中美新冠疫情趨勢分析及防控評價.docx

1、中美新冠疫情趨勢分析及防控評價EvaluationofPreventionandControlBasedonCoronavirusTrendAnalysisModelbetweenChinaandtheUnitedStates王俊芳WANGJun-fang曰雷亞洲LEIYa-zhou曰周玉浩ZHOUYu-hao曰王超WANGChao(華北水利水電大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，鄭州450046)(SchoolofMathematicsandStatistics.NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Zhengzhou450046,Chin

2、a)摘要院2020年3月，中國疫情的狀況己經(jīng)趨于穩(wěn)定不再有明顯新增，而作為晚于中國爆發(fā)疫情的美國，卻未能遏制疫情的艷延。文章首先基于AR1MA模型對中美兩國累計確診人數(shù)進行趨勢分析，發(fā)現(xiàn)中美兩國在類似時段內(nèi)卻出現(xiàn)不同的走向，將其歸因為兩國政府在疫情治理效果上存在差異。為了尋求合理的防控措施，文章利用模糊綜合評價法對兩國防控措施進一步評價，考慮政策力度、民AK合、庭耦施、蒯：評劃鋼，初見麴的知Mt處在商采W規(guī)佛岫寸，歡帔情也并不重視。醐論可以為I比界各國榔坡情防控的合理建議神堿娜)評價準(zhǔn)則。Abstract:InMarch2020.theepidemicsituationinChinahadst

3、abilizedandiherewasnosignificantincrease,while:heUnitedStates,whichbrokeoutlaterthanChina,failedtostopthespreadoftheepidemic.Firstofall,thispaperanalyzesthetrendofthecumulativenumberofcasesinChinaandtheUniiedStatesbasedontheARIMAmodel,andfindsthattherearedifferenttrendsbetweenthetwocountriesinasimil

4、arperiodoftime,whichisattributedtothedifferencesintheepidemiccontroleffectbetweenthetwogovernments.Inorderioseekreasonablepreventionandcontrolmeasures,ihispaperusesthefuzzycomprehensiveevaluationmethodiofunherevaluatethepreventionandcontrolmeasuresofthetwocountries,takingintoaccountfourfactors:polic

5、ystrength,publiccooperation,medicalmeasuresandinfrastructure.IlisfoundthatthemistakeoftheUnitedSlatesliesinthefailureofthegovernmenitolakeeffectivemeasuresintime,andthepublicdonotattachimportancetotheepidemicsituation.Thisconclusioncanprovidereasonablesuggestionsforepidemicpreventionandcontrolandeva

6、luationcriteriaofgovernmenifunctionslorcountriesal.overtheworld.關(guān)鍵詞有趨勢分析：ARIMA模型；新冠疫情：模糊綜合評判Keywords:trendanalysis；ARIMAmodel:COV1D-19；fuzzycomprehensiveevaluation中圖分類號艮R181.8+1文獻標(biāo)識碼及A文章編號51006-4311(2020)23-0059-03。引言自新冠疫情爆發(fā)以來，累計確診人數(shù)的預(yù)測與一國采取的防疫措施廣為學(xué)者研究。在趨勢預(yù)測方面，王旭艷等基于指數(shù)平滑模型對于湖北疫情進行預(yù)測，認(rèn)為湖北省患病人數(shù)將進一步減少，

7、疫情會得到緩解。范如國等SEIR模型對中國疫情拐點進行分析認(rèn)為拐點在用20號左右到來，與實際情況相符。在防控措施實施方面，林俊鋒幻做此頓郵tn岬柚阪祖技.州內(nèi)制煙帶者的傳染率下降至，并且此人群中攜帶病毒者低F5%朱彳一杰等分析了山施投椅幻行依福的影響.n認(rèn)為中防投招建炒丁其他囚辛定(梆性ft.少人北的疵心tt.奩蜘SW故侃中拘出，受保H擔(dān)瞰聊SG作.JWHMB炎咿郵:會#行的影響一定程度上體現(xiàn)了美國對于疫情防范的不重視白波北g州指出.ilriMlzMa.仙嘟啪工幃入了甌電血倒沖.腳即炳眄卅州K相.魁.&不別個FJ的推內(nèi).ilflUM.Mtt,本好Tin刷*兌膈合詢IM飭尚修何檢毗命基金項目E國

