Les modèles de séries chronologiques avec variances conditionnellement hétéroscédastiques sont devenus quasi incontournables afin de modéliser les séries chronologiques dans le contexte des données financières. Dans beaucoup d'applications, vérifier l'existence d'une relation entre deux séries chronologiques représente un enjeu important. Dans ce mémoire, nous généralisons dans plusieurs directions et dans un cadre multivarié, la procédure dévéloppée par Cheung et Ng (1996) conçue pour examiner la causalité en variance dans le cas de deux séries univariées. Reposant sur le travail de El Himdi et Roy (1997) et Duchesne (2004), nous proposons un test basé sur les matrices de corrélation croisée des résidus standardisés carrés et des produits croisés de ces résidus. Sous l'hypothèse nulle de l'absence de causalité en variance, nous établissons que les statistiques de test convergent en distribution vers des variables aléatoires khi-carrées. Dans une deuxième approche, nous définissons comme dans Ling et Li (1997) une transformation des résidus pour chaque série résiduelle vectorielle. Les statistiques de test sont construites à partir des corrélations croisées de ces résidus transformés. Dans les deux approches, des statistiques de test pour les délais individuels sont proposées ainsi que des tests de type portemanteau. Cette méthodologie est également utilisée pour déterminer la direction de la causalité en variance. Les résultats de simulation montrent que les tests proposés offrent des propriétés empiriques satisfaisantes. Une application avec des données réelles est également présentée afin d'illustrer les méthodes / Time series models with conditionnaly heteroskedastic variances have become almost inevitable to model financial time series. In many applications, to confirm the existence of a relationship between two time series is very important. In this Master thesis, we generalize in several directions and in a multivariate framework, the method developed by Cheung and Ng (1996) designed to examine causality in variance in the case of two univariate series. Based on the work of El Himdi and Roy (1997) and Duchesne (2004), we propose a test based on residual cross-correlation matrices of squared residuals and cross-products of these residuals. Under the null hypothesis of no causality in variance, we establish that the test statistics converge in distribution to chi-square random variables. In a second approach, we define as in Ling and Li (1997) a transformation of the residuals for each residual time series. The test statistics are built from the cross-correlations of these transformed residuals. In both approaches, test statistics at individual lags are presented and also portmanteau-type test statistics. That methodology is also used to determine the direction of causality in variance. The simulation results show that the proposed tests provide satisfactory empirical properties. An application with real data is also presented to illustrate the methods

Le présent mémoire porte sur les séries chronologiques qui en plus d’être observées dans le temps, présentent également une composante spatiale. Plus particulièrement, nous étudions une certaine classe de modèles, les modèles autorégressifs spatio-temporels généralisés, ou GSTAR. Dans un premier temps, des liens sont effectués avec les modèles vectoriels autorégressifs (VAR). Nous obtenons explicitement la distribution asymptotique des autocovariances résiduelles pour les modèles GSTAR en supposant que le terme d’erreur est un bruit blanc gaussien, ce qui représente une première contribution originale. De ce résultat, des tests de type portemanteau sont proposés, dont les distributions asymptotiques sont étudiées. Afin d’illustrer la performance des statistiques de test, une étude de simulations est entreprise où des modèles GSTAR sont simulés et correctement ajustés. La méthodologie est illustrée avec des données réelles. Il est question de la production mensuelle de thé en Java occidental pour 24 villes, pour la période janvier 1992 à décembre 1999. / In this master thesis, time series models are studied, which have also a spatial component, in addition to the usual time index. More particularly, we study a certain class of models, the Generalized Space-Time AutoRegressive (GSTAR) time series models. First, links are considered between Vector AutoRegressive models(VAR) and GSTAR models. We obtain explicitly the asymptotic distribution of the residual autocovariances for the GSTAR models, assuming that the error term is a Gaussian white noise, which is a first original contribution. From that result, test statistics of the portmanteau type are proposed, and their asymptotic distributions are studied. In order to illustrate the behaviour of the test statistics, a simulation study is conducted where GSTAR models are simulated and correctly fitted. The methodology is illustrated with monthly real data concerning the production of tea in west Java for 24 cities from the period January 1992 to December 1999. / Dans ce mémoire, nous avons utilisé le logiciel R pour la programmation.