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基于季节性指数平滑法的学校因病缺课预测研究

顾蓉艳 张玲 宋肖肖 李燕 蔡乐 崔文龙 刘伟

顾蓉艳, 张玲, 宋肖肖, 李燕, 蔡乐, 崔文龙, 刘伟. 基于季节性指数平滑法的学校因病缺课预测研究[J]. 中华疾病控制杂志, 2019, 23(7): 845-849, 855. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.07.020
引用本文: 顾蓉艳, 张玲, 宋肖肖, 李燕, 蔡乐, 崔文龙, 刘伟. 基于季节性指数平滑法的学校因病缺课预测研究[J]. 中华疾病控制杂志, 2019, 23(7): 845-849, 855. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.07.020
GU Rong-yan, ZHANG Ling, SONG Xiao-xiao, LI Yan, CAI Le, CUI Wen-long, LIU Wei. Predictive study on school absences due to illness with seasonal exponential smoothing method[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2019, 23(7): 845-849, 855. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.07.020
Citation: GU Rong-yan, ZHANG Ling, SONG Xiao-xiao, LI Yan, CAI Le, CUI Wen-long, LIU Wei. Predictive study on school absences due to illness with seasonal exponential smoothing method[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2019, 23(7): 845-849, 855. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.07.020

基于季节性指数平滑法的学校因病缺课预测研究

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.07.020
基金项目: 

云南省边境地区症状监测预警防控体系研究与应用 214YNPHXT23

详细信息
    通讯作者:

    刘伟, E-mail: liuweikm@qq.com

  • 中图分类号: R181

Predictive study on school absences due to illness with seasonal exponential smoothing method

Funds: 

Research and Application of Disease Monitoring and Early Warning System in Border Areas of Yunnan Province 214YNPHXT23

More Information
  • 摘要:   目的  建立适合学校因病缺课人数的指数平滑法预测模型,探讨该模型在学校因病缺课预测中的应用价值,为因病缺课在疾病预警中发挥作用提供依据。  方法  收集2015年11月-2017年6月云南南部边境县症状监测系统中的30所小学因病缺课人数数据,分别采用简单季节法、温特斯加法、温特斯乘法进行建模拟合,通过指标分析、统计量分析、残差图分析对3种模型进行全面比较,选出最佳模型,并预测3个月学校因病缺课情况。  结果  简单季节法、温特斯加法、温特斯乘法拟合因病缺课人数在时间序列上的变动趋势,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为445.11、420.99、258.75,调整决定系数R2分别为0.72、0.72和0.77,R2为0.92、0.93和0.98,Ljung-Box Q的概率为0.54、0.43和0.21;预测模型线性趋势Alpha分别为0.999、1.000、0.298;预测值与实际值平均相对误差分别为9.62%、21.90%和7.52%。  结论  温特斯乘法指数平滑法能够较好的对学校因病缺课情况进行预测预警,具有实用价值,可为早期识别异常信号提供科学依据。
  • 图  1  2015年11月-2017年6月因病缺课人数

    Figure  1.  Number of absentees due to illness from November 2015 to June 2017

    图  2  简单季节模型残差图

    Figure  2.  Residual map of simple seasonal model

    图  3  温特斯加法模型残差图

    Figure  3.  Residual Map of Winters additive model

    图  4  温特斯乘法模型残差图

    Figure  4.  Residual map of winters multiplication model

    图  5  三种模型对2017年7-12月因病缺课人数实际值与预测值比较

    Figure  5.  Comparison of the actual and predicted values of the number of absentees due to illness from July to December 2017 by three models

    图  6  温特斯乘法模型拟合与预测

    Figure  6.  Fitting and Prediction of Winters Multiplication Model

    表  1  指数平滑法三种模型的拟合结果分析表

    Table  1.   Analysis table of fitting result of three models by exponential smoothing method

    模型类型 Radj2 R2 RMSE 正态化的BIC Ljung-Box Q
    统计量 P
    简单季节模型 0.72 0.92 445.11 12.50 14.80 0.540
    温特斯加法模型 0.72 0.93 420.99 12.54 15.32 0.430
    温特斯乘法模型 0.77 0.98 258.75 11.56 19.16 0.210
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    表  2  各模型统计量分析

    Table  2.   Statistical analysis of three models

    模型类型 指标 预测值 SE t P
    简单季节模型 Alpha(水平) 0.999 0.241 4.148 0.001
    Delta(季节) 1.000 274.782 0.004 0.997
    温特斯加法模型 Alpha(水平) 1.000 0.257 3.884 0.001
    Gamma(趋势) 0.001 0.055 0.015 0.988
    Delta(季节) 0.001 10 352.636 < 0.001 1.000
    温特斯乘法模型 Alpha(水平) 0.298 0.045 6.631 < 0.001
    Gamma(趋势) 0.265 0.078 3.399 0.003
    Delta(季节) 0.999 0.149 6.712 < 0.001
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    表  3  三个模型对2017年7-12月因病缺课人数预测效果验证

    Table  3.   Validation of three models for predicting the number of absentees due to illness from July to December 2017

    时间 实际值(人) 简单季节模型 温特斯加法模型 温特斯乘法模型
    预测值(95% CI) 相对误差(%) 预测值(95% CI) 相对误差(%) 预测值(95% CI) 相对误差(%)
    2017年7月 685 1 113(178~2 048) 38.45 1 419(531~2 307) 51.73 921(375~1 467) 25.62
    2017年8月 27 178(-1 144~1 500) 84.83 485(-771~1 742) 94.43 53(-493~599) 49.06
    2017年9月 3 991 2 989(1 370~4 608) -33.52 3 298(1 758~4 837) -21.01 2 498(-7 295~12 290) -59.77
    2017年10月 2 931 3 640(1 771~5 509) 19.48 3 951(2 172~5 729) 25.82 2 932(-11 121~16 986) 0.03
    2017年11月 5 441 3 875(1 786~5 965) -40.41 4 490(2 501~6 480) -21.18 3 849(-18 030~25 728) -41.36
    2017年12月 5 327 4 795(2 506~7 084) -11.10 5 413(3 232~7 593) 1.59 4 489(-25 131~34 109) -18.67
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    表  4  温特斯乘法模型预测2018年1-3月因病缺课人数

    Table  4.   Winters multiplication model predicts the number of absentees due to illness from January to March 2018

    时间 预测值 UCLa LCLb
    2018年1月 955 8 166 -6 257
    2018年2月 22 598 -555
    2018年3月 2 896 41 835 -36 044
    注:a预测值95%可信区间的上限;b预测值95%可信区间的下限。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-02
  • 修回日期:  2019-03-22
  • 刊出日期:  2019-07-10

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