8、家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201910078013):國家自然科學(xué)基金71571119)；河南省人文社會科學(xué)研項目(2019ZDJH116)o作者簡介筷王俊芳(1979-),女，河椰移人碩上，講師。，煜要昱夏昱罷昱罷要要黑抗擊疫情的國家提出可行的建議。1趨勢分析1.1數(shù)據(jù)初步分析本文數(shù)據(jù)源于疫情實時大數(shù)據(jù)報告性為臨世的有效性，本文選取相同的時間寬度，分析中美兩國中前期的數(shù)據(jù)特征。疫情在中國開始的時間為月1下旬，累計病例到月沖旬才呈現(xiàn)出不再激增的狀態(tài)，其中拐點出現(xiàn)在月2日在跖，因此本文選擇月1印至月2日岫累計確診數(shù)據(jù)，同時，作為對照組，選取美國月3日至8月日的數(shù)據(jù)，將兩國原累計確診數(shù)據(jù)繪制

9、序圖如圖1。顯然，在中國實施城市封閉，限制人口流動等防控措施的天府5累計確診趨勢趨于平緩，而美國累計確診趨勢一直呈現(xiàn)指數(shù)型增長。1.2模型建立基丁病毒外在生存環(huán)境不變(人為因素沒有對病毒傳播規(guī)律過分?jǐn)_)的假設(shè)下，本文采用隨機時間序列分析方法對未來累計確診人數(shù)進行趨勢預(yù)測分析。圖1表明，兩國數(shù)據(jù)均具有趨勢性，因此均建立ARIMA模型七確定中美兩國的模型分別為式與式(2)o(I-們2X,=(I+0.55378+0.4448疥)a,(1)(1+0.5079*3+0.6731*屏)x(l-/?)2%z=a,+1502.105(2)基于模型(1)與(2),分別對兩國未來的一周的趨勢做預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如倒與

10、圖3。由圖少J.以發(fā)現(xiàn)模型(1)擬合效果很好，但預(yù)測值與未來一周的實際值卻出現(xiàn)了明顯2000001900001800001700001600001500001400001300001200001100001000009000080000700006000050000400003000020000100000中美兩國累計確診數(shù)趨勢中國累計確診故美國累計確診數(shù)圖1中美兩國累計確診人數(shù)趨勢的“開口”，實際值遠遠低于了預(yù)測值。與之相對應(yīng)的美國，利用模型（）頹測所得如圖,究論是擬合值還是預(yù)測值都高度吻合，可以發(fā)現(xiàn)兩國擁有相似的前期走勢，但利用ARTMA模型預(yù)測效果卻明顯不同。1.3結(jié)果分析中國彼情預(yù)測出

11、現(xiàn)“開口”說明存在較強的因素使疾病傳播的模型發(fā)生了很大變化，從而干擾了預(yù)測的走向。該分析亦可借用朱仁杰等提出的感染系數(shù)來做補充論證。朱仁杰等基于改進的SIR模型對疫情進行分析，提出了感染系數(shù)茁以及感染系數(shù)隨時間的相對變化量的絕對值a兩個概念,其中茁代表易感人群與傳染源接觸被感染的概率，而a主要取決于疫情防控措施的實施力度以及人民群眾配合程度，且a值越大說明在疫情中后期防控措施所起作用越大。1000009000080000700006000050000400003000020000100000中國疫情模型效果中國疫情模型效果實際值預(yù)測值圖2中國數(shù)據(jù)模型預(yù)測圖與原數(shù)據(jù)圖美國疫情模型效果600000