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les modalités d'investigation de notre thèse sont menées, sous trois angles : épistémologique, statistique et économique. En première partie de la thèse, dans une approche épistémologique, nous spécifions en quoi le concept de mémoire longue peut apparaître, comme un nouveau paradigme kühnien pour la macroéconomie et la finance. En deuxième partie de la thèse, dans une approche statistique, semi-paramétrique, nous proposons trois extensions de la statistique IR (Increment Ratio) de Surgailis et al, (2008). Premièrement, un théorème central limite multidimensionnelle est établi pour un vecteur composé de plusieurs statistiques IR. Deuxièmement, un test d'adéquation de qualité d'ajustement de type chi2 est déduit de ce théorème. Troisièmement, ce théorème nous a permis de construire des versions adaptatives de l'estimateur et du test d'adéquation étudiés dans un cadre semi-paramétrique général. Nous prouvons que l'estimateur adaptatif du paramètre de la mémoire longue suit une propriété d'Oracle. Les simulations que nous avons menées attestent de la précision et de la robustesse de l'estimateur et du test d'adéquation, même dans le cas non gaussien. En troisième partie de la thèse, nous en déduisons deux tests respectivement de stationnarité et de non stationnarité pour les processus I(d) stationnaires et non stationnaires, pour tout réel d tel que (-0.5< d<1.25). Dans une approche économique, au sein de cette troisième partie de la thèse, nous mettons en oeuvre les résultats théoriques précédents comparés à ceux issus d'autres méthodes statistiques: paramétriques, semi-paramétriques ou non paramétriques (ou heuristiques) appliquées à des séries économiques et financières.

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Nous sommes intéressé par la reconstitution et la prédiction des séries temporelles multivariées à partir des données partiellement observées et/ou agrégées.La motivation du problème vient des applications dans la gestion du réseau électrique.Nous envisageons des outils capables de résoudre le problème d'estimation de plusieurs domaines.Après investiguer le krigeage, qui est une méthode de la litérature de la statistique spatio-temporelle, et une méthode hybride basée sur le clustering des individus, nous proposons un cadre général de reconstitution et de prédiction basé sur la factorisation de matrice nonnégative.Ce cadre prend en compte de manière intrinsèque la corrélation entre les séries temporelles pour réduire drastiquement la dimension de l'espace de paramètres.Une fois que le problématique est formalisé dans ce cadre, nous proposons deux extensions par rapport à l'approche standard.La première extension prend en compte l'autocorrélation temporelle des individus.Cette information supplémentaire permet d'améliorer la précision de la reconstitution.La deuxième extension ajoute une composante de régression dans la factorisation de matrice nonnégative.Celle-ci nous permet d'utiliser dans l'estimation du modèle des variables exogènes liées avec la consommation électrique, ainsi de produire des facteurs plus interprétatbles, et aussi améliorer la reconstitution.De plus, cette méthod nous donne la possibilité d'utiliser la factorisation de matrice nonnégative pour produire des prédictions.Sur le côté théorique, nous nous intéressons à l'identifiabilité du modèle, ainsi qu'à la propriété de la convergence des algorithmes que nous proposons.La performance des méthodes proposées en reconstitution et en prédiction est testé sur plusieurs jeux de données de consommation électrique à niveaux d'agrégation différents. / We are interested in the recovery and prediction of multiple time series from partially observed and/or aggregate data.Motivated by applications in electricity network management, we investigate tools from multiple fields that are able to deal with such data issues.After examining kriging from spatio-temporal statistics and a hybrid method based on the clustering of individuals, we propose a general framework based on nonnegative matrix factorization.This frameworks takes advantage of the intrisic correlation between the multivariate time series to greatly reduce the dimension of the parameter space.Once the estimation problem is formalized in the nonnegative matrix factorization framework, two extensions are proposed to improve the standard approach.The first extension takes into account the individual temporal autocorrelation of each of the time series.This increases the precision of the time series recovery.The second extension adds a regression layer into nonnegative matrix factorization.This allows exogenous variables that are known to be linked with electricity consumption to be used in estimation, hence makes the factors obtained by the method to be more interpretable, and also increases the recovery precision.Moreover, this method makes the method applicable to prediction.We produce a theoretical analysis on the framework which concerns the identifiability of the model and the convergence of the algorithms that are proposed.The performance of proposed methods to recover and forecast time series is tested on several multivariate electricity consumption datasets at different aggregation level.

