柳州市手足口病發(fā)病率預(yù)測模型的建立與評估.pdf

1、研究目的:分析2010-2016年柳州市手足口病月發(fā)病率的時間分布規(guī)律，探討季節(jié)性ARIMA模型、ARIMA-GRNN組合模型及XGBoost機器學(xué)習(xí)模型在手足口病發(fā)病率短期預(yù)測方面的應(yīng)用。通過MAE、RMSE和MAPE等指標評估模型的優(yōu)劣，從中選擇出最適合柳州市手足口病月發(fā)病率預(yù)測的模型。探索性地將XGBoost機器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于手足口病的短期預(yù)測，為傳染病發(fā)病率的精準預(yù)測提供新的思路，為制定柳州市手足口病預(yù)防預(yù)警策略提供科學(xué)依據(jù)。<

2、br>　　研究方法:使用Excel整理2010-2016年柳州市手足口病數(shù)據(jù)，用流行病學(xué)的方法描述其時間分布特征。將2010-2015年手足口病的月發(fā)病率數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，將2016年手足口病的月發(fā)病率數(shù)據(jù)作為預(yù)測樣本，建立季節(jié)性ARIMA模型、ARIMA-GRNN組合模型和XGBoost機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型。同時評估模型的優(yōu)劣，評價指標為MAE、RMSE和MAPE，其值越小說明模型預(yù)測效果越好。使用IBM SPSS Statistics1

3、6.0建立季節(jié)性ARIMA時間序列模型;使用MatlabR2014a軟件在ARIMA模型的基礎(chǔ)上建立ARIMA-GRNN組合預(yù)測模型;使用R version3.3.3軟件建立XGBoost機器學(xué)習(xí)模型。
　　研究結(jié)果:
　　(1)2010-2016年柳州市各年手足口病累積報告發(fā)病率依次為494.72/10萬、475.26/10萬、618.90/10萬、675.41/10萬、852.08/10萬、780.52/10萬、765.

4、44/10萬。其中，7年累積手足口病重癥病例729例，死亡40例。主要發(fā)病高峰為每年4-7月份，5月份最為嚴重，發(fā)病次高峰為每年的9-10月份。
　　(2)柳州市手足口病月發(fā)病率季節(jié)性ARIMA預(yù)測模型表達式為ARIMA(1，0，0)×(1,1，0)12。模型參數(shù)AR(1)和SAR(1)均有統(tǒng)計學(xué)意義，標準化BIC值為6.236，殘差序列為白噪聲（Q=8.359，P=0.937）。訓(xùn)練樣本的MAE、RMSE、MAPE依次為13.5

5、81、20.407、38.322％;預(yù)測樣本的MAE、RMSE、MAPE依次為11.962、9.481、32.689％。
　　(3)柳州市手足口病月發(fā)病率ARIMA-GRNN組合預(yù)測模型的最佳光滑因子為0.030，所對應(yīng)的的RMSE值為4.285。訓(xùn)練樣本的MAE、RMSE、MAPE依次為10.393、13.443、36.160％;預(yù)測樣本的MAE、RMSE、MAPE依次為9.481、11.863、30.101％。
　　(4

6、)柳州市手足口病月發(fā)病率XGBoost機器學(xué)習(xí)模型的最重要預(yù)測因素為lag24，其所對應(yīng)的增益值、Cover值、頻率值依次為0.505、0.187、0.093。訓(xùn)練樣本的MAE、RMSE、MAPE依次為2.106、5.311、2.650％;預(yù)測樣本的MAE、RMSE、MAPE依次為7.134、10.224、13.253％。
　　研究結(jié)論:
　　(1)2010-2016年柳州市手足口病疫情較為嚴峻。發(fā)病情況有明顯的季節(jié)性特征，