12、實際值預(yù)測01圖3美國數(shù)據(jù)模型預(yù)測圖與原數(shù)據(jù)圖結(jié)合實情可知：中國疫情雖爆發(fā)早，但政府及時采取了強有力的措施對疫情的傳播進行控制。重災(zāi)區(qū)武漢市于1月23日宣布“封城”,2月初研發(fā)出新冠狀病毒檢測的試劑，并投入使用；于2月8日前，三大醫(yī)院全部投入使用。在中后期，正值中國農(nóng)歷春節(jié)，全國人民不再進行傳統(tǒng)習(xí)俗，減少沒有必要的外出，并嚴(yán)格排查各種疑似病例，推遲復(fù)工復(fù)學(xué)。上述系列措施致使a值在逐漸變大，從而導(dǎo)致模型發(fā)生了明顯的改變，因此上文建立的模型預(yù)測會出現(xiàn)偏差。反觀美國,3月20日，累計確診超過1.9萬人，美國總統(tǒng)特朗普表示暫不考慮發(fā)布全美范圍的“居家令。美國人民群眾認(rèn)為這只是一個普通的流感，不戴口罩并

13、照常進行聚集性活動。月曰3紐約開始建立“方艙醫(yī)院”，此時全美累計確診已超過10萬人。在中后期，美國大部分醫(yī)院出現(xiàn)醫(yī)療物資得不到補充，美國民眾以“居家令”時間過長而限制了他們的自由為緣由，不戴曰荒進行游行示威?？v觀美國防控管理至今,美國的疫情防控措施都不足以對減緩疫情有很大幫助，意味著美國所實施的防控措施不能對疫情傳播模型產(chǎn)生干擾，從而使預(yù)測趨勢與實際趨勢吻合。因此基于ARIMA的趨勢預(yù)測效果分析可以從某種程度上揭示防控措施的有效性，下文將對防控措施進行量化，分析兩國防控措施的評判得分，并指出美國在疫情防控措施上的不足之處。2防控措施的模糊綜合評判為找出合理的防控措施，本文采取模糊綜合評判法對中

14、美兩國的疫情防控措施進行評價分析。模糊綜合評判法是基于模糊線性變換原理，結(jié)合被評價事物的相關(guān)影響因素進行評價的一種科學(xué)評估方法臥2.1確定因素集疫情防控是否能有起到有效作用，可從國家層面、社會層面、人民層面所做出的力量進行評判。在國家層面本文選取政策力度，在社會層面選取基礎(chǔ)設(shè)施與醫(yī)療措施，在人民層面選取民眾配合，進而基于一級模糊綜合評判法，對中美兩國的疫情防控措施建立相同的因素集政策力度，國會配合，醫(yī)療措施，基礎(chǔ)設(shè)施。2.2確是評判集根據(jù)經(jīng)驗，可建立防控措施的評判集為V=（好，較好，一般，差，其中每一個等級的滿分為附，得分越高意味著評判力度越高。通過對專家的評論進行分析研究心，得出兩國防控措施

15、在四種等級下的不同得分，如表12.3確定權(quán)頁集在確定權(quán)重的諸多方法中，本文選取層次分析法確定權(quán)重。層次分析法”把定性方法與定量方法有機地結(jié)合起來，將影響疫情的防控措施進行了量化，使之清晰明確皿TianH,等人皈認(rèn)為,在50天內(nèi),中國武漢“封表i中美兩國評價得分中國美國好較好一般差好較好般差政策力度31110024民眾配合12000132醫(yī)療措施32102103基礎(chǔ)設(shè)施24003210城”的措施已經(jīng)使武漢以外的全國1萬余人免于新冠病毒的感染，在一定程度上說明了國家嚴(yán)格防控措施的重要性。基于該研究，對中美兩國流行病學(xué)專家對于防控措施的評價言論進行整理，得到比較矩陣C。1322/31/311/221

16、/22122/31/21/21利用MATLB軟件可知此比較矩陣通過一致性檢驗,并確定因素集的權(quán)重為用=0.400.180.270.15。2.4確定隸屬度矩陣與綜合評判將表2中的評價得分按百分比轉(zhuǎn)換為隸屬度，得到隸屬度陣R中與R美。1/21/61/61/6001/32/32/31/300D01/61/21/31/21/31/60K美_1/31/601/21/32/3001/21/31/60選擇加權(quán)平均型模型MW，進行綜合評判，得到中美兩國的一級綜合模糊評判的結(jié)果。,，檜。成百分比-%=0.400.270.160.17Jn0.400.270.160.17-百分比-3*=0.270.170.330.

