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2004―2018年中国流行性感冒发病率的时空分析及其预测模型研究

刘云广 黄茜 张乐 王朝才 刘燕

刘云广, 黄茜, 张乐, 王朝才, 刘燕. 2004―2018年中国流行性感冒发病率的时空分析及其预测模型研究[J]. 中华疾病控制杂志, 2023, 27(2): 176-183. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.02.009
引用本文: 刘云广, 黄茜, 张乐, 王朝才, 刘燕. 2004―2018年中国流行性感冒发病率的时空分析及其预测模型研究[J]. 中华疾病控制杂志, 2023, 27(2): 176-183. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.02.009
LIU Yun-guang, HUANG Qian, ZHANG Le, WANG Chao-cai, LIU Yan. Spatial-temporal analysis and prediction model for the incidence of influenza from 2004 to 2018 in China[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2023, 27(2): 176-183. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.02.009
Citation: LIU Yun-guang, HUANG Qian, ZHANG Le, WANG Chao-cai, LIU Yan. Spatial-temporal analysis and prediction model for the incidence of influenza from 2004 to 2018 in China[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2023, 27(2): 176-183. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.02.009

2004―2018年中国流行性感冒发病率的时空分析及其预测模型研究

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.02.009
基金项目: 

2021年青海大学一流本科课程建设项目 YLKC-202116

详细信息
    通讯作者:

    刘燕,E-mail: 343328766@qq.com

  • 中图分类号: R181.3;R516.4

Spatial-temporal analysis and prediction model for the incidence of influenza from 2004 to 2018 in China

Funds: 

Qinghai University First-Class Undergraduate Programs in 2021 YLKC-202116

More Information
  • 摘要:   目的  分析2004―2018年中国流行性感冒(简称流感)发病的时空特征和预测发病率,为流感防控提供数据参考。  方法  获取2004―2018年全国流感发病率资料,采用Arcgis 10.8、Geoda和SaTScan 10.01软件分别进行流感发病率可视化分级地图绘制、空间自相关以及时空扫描分析,同时使用自回归移动平均(autoregressive integrated moving average model, ARIMA)模型、指数平滑(exponentialsmoothing, ETS)模型、指数平滑空间状态(trigonometric seasonality, Box-Cox transformation, TBATS)模型和神经网络自回归(neural network autoregression, NNAR)模型分别预测1年、2年、5年的发病率并比较准确度。  结果  2004―2018年全国流感的发病率逐年升高,北京市、华东和华南地区发病率明显高于全国平均水平。全国流感基本不存在全局相关但存在局部聚集。北京市和天津市长期呈现高-高或低-高聚集,2014―2016年福建省和江西省呈现高-高聚集。2014―2018年的时空扫描分析与空间相关分析结果基本一致,一类聚集区以江西省为中心、二类聚集区以北京市为中心。1年、2年和5年的最佳预测模型分别为NNAR、ETS和ARIMA模型。  结论  2004―2018年全国流感发病率逐年升高,北京市、华东和华南大部分地区成为流感的高发地区,各地可根据本地区流感的时空特征制定相应防控措施。
  • 图  1  建模流程图

    Figure  1.  Flow chart of modeling

    图  2  2004—2018年全国流行性感冒发病率分级地图(/10万)

    Figure  2.  The incidence of influenza from 2004 to 2018 in China (1/100 000)

    图  3  2004―2018年全国流行性感冒发病率的局部自相关结果(LISA图)

    Figure  3.  Local spatial autocorrelation of influenza incidence from 2004 to 2018 in China (LISA)

    图  4  2004―2018年全国流行性感冒发病率时空扫描分析

    Figure  4.  Spatiotemporal scans of influenza incidence from 2004 to 2018 in China

    图  5  2004―2018年全国流行性感冒发病率不同模型的预测结果图

    Figure  5.  Prediction of different models for influenza incidence of China from 2004 to 2018

    表  1  2004―2018年全国流行性感冒发病率的全局自相关分析结果

    Table  1.   Global spatial autocorrelation of influenza incidence from 2004 to 2018 in China

