Une évaluation de l’amélioration de l’exactitude au moyen d’un plan de sondage adaptatif
Section 4. Cas du vecteur de groupes
4.1 Termes
de la décomposition
Nous considérons le cas important d’un
vecteur de groupes,
En pratique, sa dimension
est souvent considérable,
de 30 ou plus, comme quand plusieurs variables catégoriques
sont entièrement croisées. La forme diagonale des matrices nécessitant
une inversion dans (2.5) apporte une simplification notable. Pour
on désigne par
le sous-ensemble de
l’échantillon
qui se trouve dans le groupe
Sa proportion de l’échantillon
est
L’ensemble de réponses dans
est désigné par
l’ensemble de non-réponses est
Le taux de non-réponse du groupe
est
le taux global est
Le déséquilibre devient une
variance des taux de réponse du groupe, voir par exemple Särndal (2011a),
Les moyennes
sont
Le vecteur-colonne dimensionnel
comporte des éléments
Nous appelons
la divergence du groupe
c’est-à-dire entre la moyenne de
réponse
et la moyenne de non-réponse
L’estimateur par calage est
où
et l’estimateur repère sans
biais est
donc
L’application directe du résultat 3.1
au cas du vecteur de groupes donne le résultat 4.1 ci-dessous.
Résultat 4.1 : Quand
est un vecteur de groupes de
dimension
les termes de la décomposition
du résultat 3.1 prennent la forme
où
et
et
sont respectivement le taux de
non-réponse du groupe
et le taux global de
non-réponse.
Dans quelle mesure une collecte de données
adaptative et une réponse mieux équilibrée
peuvent-elles améliorer
l’exactitude et réduire l’écart
Dans ce qui suit, le terme
« réduction » désigne une « réduction en valeur absolue »,
« plus petit » signifie « plus petit en valeur absolue »,
car
et ses composantes peuvent avoir
l’un ou l’autre signe.
Dans une collecte de données adaptative
agissant sur un vecteur
qui encode un assez grand nombre
de groupes, il est difficile d’arriver à un équilibre parfait où
pour chaque groupe
et
Cependant, on peut amener tous
les
assez près du taux global de
non-réponse
les deux IMB et
peuvent alors être proches de
zéro. Il faut réfléchir à un scénario dans lequel on compare une collecte de
données réelle, suivant un protocole prédéfini qui demeure inchangé jusqu’à la
fin, à d’autres collectes de données qui s’efforcent activement, par des
interventions, d’aboutir à une réponse présentant un déséquilibre faible. Il s’agit
du format de la validation empirique (de la section 5), fondée sur une
grande enquête de Statistique Suède : On a l’ensemble de réponses
réellement enregistré dans l’enquête, et plusieurs autres ensembles de réponses
calculés par des interventions expérimentales sur la réponse réelle visant à
réduire successivement le déséquilibre.
Nous traiterons des questions suivantes
concernant les termes du résultat 4.1 :
- Lorsque les différentiels de non-réponse
se rapprochent de zéro, de
sorte qu’IMB est réduit, le terme
tend à diminuer, pour parfois
se rapprocher de zéro. La perspective est très différente pour
A priori, il n’est pas exclu
que les divergences
soient quelque peu réduites
au cours du processus. Si cela se produit dans un certain nombre de groupes, alors il est
possible que
soit aussi réduit. Mais dans
certaines conditions, un changement important de
est peu probable;
devrait être peu touché par
un IMB réduit. Nous le
justifions d’abord par un argument théorique assisté par un modèle à la
section 4.6, puis nous l’observons de façon empirique sur des données d’enquête
réelles à la section 5.
- Il n’est pas évident que
et
soient toujours du même
signe. Quand cela est le cas, une réduction atteignable de
entraîne un écart réduit
et, par conséquent, une plus
grande exactitude. Dans
quelles conditions ces valeurs ont-elles le même signe ?
- Quand
et
ont
le même signe et
reste à peu près constant quand IMB est
réduit, alors toute réduction de
provient d’une réduction de
la
taille relative des deux termes détermine alors si le gain obtenu au moyen du
plan adaptatif est considérable, modeste ou même insignifiant.