17、40=0.230.150.280.34由結(jié)果可知中國防疫效果在等級“好”與“較好”的占比超過65%,認(rèn)為中國的防疫效果好;相反，美國防疫效果在等級“好”與“較好”的占比僅僅只有38%,認(rèn)為美國的防疫效果較差，這一結(jié)果與趨勢分析所呈現(xiàn)的結(jié)果相一致。表2盟膝麟骸腐醐懿麴標(biāo)1F未能在政府力度與民眾配合兩方血做好防控工作，從而使整體防控措施評分只有都處歐等級“好”與“較好”，因此本文認(rèn)為美國應(yīng)該加強對于政府管控力度，并提高人民群眾的防控意識，在這兩方面做好落需對累計確診人數(shù)趨勢的走向有很重要的影響3總.結(jié)與建議中I首屈為最早爆發(fā)新冠疫情的國家，本文建由RIMA模型進行趨勢分析發(fā)現(xiàn)，預(yù)測趨勢本應(yīng)繼續(xù)增長

18、，但是事實卻是預(yù)測趨勢與實際趨勢大相徑庭，這其中的原因在于中國勢高度吻合，是因為美國所采取的防控措施作用微小，不足以改變疫情發(fā)展的走向。美國第一例新冠病毒患者公布于1月21日，意味著美國有兩個月左右的時間準(zhǔn)備防控工作,然而由于美國CDC的不重視，給予民眾不確切的消息，導(dǎo)致美國民眾對疫情不重視，應(yīng)有的防護以及社交隔離做的不夠好，最終致使疫情在美國的大爆發(fā)。在此基礎(chǔ)上，本文進而對兩國疫情防控措施進行評判，以政策力度、民眾配合、醫(yī)療措施、基礎(chǔ)設(shè)施四個因素為基礎(chǔ)，利用層次分析法確定權(quán)重，并結(jié)合評價得分的隸屬度矩陣，最終由模糊綜合評判的結(jié)果認(rèn)為中國的防控措施有效程度高于美國，與趨勢分析結(jié)果相照應(yīng)，并旦認(rèn)

19、為美國在政策力度與民眾咽合兩方面需要加大措施實施力度，才能有效地控制疫情。美國作為醫(yī)療科技水平與醫(yī)療投資均位于世界前列的國家，在面對疫情時未能及時采取有效措施，從而使疫情爆發(fā)是很值得反思的。本文通過兩個國家的防控措施的評判對一些正在處于疫情當(dāng)中的國家提出一些防控措施的建議：發(fā)醵:熱病人必須經(jīng)過檢驗是否為確診患者；于一級響應(yīng)，必須使全國人民參與到防控工作中：制行封閉管理，減少民眾的流動性，要從根本上減少病毒傳播：榆確保醫(yī)療資源充足，為醫(yī)護人員提供基礎(chǔ)保障。新冠病毒的可怕之處在于其具有極強的傳播性，因此切斷一切可能的傳播途徑就是對疫情進行最好的。中國在政策上施行嚴(yán)格控制人員出行給世界各國提供了一個

20、很好的典范?，F(xiàn)階段，疫情已經(jīng)不再是中國面臨的問題了，全人類須聯(lián)合起來，采取科學(xué)且理性方法應(yīng)對疫情，以待早日迎來光明。參考文獻院1王旭艷，喻勇，胡櫻，宇傳華.基于指數(shù)平滑模型的湖北省新冠肺炎疫情預(yù)測分析公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)：1-42020-04-22.范如國，王奕博，羅明，張應(yīng)青，朱超平基于SEIR的新型肺炎傳播模型及拐點預(yù)測分析皿電子科技大學(xué)學(xué)報：1-6：2020-04-22131林俊鋒.基于引入隱形傳播者的SEIR模型的COVIDT9疫情分析和預(yù)測(J/OL.電子科技大學(xué)報：1-8(2020-04-22.htip:/kcms/detai51.1207.T.20200408.1038.002.html.W朱仁杰，唐仕浩，醐澎，瞬，鼬珊，成藏楊鐵林基于改進SIR模型的新型冠狀病毒肺炎疫情預(yù)測及防控對疫情發(fā)展的影響U/OL.陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版):1-62020-04-22.hitp:kcmsdetail61.1071.n.2020