Cette thèse porte sur la prévision de la demande des expéditeurs et des offres de capacité des transporteurs pour la planification opérationnelle des systèmes `Many-to-One-to-Many' (M1M). Un tel système agit comme un décideur intermédiaire entre les expéditeurs et les transporteurs en coordonnant le transport des marchandises des expéditeurs aux destinataires en utilisant les capacités offertes par les transporteurs. Le décideur prend ses décisions dans un horizon de planification opérationnelle, en optimisant ces décisions en tenant compte de l'incertitude sur les périodes futures. Pour accompagner les décisions du décideur, il est essentiel de prédire les nouvelles demandes des expéditeurs et les nouvelles capacités des transporteurs. Cela conduit à des problèmes de prévision de séries chronologiques à plusieurs variables et à plusieurs étapes. L'objectif de ce travail est d'analyser l'impact des erreurs de prévision sur la qualité de la solution pour un problème de planification opérationnelle M1M donné. Cette thèse présente d'abord la structure du système M1M, la planification opérationnelle et les tâches de prévision associées. Nous décrivons la caractérisation des demandes des expéditeurs et des offres des transporteurs ainsi que comment la prévision peut soutenir les décisions en définissant les informations nécessaires pour le décideur sur l'horizon opérationnel. Nous couvrons ensuite l’optimisation de l’affectation charge-transporteur en introduisant un modèle d'optimisation déterministe et les prévisions utilisées en entrée. En l'absence de données réelles, nous générons un ensemble de données synthétiques qui est ensuite utilisé pour estimer les modèles de prévision. L'objectif est de définir quelques modèles de prévision qui présentent des erreurs afin que nous puissions évaluer leur impact sur la qualité de la solution pour le problème de planification opérationnelle. Dans ce contexte, nous comparons plusieurs modèles ARIMA pour prédire les futures demandes et offres. Nous constatons que les modèles avec des erreurs de prévision relativement faibles peuvent conduire à des améliorations significatives de la qualité de la solution. Enfin, nous exposons quelques pistes de recherches futures. / This thesis is about forecasting new shipper-demand requests and carrier-capacity offers for operational planning of Many-to-One-to-Many (M1M) systems. Such a system acts as an intermediary decision-maker between shippers and carriers, coordinating the transportation of goods from shippers to consignees (shipment recipients) using capacity offered from carriers. The decision-maker makes the decisions within an operational planning horizon, optimizing these decisions accounting for uncertainty over future time periods. To support the decisions, forecasting new shipper-demands and carrier capacities is essential. This leads to multi-variate multi-step time series forecasting problems. The objective of this work is to analyze the impact of forecast errors on the solution quality for a given M1M operational planning optimisation method. This thesis first presents the M1M system structure, operational planning, and related forecasting tasks. It explains the characterization of the shipper requests and carrier offers. We describe how forecasting can support the decisions by defining the needed information for the decision-maker over the operational horizon. We then cover the optimization of load-to-carrier assignments introducing a deterministic formulation and the forecasts used as input. In the absence of real data, we generate a synthetic data set that is then used for estimating forecasting models. The aim is to define a few forecasting models that exhibit some errors so that we can assess their impact on the solution quality for the operational planning problem. In this context, we compare several ARIMA models to predict future requests and offers. We find that the models with relatively low forecast errors can lead to significant improvements in solution quality. Finally, we outline a few directions for future research.