4.2 Corrélation
à l’intérieur des groupes entre la variable réponse et la variable d’enquête
La variable réponse et la variable
d’enquête
sont corrélées, dans
l’échantillon complet
comme dans chaque groupe de
l’échantillon
Cette conséquence inévitable de
« valeurs manquantes non au hasard » est essentielle dans
l’interprétation de
et leur somme
Dans le groupe
soit
le coefficient de la corrélation
entre l’indicateur de réponse
pour
pour
et la variable d’enquête
Ce
a une relation simple, au moyen
d’un facteur de multiplication, à la divergence du groupe
où
est la variance
dans le groupe
L’expression (4.1) qui suit
(voir annexe, partie 2) de la définition habituelle du coefficient de
corrélation comme étant la « covariance divisée par le produit des deux
écarts types »,
Dans le cas particulier où
est dichotomique
(comme quand
si
est « employé »,
autrement), alors
est une proportion, à savoir la
proportion (pondérée par les poids de sondage) de « 1 » dans le
groupe
(le taux d’emploi dans le groupe
de sorte que l’écart dans le
groupe
est
4.3 Analyse
du terme résistant
Nous examinerons maintenant de plus près le comportement de
et
pour le cas de vecteur de
groupes du résultat 4.1. Leurs tailles (relatives) dépendent de plusieurs
facteurs. Le terme résistant
dépend des tailles et de la
répartition sur les groupes
des divergences
ou, sous une autre perspective,
des corrélations à l’intérieur du groupe
Dans un contexte d’enquête typique, en
observant la répartition de
où
peut être de 30 ou plus, on
constate généralement un mélange de valeurs positives et négatives. Il peut y
avoir des « groupes critiques » avec une divergence inhabituellement
grande de
du même signe, qu’il soit
positif ou négatif. Ces
ont une influence sur la moyenne
(pondérée)
et, par conséquent, sur
La majorité des
peuvent être des valeurs assez petites,
mais non nulles.
Exemple 4.1. Soit
Employé
si l’unité
est « employé »,
sinon). On peut s’attendre à une
corrélation positive à l’intérieur du groupe
entre Employé et Réponse
pour
pour
pour les groupes de personnes
ayant une ou plusieurs caractéristiques comme de sexe masculin, jeune, faible
niveau d’instruction ou d’origine étrangère. Ces groupes ont tendance à avoir
des valeurs faibles (comparativement) à la fois sur Réponse et sur Employé.
Autrement dit, le taux d’emploi est plus élevé chez les répondants que chez les
non-répondants, donc
est positif. Par ailleurs, les
groupes ayant des caractéristiques comme d’âge moyen, niveau d’instruction
élevé ou propriétaires de logement ont tendance à avoir des valeurs élevées sur Réponse et Employé, de sorte que
est susceptible d’être positif
pour ces groupes également. Une autre variable
qui peut avoir une tendance
semblable est Revenu : dans certains groupes de l’échantillon, Revenu peut être plus élevé pour les répondants que pour les non-répondants, donc
est de nouveau positif. Ainsi,
pour les deux variables
plusieurs variables
nettement positives et
influentes peuvent rendre
et
positifs. Cela se confirme à la
section 5 pour les données de l’Enquête sur la population active en Suède.
Cependant, dans d’autres pays, une variable comme Revenu peut se
comporter différemment : dans certains groupes, le revenu peut plutôt être
plus élevé pour les non-répondants que pour les répondants, ce qui rend
négatif, car les personnes
aisées ou au revenu élevé auraient tendance à répondre relativement moins. On
voit là qu’il est difficile de prévoir le signe des divergences des groupes
pour certaines variables d’enquête.
4.4 Analyse
du terme réductible
On peut écrire le terme réductible sous la
forme
Il s’agit de la covariance entre la non-réponse
et la divergence
Ici
est une covariance entre groupes,
alors que la divergence
donnée dans (4.1) est une covariance à l’intérieur d’un groupe
entre l’indicateur de réponse
et la variable d’enquête
On peut difficilement tirer des
conclusions générales sur la taille de
et sur le fait que la valeur ait
le même signe, ou non, que
Cela dépend en effet de
plusieurs facteurs.
Exemple 4.1 (suite). Comme on l’a montré
dans l’exemple 4.1, un certain nombre de divergences positives
sont susceptibles de se produire
pour
Employé
si
est Employé, = 0 sinon),
par exemple, pour les groupes ayant les caractéristiques de sexe masculin,
jeune ou de faible niveau d’instruction. Alors,
peut être nettement positif. En
revanche, on peut moins évidemment savoir si un taux de non-réponse élevé
tend à aller de pair avec une
divergence élevée
de façon à rendre la covariance
également positive. Cela est
susceptible de se produire pour des variables comme Employé et Revenu,
comme cela est le cas pour les données suédoises à la section 5.
