些数据,那就太好了。我已经尝试了产生以下情节的分段包:
该图显示了一个阈值模型,其断点位于 5.4。但是,回归线之间的置信区间并不平滑。
如果有人知道在分段回归线(理想情况下在 ggplot 中)之间产生平滑(即没有线段之间的跳跃)CI 线的任何方法,那将是惊人的。太感谢了。
我已经包含了示例数据和我在下面尝试过的代码:
x <- c(2.26, 1.95, 1.59, 1.81, 2.01, 1.63, 1.62, 1.19, 1.41, 1.35, 1.32, 1.52, 1.10, 1.12, 1.11, 1.14, 1.23, 1.05, 0.95, 1.30, 0.79,
0.81, 1.15, 1.10, 1.29, 0.97, 1.05, 1.05, 0.84, 0.64, 0.80, 0.81, 0.61, 0.71, 0.75, 0.30, 0.30, 0.49, 1.13, 0.55, 0.77, 0.51,
0.67, 0.43, 1.11, 0.29, 0.36, 0.57, 0.02, 0.22, 3.18, 3.79, 2.49, 2.44, 2.12, 2.45, 3.22, 3.44, 3.86, 3.53, 3.13)
y <- c(22.37, 18.93, 16.99, 15.65, 14.62, 13.79, 13.09, 12.49, 11.95, 11.48, 11.05, 10.66, 10.30, 9.96, 9.65, 9.35, 9.07, 8.81,
8.56, 8.32, 8.09, 7.87, 7.65, 7.45, 7.25, 7.05, 6.86, 6.68, 6.50, 6.32, 6.15, 5.97, 5.80, 5.63, 5.47, 5.30,
5.13, 4.96, 4.80, 4.63, 4.45, 4.28, 4.09, 3.90, 3.71, 3.50, 3.27, 3.01, 2.70, 2.28, 22.37, 16.99, 11.05, 8.81,
8.56, 8.32, 7.25, 7.05, 6.50, 6.15, 5.63)
lin.mod <- lm(y ~ x)
segmented.mod <- segmented(lin.mod, seg.Z = ~x, psi=2)
plot(x, y)
plot(segmented.mod, add=TRUE, conf.level = 0.95)
这会产生以下图(以及 95% 置信区间中的相关跳跃):
解决方案
背景:现有变更点包中的不平滑是由于常客包以固定的变更点值运行。但与所有推断参数一样,这是错误的,因为变化的位置确实存在不确定性。
解决方案: AFAIK,只有贝叶斯方法可以量化它,并且mcp
包填充了这个空间。
library(mcp)
model = list(
y ~ 1 + x, # Segment 1: Intercept and slope
~ 0 + x # Segment 2: Joined slope (no intercept change)
)
fit = mcp(model, data = data.frame(x, y))
默认绘图(plot.mcpfit()
返回一个ggplot
对象):
plot(fit) + ggtitle("Default plot")
每条线代表生成数据的可能模型。变化点的后验显示为蓝色密度。您可以在顶部使用plot(fit, q_fit = TRUE)
或单独绘制一个可信区间:
plot(fit, lines = 0, q_fit = c(0.025, 0.975), cp_dens = FALSE) + ggtitle("Credible interval only")
如果您的更改点确实是已知的,并且您想为每个段(即 quasi-emulate segmented
)建模不同的残差比例,您可以执行以下操作:
model2 = list(
y ~ 1 + x,
~ 0 + x + sigma(1) # Add intercept change in residual scale
)
fit = mcp(model2, df, prior = list(cp_1 = 1.9)) # Note: prior is a fixed value - not a distribution.
plot(fit, q_fit = TRUE, cp_dens = FALSE)
请注意,CI 不会像 中那样在更改点周围“跳跃” segmented
。我相信这是正确的行为。披露:我是mcp
.
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