中美新冠疫情趋势分析及防控评价.docx

1、中美新冠疫情趋势分析及防控评价EvaluationofPreventionandControlBasedonCoronavirusTrendAnalysisModelbetweenChinaandtheUnitedStates王俊芳WANGJun-fang曰雷亚洲LEIYa-zhou曰周玉浩ZHOUYu-hao曰王超WANGChao(华北水利水电大学数学与统计学院，郑州450046)(SchoolofMathematicsandStatistics.NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Zhengzhou450046,Chin

2、a)摘要院2020年3月，中国疫情的状况己经趋于稳定不再有明显新增，而作为晚于中国爆发疫情的美国，却未能遏制疫情的艳延。文章首先基于AR1MA模型对中美两国累计确诊人数进行趋势分析，发现中美两国在类似时段内却出现不同的走向，将其归因为两国政府在疫情治理效果上存在差异。为了寻求合理的防控措施，文章利用模糊综合评价法对两国防控措施进一步评价，考虑政策力度、民AK合、庭耦施、蒯：评划钢，初见麴的知Mt处在商采W规佛岫寸，欢帔情也并不重视。醐论可以为I比界各国榔坡情防控的合理建议神碱娜)评价准则。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.关键词有趋势分析：ARIMA模型；新冠疫情：模糊综合评判Keywords:trendanalysis；ARIMAmodel:COV1D-19；fuzzycomprehensiveevaluation中图分类号艮R181.8+1文献标识码及A文章编号51006-4311(2020)23-0059-03。引言自新冠疫情爆发以来，累计确诊人数的预测与一国采取的防疫措施广为学者研究。在趋势预测方面，王旭艳等基于指数平滑模型对于湖北疫情进行预测，认为湖北省患病人数将进一步减少，

7、疫情会得到缓解。范如国等SEIR模型对中国疫情拐点进行分析认为拐点在用20号左右到来，与实际情况相符。在防控措施实施方面，林俊锋幻做此顿邮tn岬柚阪祖技.州内制烟带者的传染率下降至，并且此人群中携带病毒者低F5%朱彳一杰等分析了山施投椅幻行依福的影响.n认为中防投招建炒丁其他囚辛定(梆性ft.少人北的疵心tt.奁蜘SW故侃中拘出，受保H担瞰聊SG作.JWHMB炎咿邮:会#行的影响一定程度上体现了美国对于疫情防范的不重视白波北g州指出.ilriMlzMa.仙嘟啪工帏入了瓯电血倒冲.脚即炳眄卅州K相.魁.&不别个FJ的推内.ilflUM.Mtt,本好Tin刷*兑膈合询IM饬尚修何检毗命基金项目E国

8、家级大学生创新创业训练计划项目(201910078013):国家自然科学基金71571119)；河南省人文社会科学研项目(2019ZDJH116)o作者简介筷王俊芳(1979-),女，河椰移人硕上，讲师。，煜要昱夏昱罢昱罢要要黑抗击疫情的国家提出可行的建议。1趋势分析1.1数据初步分析本文数据源于疫情实时大数据报告性为临世的有效性，本文选取相同的时间宽度，分析中美两国中前期的数据特征。疫情在中国开始的时间为月1下旬，累计病例到月冲旬才呈现出不再激增的状态，其中拐点出现在月2日在跖，因此本文选择月1印至月2日岫累计确诊数据，同时，作为对照组，选取美国月3日至8月日的数据，将两国原累计确诊数据绘制

9、序图如图1。显然，在中国实施城市封闭，限制人口流动等防控措施的天府5累计确诊趋势趋于平缓，而美国累计确诊趋势一直呈现指数型增长。1.2模型建立基丁病毒外在生存环境不变(人为因素没有对病毒传播规律过分扰)的假设下，本文采用随机时间序列分析方法对未来累计确诊人数进行趋势预测分析。图1表明，两国数据均具有趋势性，因此均建立ARIMA模型七确定中美两国的模型分别为式与式(2)o(I-们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)与(2),分别对两国未来的一周的趋势做预测，预测结果如倒与

10、图3。由图少J.以发现模型(1)拟合效果很好，但预测值与未来一周的实际值却出现了明显2000001900001800001700001600001500001400001300001200001100001000009000080000700006000050000400003000020000100000中美两国累计确诊数趋势中国累计确诊故美国累计确诊数图1中美两国累计确诊人数趋势的“开口”，实际值远远低于了预测值。与之相对应的美国，利用模型（）颓测所得如图,究论是拟合值还是预测值都高度吻合，可以发现两国拥有相似的前期走势，但利用ARTMA模型预测效果却明显不同。1.3结果分析中国彼情预测出

11、现“开口”说明存在较强的因素使疾病传播的模型发生了很大变化，从而干扰了预测的走向。该分析亦可借用朱仁杰等提出的感染系数来做补充论证。朱仁杰等基于改进的SIR模型对疫情进行分析，提出了感染系数茁以及感染系数随时间的相对变化量的绝对值a两个概念,其中茁代表易感人群与传染源接触被感染的概率，而a主要取决于疫情防控措施的实施力度以及人民群众配合程度，且a值越大说明在疫情中后期防控措施所起作用越大。1000009000080000700006000050000400003000020000100000中国疫情模型效果中国疫情模型效果实际值预测值图2中国数据模型预测图与原数据图美国疫情模型效果600000