4.5 Les
deux termes ont-ils le même signe ?
Il semble impossible de tirer des
conclusions générales sur les signes des valeurs
et
Le nombre de facteurs est en
effet trop élevé: la population, le plan de sondage, la variable
d’enquête particulière
et d’autres facteurs. Quand
et
ont le même signe, une réduction
de
vers zéro peut donner un écart
réduit (voire considérablement réduit)
En revanche, si les termes sont
de signe opposé, ils se contrebalancent; le fait de s’efforcer à obtenir un
déséquilibre faible et une valeur
faible ne réduit pas
nécessairement
Dans cette situation non
souhaitable et peut-être rare, les tentatives d’équilibrer la réponse
en réduisant
pourraient empêcher de
parvenir à un écart plus faible
la valeur pourrait en effet être
plus élevée et non plus petite. Examinons maintenant la « question du même
signe ».
L’exemple 4.1 et sa suite, à la section
4.4, décrivaient une situation, pour les variables
Employé et Revenu,
où la moyenne
et la covariance
ont probablement le même signe,
de sorte que
et
ont le même signe. Mais de façon
plus générale, les signes opposés ne sont pas exclus. Donnons l’exemple d’une
non-réponse inhabituellement faible,
qui se produirait dans des
groupes influents affichant une divergence nettement positive
Il peut s’ensuivre que
soit négatif, alors que
serait positif. Les deux termes
se contrebalanceraient alors. Il reste toutefois la perspective positive où les
deux termes sont de signe identique : Nous pouvons réduire
à de faibles niveaux en rendant
tous les taux de non-réponse des groupes presque égaux à
Ensuite, en supposant que
varie peu, comme dans les
conditions proposées ci-dessous à la section 4.6, une réduction
considérable de l’écart
peut se produire. Voici une
synthèse de ces conclusions.
Proposition 4.1. Dans le cas du vecteur
de groupes, supposons que la divergence moyenne
et la covariance
ont un signe identique, disons
positif. Alors, les termes
et
sont positifs dans l’écart
Une collecte de données
adaptative qui réduit le déséquilibre
réduira
(jusqu’à zéro si
alors que le terme résistant
variera probablement peu.
Le choix de vecteur
à savoir le choix des variables
entrant dans le vecteur et sa dimension, peut avoir des effets importants sur
et
Supposons que nous doublons le
nombre de groupes codés par le vecteur de groupes, comme quand le nombre de
groupes préexistants
(obtenus par croisement de trois
variables
dichotomiques) est doublé pour
être
par un croisement complet sur
une quatrième variable
dichotomique. Une certaine
asymétrie dans la répartition des divergences
persistera probablement. Pour
une réponse fixe
on peut réduire
et
en prolongeant le vecteur
La preuve empirique présentée à
la section 5 éclaire en partie cette question.
4.6 Insensibilité
des divergences de groupes
Dans le cas du vecteur de groupes du
résultat 4.1, le terme résistant est
où
est une moyenne pondérée des
divergences
Nous aimerions en savoir plus
sur la façon dont la valeur
évolue dans une collecte de
données susceptible d’être étendue, dans une grande enquête, sur une certaine
période.
Pendant cette période, on surveille une
collecte de données adaptative. On peut évaluer et modifier le protocole et
l’accent mis, à un ou plusieurs points d’intervention. Par exemple, on peut, à
un point donné, décider de cibler particulièrement les unités dont la
propension à répondre calculée est perçue comme faible, afin d’accroître leur
propension à répondre pour atteindre une propension moyenne globale. Certaines
unités qui étaient non répondantes jusqu’à maintenant sont converties en unités
répondantes; leur statut de réponse change.
Dans le cas du vecteur de groupes, le
groupe de l’échantillon
consiste, à un moment donné de
la période de collecte des données, en un certain ensemble de réponses et à
l’ensemble de non-réponses correspondant. Les tentatives de contact se
poursuivent, auprès des unités n’ayant pas encore répondu. Une variation du
statut de réponse se produit pour certaines unités dans
Quelques-unes de plus deviennent
des répondants, ce qui entraîne une variation de la divergence
Cependant, dans certaines
conditions, il se peut que
soit peu touché. Si cela devait
se vérifier pour la plupart des groupes ou tous les groupes,
varierait peu. Examinons cette
possibilité.
