指数平滑模型在麻疹发病预测中的应用
2014-09-04陆波闵红星扈学琴闵佳
陆波 闵红星 扈学琴 闵佳
·实验研究·
指数平滑模型在麻疹发病预测中的应用
陆波 闵红星 扈学琴 闵佳
目的 探讨指数平滑模型在麻疹发病预测方面中应用。方法 通过国家疾病报告管理系统收集医疗机构2004~2012年麻疹月发病数资料。用Eviews6.0软件建立流感和麻疹月发病数的指数平滑预测模型。结果 通过模型诊断器建议采用指数平滑模型预测效果较好, 其R2=0.856, 其实际值与预测值相吻合程度高, 说明采用指数平滑模型能很好的预测麻疹。结论 指数平滑模型法适用于各种疾病时间序列分析, 但对不同疾病的预测效果存在差异, 当疾病发病数据趋于平稳时预测效果较好。
指数平滑模型；麻疹；预测
时间序列的最大特点是观测值并不独立, 其目的是用变量过去的观测值来预测同一变量的未来值。对资料的要求也不高, 适用于任何时间序列发展形态的高级预测方法, 已经被广泛应用于人口、经济、环境卫生等研究领域［1-3］。为此,本文运用指数平滑模型对本市各个医疗机构2004~2012年的流感月发病数建立数学模型, 定量地预测其发病情况, 探讨该方法的最佳适用范围和适用条件, 为扩大其在传染病发病预测方面的应用提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 一般资料 2004~2012年的麻疹月发病数通过国家疾病报告管理系统进行收集。本文利用2004年1月~2012年12月的麻疹月发病数(108个数据)建立预测模型, 用2012年各月发病数进行组外回代和组内回代, 以检验模型的预测精度。最后, 用2004~2012年所有的发病数资料建立预测模型, 对2013年麻疹的发病情况进行预测。
1.2 研究方法 用Eviews6.0进行数据处理与分析。
2 结果
2.1 麻疹流行特征分析 麻疹月发病数呈现明显波动, 每年均出现发病高峰月, 且发病高峰出现的时间一致, 发现有相对固定的季节性或周期性波动(每年4月出现高峰)。
2.2 建立预测模型
2.2.1 模型识别 对2004~2012年麻疹发病的时间序列进行分析后发现, 该序列的ACF呈拖尾衰减缓慢, 为非平稳序列, PACF二步截尾, 尚无法识别, 需要将序列平稳化处理后再做一阶季节差分, 序列的ACF呈两步截尾, 而PACF呈一步截尾, 所以, 原始序列识别为ARIMA(1, 2, 0)。初步选定麻疹预测模型为取值P=1, d=2, q=0的ARIMA(1, 2, 0), 见图1。2.2.2 参数估计和模型检验 获得麻疹发病预测模型ARIMA(1, 2, 0)×(1, 2, 0)7的参数估计, 模型误差在任何时滞上P值都>0.05, 显示该模型用于预测是合适的, 可用于麻疹发病预测, 见图2。
图1 2004~2012年麻疹发病原始数据自相关图和偏自相关图
图2 2004~2012年麻疹发病残差自相关图、偏相关图及统计量
2.2.3 预测应用 对2013年各月的麻疹发病数进行预测,见图3。
图3 2004~2012年麻疹实际发病数与预测发病数
3 讨论
ARIMA模型研究对象为季节特点较为明显的资料, 涉及医院管理、预防医学及经济等领域［4］。本文应用ARIMA模型法对麻疹发病的预测效果。根据本市2004~2012年各月份的麻疹发病数绘制时序分布图可以看出, 麻疹月发病数呈现明显波动, 每年4月为发病高峰月, 且季节性比较明显。本研究充分考虑麻疹季节性的情况下, 建立季节性乘积模型ARIMA(p,d,q)×(P,D,Q)7。麻疹月发病数时间序列的ACF分析图显示：序列数据不平稳, 经一阶差分后, 建立ARIMA(1,2,0),进行检验说明差异有统计学意义, 用108个数据建模, 运用Eviews6.0拟合模型, 对残差序列进行白噪声检验, 结果显示,该序列数据的预测效果的拟合度R2为0.856, 通过预测实际值与预测相吻合程度高, 说明用ARIMA(1,2,0)模型能很好的预测麻疹, 预测效果较满意, 有一定的实际意义。
［1］ Yu Xinrui, Hua Lisha.Influenza.Medical Science in Overseas: Social Medical Science, 2000, 17(3):128-131.
［2］ 谭毅,康宁,闭福银,等.广西2004-2007年流感性感冒监测分析.中国热带医学, 2009,9(5):906-908.
［3］ WHO.International Health Regulations (2005) http://www.who.int/ ihr/Case Definitions_zh.pdf )
［4］ 冯丹,曹秀堂,董军,等.综合性医院收容量预测的ARIMA模型构建研究.解放军医院管理杂志, 2007, 14(2):101-103.
750004 宁夏医科大学总医院
闵红星