    年份(年) Moran's I Z P
    2004 0.173 1.779 0.043
    2005 0.195 2.310 0.024
    2006 -0.080 -0.428 0.350
    2007 -0.071 -0.374 0.376
    2008 -0.046 -0.163 0.463
    2009 0.206 2.024 0.027
    2010 -0.058 -0.286 0.435
    2011 -0.079 -0.538 0.325
    2012 0.034 0.478 0.286
    2013 0.021 0.408 0.324
    2014 -0.001 0.247 0.405
    2015 -0.092 -0.535 0.318
    2016 -0.058 -0.267 0.430
    2017 0.052 0.774 0.195
    2018 -0.054 -0.293 0.440
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    表  2  2004―2018年全国流行性感冒发病率的空间时间扫描分析结果

    Table  2.   Spatial-temporal scanning analysis of incidence of China incidence from 2004 to 2018

    扫描时间(年) 高发时间(年) 类别 (坐标)/半径 人口数(人) 聚集地区 实际例数(例) RR LLR P
    2004―2008 2004―2005 1 (24.141072 N, 101.301313 E)/896.95 km 240 732 048 云南、贵州、四川、广西、重庆 51 427 3.50 24 464.57 < 0.001
    2004―2005 2 (41.473741 N, 123.516401 E)/1 219.42 km 600 594 010 辽宁、吉林、天津、北京、黑龙江、山东、河北、内蒙古、山西、江苏、上海、安徽、河南 13 011 0.26 16 599.39 < 0.001
    2006―2007 3 (37.366408 N, 105.985434 E)/250.73 km 31 986 084 宁夏、甘肃 8 763 3.93 5 366.73 < 0.001
    2006 4 (26.003525 N, 118.024644 E)/560.26 km 217 822 393 福建、江西、浙江、广东 15 021 1.97 2 674.18 < 0.001
    2009―2013 2009 1 (24.141072 N, 101.301313 E)/1 535.63 km 594 816 025 云南、贵州、四川、广西、重庆、海南、湖南、广东、陕西、甘肃、青海、湖北、西藏、江西、宁夏 130 726 2.99 48 805.11 < 0.001
    2012―2013 2 (37.698500 N, 112.382576 E)/270.94 km 106 704 791 山西、河北 53 979 3.03 22 486.52 < 0.001
    2010―2011 3 (41.473741 N, 123.516401 E)/734.69 km 236 817153 辽宁、吉林、天津、北京、黑龙江、山东 10 816 0.25 16 738.38 < 0.001
    2014―2018 2017―2018 1 (27.734628 N, 115.633583 E)/545.34 km 436 151 850 江西、福建、湖南、湖北、浙江、安徽、广东 705 316 3.87 344 784.53 < 0.001
    2017―2018 2 (40.222103 N, 116.443545 E)/0 km 21 561 487 北京 120 326 10.38 169 656.10 < 0.001
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    表  3  全国流行性感冒发病率不同模型预测效果的准确度

    Table  3.   Accuracy of different prediction models for influenza incidence of China

    模型 数据集 1年 2年 5年
    RMSE MAE MASE MAPE RMSE MAE MASE MAPE RMSE MAE MASE MAPE
    ARIMA 训练集 0.721 0.329 0.577 36.955 0.557 0.290 0.624 37.822 0.330 0.167 0.439 32.712
    测试集 4.892 4.892 8.575 293.05 6.360 5.178 11.144 299.809 3.209 1.333 3.496 35.387
    ETS 训练集 0.721 0.338 0.593 36.899 0.437 0.248 0.534 36.451 0.375 0.181 0.475 34.757
    测试集 6.709 6.013 10.539 380.027 4.080 2.336 5.026 64.495 2.751 1.488 3.902 73.263
    TBTAS 训练集 0.674 0.295 0.518 30.700 0.419 0.233 0.501 30.210 0.369 0.180 0.472 33.628
    测试集 4.487 3.859 6.764 179.429 4.122 2.434 5.239 76.109 3.185 2.421 6.350 164.062
    NNAR 训练集 0.320 0.215 0.377 35.843 0.115 0.079 0.170 30.210 0.254 0.155 0.406 34.321
    测试集 5.468 3.671 6.435 96.974 4.819 2.759 5.938 76.109 3.111 1.476 3.870 58.342
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-01
  • 修回日期:  2022-05-19
  • 网络出版日期:  2023-02-20
  • 刊出日期:  2023-02-10

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