On ne peut pas observer seul le fait que
varie peu dans une enquête
réelle, parce que
est une valeur manquante pour la
non-réponse, mais cela peut être plausible au moyen d’un modèle pour la
variation du statut de réponse. Nous considérons des modèles dans lesquels les
unités d’un seul et même groupe sont échangeables ou substituables les unes aux autres, par rapport au statut de réponse : à un moment donné
de la collecte des données, toutes les unités sont considérées comme identiques
en ce qui concerne la variation du statut de réponse; le passage de la
non-réponse à la réponse, ou vice versa, est tout aussi probable pour toutes
les unités.
On peut justifier un tel modèle en cas de
répartition suffisamment détaillée de l’échantillon
en petits groupes homogènes
de sorte que les unités d’un
seul et même groupe aient des caractéristiques importantes communes. Le modèle
serait en revanche irréaliste dans un grand groupe hétérogène avec un mélange
d’unités très différentes en ce qui concerne l’âge, le sexe, le revenu, le
niveau d’instruction et d’autres aspects importants. Dans un groupe hétérogène,
la probabilité de conversion est très grande pour certaines unités, alors que
d’autres sont peu susceptibles de se convertir. Par exemple, si un groupe
contient à la fois des personnes plus âgées au niveau d’instruction élevé et
des personnes plus jeunes et moins instruites, la probabilité de conversion
peut être élevée pour le premier sous-groupe et considérablement plus faible
pour le deuxième.
À un certain point de la collecte des
données, nous examinerons deux modèles pour la variation du statut de réponse
dans un groupe de l’échantillon
Par simplicité, nous supposons
que
est un échantillon aléatoire
simple de
de taille
de sorte que les poids
d’échantillonnage sont constants,
pour tous les
Modèle 4.1. Supposons qu’un transfert ait
lieu, dans le groupe
de l’ensemble de non-réponses
à l’ensemble de réponses
(une conversion) de sorte que
tous les ensembles de transfert
de taille fixe
ont une probabilité égale de se
produire.
Dans ce modèle,
et
sont des ensembles fixes de
taille respective
et
tandis que
est une sélection aléatoire
simple de
non-répondants. Tout ensemble de
transfert particulier
de
unités peut être converti, et
avec une probabilité égale. Chaque unité de l’ensemble de non-réponse
a la même probabilité de
conversion,
Avant le transfert, la divergence dans le
groupe
est
Après le transfert, la nouvelle
divergence, indiquée par une étoile
dans les indices, est
Sa valeur prévue dans le
modèle 1 satisfait
où le taux de réponse du nouveau
groupe est
La démonstration est fournie
dans la partie 3 de l’annexe. Si la variation du taux de réponse du groupe
est petite, comme quand
est petit par rapport à
alors
et il se peut que le transfert
fasse peu varier la divergence. Sa nouvelle valeur
est légèrement inférieure, en
espérance, à la valeur avant transfert
Dans la section 5 empirique, nous
essayons le modèle avec des ensembles de réponses qui deviennent plus petits
plutôt que plus grands. Le modèle 4.2 qui traite d’un transfert dans ce
sens aboutit à une conclusion semblable.
Modèle 4.2. Supposons qu’un transfert ait
lieu à l’intérieur du groupe
de l’ensemble de réponses
à l’ensemble de non-réponses
de telle façon que tous les
ensembles de transfert
de taille fixe
aient une probabilité égale de
se produire.
Un calcul analogue à celui qui a donné
(4.2) montre que
Le nouveau taux de non-réponse (plus
élevé) est
La nouvelle divergence
est légèrement inférieure en
valeur espérée, quand
est petit par rapport à
La démonstration est analogue à
celle de (4.2).
Les résultats (4.2) et (4.3)
indiquent que si peu importe quelles sont les unités du groupe
dont le statut de réponse varie,
alors la divergence
demeure à peu près identique, en
espérance. Cependant, l’hypothèse des modèles 4.1 et 4.2 d’ensembles de
transferts de probabilité égale est difficile ou impossible à corroborer en
pratique. Il serait difficile de spécifier un vecteur
tel que les groupes codés par le
vecteur obéissent aux modèles. Nous ne pouvons pas affirmer la « vérité »
de ces modèles, mais seulement suggérer qu’ils peuvent être plausibles pour un
groupe suffisamment diversifié de l’échantillon.