La dengue est actuellement un problème de santé publique majeur en Colombie avec un fardeau sanitaire et économique important. Les facteurs environnementaux sont connus pour influencer le risque de dengue ; cependant, la forme, l'ampleur et le moment de ces relations ne sont pas clairement établis. L'ampleur et le moment des épidémies de dengue varient selon le lieu. Cette thèse a examiné les composantes temporelles des séries chronologiques hebdomadaires de cas de dengue dans les municipalités de Villavicencio, Castilla la Nueva et Puerto Lopez en Colombie de 2014 à 2019. Il a procédé à l'estimation de la forme et de l'ampleur des associations entre les cas hebdomadaires de dengue et cinq facteurs météorologiques, mesurés chaque semaine, pour chacune des municipalités à l'aide du cadre des modèles non linéaires à décalage distribué avec une distribution binomiale négative. Il a finalement comparé les associations dans les trois municipalités (urbaines, périurbaines et rurales) pour observer si les associations trouvées étaient cohérentes entre les municipalités. Les résultats ont montré que Castilla la Nueva (périurbain) avait la fréquence d'épidémies la plus élevée, avec quatre pics distincts, tandis que Puerto Lopez (rural) en avait le moins. L'ampleur du nombre d'infections était la plus élevée à Villavicencio (urbain), probablement parce qu'elle était la plus peuplée des trois. Les trois municipalités avaient toutes deux une tendance qui dépendait des pics et des creux des flambées de dengue et toutes avaient une composante saisonnière distincte. L'association avec la température, les précipitations, l'humidité relative, la vitesse du vent et la pression de surface à travers les décalages n'était pas linéaire. La non-linéarité a été présentée par un comportement en forme de dôme simple à multiple, dépendant de la municipalité. L'ampleur du risque relatif associé à chaque facteur environnemental dépendait également de la municipalité. Cette thèse propose la création d'un tableau de bord de prévisions utilisant des modèles non linéaires à décalage distribué pour chaque commune comme outil d’aide aux politiques et programmes de lutte contre la dengue. / Dengue is presently a major public health issue in Colombia with significant health and economic burden. Environmental factors are known to influence dengue risk; however the shape, strength and timing of these relationships are not clearly established. The scale and timing of dengue outbreaks vary according to location. This thesis examined the temporal components of weekly dengue cases time series in Villavicencio, Castilla la Nueva and Puerto Lopez municipalities of Colombia from 2014 to 2019. It proceeded to estimate the shape and magnitude of the associations between weekly dengue cases and five meteorological factors, measured weekly, for each of the municipalities using the Distributed lag non-linear models framework with negative binomial distribution. It finally compared the associations across the three municipalities (urban, peri urban, and rural) to observe whether the associations found were consistent across municipalities. The results showed that Castilla la Nueva (peri-urban) had the highest frequency of epidemics, with four distinct peaks, while Puerto Lopez (rural) had the fewest. The magnitude of the number of infections was greatest in Villavicencio (urban), likely as a result of it being the most populated among the three. All three municipalities both had a trend which was dependent on the peaks and troughs of dengue outbreaks and all had a distinct seasonal component. The association with temperature, precipitation, relative humidity, wind speed and surface pressure across lags were non-linear. The non-linearity was exhibited by single to multiple dome-shaped behaviour dependent on the municipality. The magnitude of the relative risk associated with each environmental factor was also dependent on the municipality. This thesis suggest the creation of a dashboard of forecasts of distributed lag non-linear models for each municipality as a policy and program aid, in the fight against dengue.

Contexte et objectifs. En 1995, le gouvernement canadien a promulgué la Loi C-68, rendant ainsi obligatoire l’enregistrement de toutes les armes à feu et affermissant les vérifications auprès des futurs propriétaires. Faute de preuves scientifiques crédibles, le potentiel de cette loi à prévenir les homicides est présentement remis en question. Tout en surmontant les biais potentiels retrouvés dans les évaluations antérieures, l’objectif de ce mémoire est d’évaluer l’effet de la Loi C-68 sur les homicides au Québec entre 1974 et 2006. Méthodologie. L’effet de la Loi C-68 est évalué à l’aide d’une analyse des bornes extrêmes. Les effets immédiats et graduels de la Loi sont évalués à l’aide de 372 équations. Brièvement, il s’agit d’analyses de séries chronologiques interrompues où toutes les combinaisons de variables indépendantes sont envisagées afin d’éviter les biais relatifs à une spécification arbitraire des modèles. Résultats. L’introduction de la Loi C-68 est associée à une baisse graduelle des homicides commis à l’aide d’armes longues (carabines et fusils de chasse), sans qu’aucun déplacement tactique ne soit observé. Les homicides commis par des armes à feu à autorisation restreinte ou prohibées semblent influencés par des facteurs différents. Conclusion. Les résultats