中国全科医学 ›› 2018, Vol. 21 ›› Issue (9): 1098-1103.DOI: 10.3969/j.issn.1007-9572.2017.00.267

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基于经验模态分解的我国布鲁菌病月发病率预测研究

乔贺倩1,李维德1,于国伟2   

  1. 1.730000甘肃省兰州市,兰州大学数学与统计学院
    2.730000甘肃省兰州市,西北民族大学西部环境健康研究所
    通信作者:李维德,教授;E-mail:weideli@lzu.edu.cn
  • 出版日期:2018-03-20 发布日期:2018-03-20
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(41571016);中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2017-166)

  • Published:2018-03-20 Online:2018-03-20

摘要: 目的 根据我国布鲁菌病(简称布病)月发病率的波动特征,采用经验模态分解(EMD)和时间序列分析,构建布病月发病率预测模型,并预测2017年我国布病月发病率。方法 从公共卫生科学数据中心和国家卫生计生委疾病预防控制局网站,收集并计算2004年1月—2016年12月我国布病月发病率。选取2004年1月—2015年12月的数据作为训练集建模,2016年1—12月的数据作为测试集验证模型。通过EMD算法将发病率序列分解为本征模态函数(IMF)1~IMF4和趋势项,对IMF1~IMF4建立支持向量机(SVM)模型,对趋势项建立自回归移动平均模型(ARIMA)疏系数模型,最后将5个模型的输出值进行线性加权求和,得出布病月发病率预测值。结果 SVM模型的惩罚参数c的取值范围是0.088 4~100.000 0,核函数参数g的取值范围是0.010 0~128.000 0;ARIMA((1,12,24),1,0)模型中,常数项及滞后1、12、24阶的自回归系数分别为0.002 003、1.087 788、-0.145 494、0.028 783。本文方法预测2016年1—11月布病发病率的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.020 1、0.016 9、0.066 5,序列未分解单一SVM模型预测2016年1—11月布病发病率的RMSE、MAE、MAPE分别为0.072 2、0.056 0、0.197 5,序列未分解单一ARIMA模型预测2016年1—11月布病发病率的RMSE、MAE、MAPE分别为0.165 0、0.156 2、0.610 0。根据本文方法计算得出2017年1—12月布病发病率预测值为0.287 0/10万人~0.372 6/10万人。结论 本研究根据相关发病率数据构建了基+于EMD和时间序列分析的我国布病月发病率预测模型,其预测误差较小,预测准确度较高;2017年我国布病月发病率预测值约为0.35/10万人。

关键词: 布鲁杆菌病, 发病率, 预测, 经验模态分解, 支持向量机, 自回归移动平均模型