suggèrent que le contrôle des armes à feu est une mesure efficace pour prévenir les homicides. L’absence de déplacement tactique suggère également que l’arme à feu constitue un important facilitateur et que les homicides ne sont pas tous prémédités. D’autres études sont toutefois nécessaires pour clairement identifier les mécanismes de la Loi responsables de la baisse des homicides. / Context and objectives. Laws with extensive background checks and making mandatory the registration of all guns have been adopted by some governments to prevent firearms-related homicides. On the other hand, methodological flaws found in previous evaluations question the potential of such laws to prevent gun homicides. By taking into account previous limitations, the main objective of this study is to estimate the effect of Bill C-68 on homicides committed in the Province of Quebec, Canada, between 1974 and 2006. Methodology. Using extreme bounds analysis, we assess the effect of Bill C-68 on homicides. Estimates of the immediate and gradual effects of the law are based on a total of 372 equations. More precisely, interrupted time series analyses were conducted, using all possible variable combinations, in order to overcome biases related to model specification. Results. We found that Bill C-68 is associated with a significant and gradual decline in homicides committed with a long gun (either a riffle or a shotgun). The substitution effects are not robust with respect to different model specifications. Patterns observed in homicides involving restricted or prohibited firearms suggest that they are influenced by different factors, not considered in our analyses. Conclusion. Results suggest that enhanced firearm control laws are an effective tool to prevent homicides. The lack of tactical displacement supports the concept of firearm as a crime facilitator and suggests that all homicides are not carefully planned. Other studies are however needed to pinpoint law provisions accountable for the decrease in homicides.

Contexte et objectifs. Depuis plusieurs années, la criminalité économique génère des coûts économiques et sociaux importants. Plusieurs acteurs, dont les entreprises privées, se sont mobilisés pour lutter contre ce phénomène. La fraude par carte de débit est un crime économique en expansion contre lequel plusieurs organisations ont entrepris des actions. L’objectif de ce mémoire est d’améliorer les connaissances sur les effets des mesures de prévention situationnelle appliquées dans les succursales d’un commerce de détail et leur impact sur le processus décisionnel des délinquants impliquées dans le clonage de cartes de débit. Méthodologie. Les effets des mesures de prévention mises en place sont évalués à l’aide d’analyses de séries chronologiques interrompues. En complément des analyses statistiques, des entrevues et une analyse documentaire sont effectuées. Les entrevues sont réalisées avec des enquêteurs du service de sécurité de l’entreprise de commerce de détail. L’analyse documentaire est basée sur les rapports d’événement ouverts lors des fraudes par carte de débit. Résultats. Les mesures de prévention ont produit différents effets. Selon la mesure, il fut possible de constater soit une hausse ou une baisse dans le nombre de délits commis. Certaines mesures ont, en outre, provoqué un déplacement spatial, un déplacement dans le choix de la cible, un déplacement dans le type de crime commis et, finalement, un déplacement tactique. Conclusion. Les résultats suggèrent que les mesures de prévention adoptées ont empêché la réalisation des délits associés à la fraude par carte de débit. Par contre, la présence de plusieurs formes de déplacement indique que les fraudeurs se sont adaptés aux mesures de prévention. Afin de documenter adéquatement cette forme de crime et les déplacements générés, d’autres études s’avèrent nécessaires. / Context and objectives. Each year, economic crimes generate important economic and social losses. Many enterprises, including private enterprises, collaborated and introduced initiatives in order to combat this criminality. Fraud using automated payment cards is a crime in full expansion against which many organizations have taken actions. The objective of this dissertation is, on one hand, to improve the knowledge on the impact of preventive measures implemented in the branches of a retailer and, on the other hand, to estimate their impact on the criminal decision-making process. Methodology. The effect of preventive measures is assessed through interrupted time series analysis. In addition, members the retailer security staff were interviewed and a review of event reports associated with debit card fraud was performed. Results. The preventive measures were associated to various results. Depending on the preventive measure, one can observe either an increase or a decrease in the number of crimes performed. It is also observed that some measures have resulted in tactical and spatial displacements. Some offenders have also started to commit other types of crimes. Conclusion. The results suggest that the preventive measures implemented had a significant preventive effect on debit card crimes. However, the presence of many types of displacement shows that the offenders have adjusted to those preventive measures. In order to properly document this type of crime and associated displacements, additional studies are necessary.