12、实际值预测01图3美国数据模型预测图与原数据图结合实情可知：中国疫情虽爆发早，但政府及时采取了强有力的措施对疫情的传播进行控制。重灾区武汉市于1月23日宣布“封城”,2月初研发出新冠状病毒检测的试剂，并投入使用；于2月8日前，三大医院全部投入使用。在中后期，正值中国农历春节，全国人民不再进行传统习俗，减少没有必要的外出，并严格排查各种疑似病例，推迟复工复学。上述系列措施致使a值在逐渐变大，从而导致模型发生了明显的改变，因此上文建立的模型预测会出现偏差。反观美国,3月20日，累计确诊超过1.9万人，美国总统特朗普表示暂不考虑发布全美范围的“居家令。美国人民群众认为这只是一个普通的流感，不戴口罩并

13、照常进行聚集性活动。月曰3纽约开始建立“方舱医院”，此时全美累计确诊已超过10万人。在中后期，美国大部分医院出现医疗物资得不到补充，美国民众以“居家令”时间过长而限制了他们的自由为缘由，不戴曰荒进行游行示威。纵观美国防控管理至今,美国的疫情防控措施都不足以对减缓疫情有很大帮助，意味着美国所实施的防控措施不能对疫情传播模型产生干扰，从而使预测趋势与实际趋势吻合。因此基于ARIMA的趋势预测效果分析可以从某种程度上揭示防控措施的有效性，下文将对防控措施进行量化，分析两国防控措施的评判得分，并指出美国在疫情防控措施上的不足之处。2防控措施的模糊综合评判为找出合理的防控措施，本文采取模糊综合评判法对中

14、美两国的疫情防控措施进行评价分析。模糊综合评判法是基于模糊线性变换原理，结合被评价事物的相关影响因素进行评价的一种科学评估方法卧2.1确定因素集疫情防控是否能有起到有效作用，可从国家层面、社会层面、人民层面所做出的力量进行评判。在国家层面本文选取政策力度，在社会层面选取基础设施与医疗措施，在人民层面选取民众配合，进而基于一级模糊综合评判法，对中美两国的疫情防控措施建立相同的因素集政策力度，国会配合，医疗措施，基础设施。2.2确是评判集根据经验，可建立防控措施的评判集为V=（好，较好，一般，差，其中每一个等级的满分为附，得分越高意味着评判力度越高。通过对专家的评论进行分析研究心，得出两国防控措施

15、在四种等级下的不同得分，如表12.3确定权页集在确定权重的诸多方法中，本文选取层次分析法确定权重。层次分析法”把定性方法与定量方法有机地结合起来，将影响疫情的防控措施进行了量化，使之清晰明确皿TianH,等人皈认为,在50天内,中国武汉“封表i中美两国评价得分中国美国好较好一般差好较好般差政策力度31110024民众配合12000132医疗措施32102103基础设施24003210城”的措施已经使武汉以外的全国1万余人免于新冠病毒的感染，在一定程度上说明了国家严格防控措施的重要性。基于该研究，对中美两国流行病学专家对于防控措施的评价言论进行整理，得到比较矩阵C。1322/31/311/221

16、/22122/31/21/21利用MATLB软件可知此比较矩阵通过一致性检验,并确定因素集的权重为用=0.400.180.270.15。2.4确定隶属度矩阵与综合评判将表2中的评价得分按百分比转换为隶属度，得到隶属度阵R中与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选择加权平均型模型MW，进行综合评判，得到中美两国的一级综合模糊评判的结果。,，桧。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由结果可知中国防疫效果在等级“好”与“较好”的占比超过65%,认为中国的防疫效果好;相反，美国防疫效果在等级“好”与“较好”的占比仅仅只有38%,认为美国的防疫效果较差，这一结果与趋势分析所呈现的结果相一致。表2盟膝麟骸腐醐懿麴标1F未能在政府力度与民众配合两方血做好防控工作，从而使整体防控措施评分只有都处欧等级“好”与“较好”，因此本文认为美国应该加强对于政府管控力度，并提高人民群众的防控意识，在这两方面做好落需对累计确诊人数趋势的走向有很重要的影响3总.结与建议中I首屈为最早爆发新冠疫情的国家，本文建由RIMA模型进行趋势分析发现，预测趋势本应继续增长

18、，但是事实却是预测趋势与实际趋势大相径庭，这其中的原因在于中国势高度吻合，是因为美国所采取的防控措施作用微小，不足以改变疫情发展的走向。美国第一例新冠病毒患者公布于1月21日，意味着美国有两个月左右的时间准备防控工作,然而由于美国CDC的不重视，给予民众不确切的消息，导致美国民众对疫情不重视，应有的防护以及社交隔离做的不够好，最终致使疫情在美国的大爆发。在此基础上，本文进而对两国疫情防控措施进行评判，以政策力度、民众配合、医疗措施、基础设施四个因素为基础，利用层次分析法确定权重，并结合评价得分的隶属度矩阵，最终由模糊综合评判的结果认为中国的防控措施有效程度高于美国，与趋势分析结果相照应，并旦认

19、为美国在政策力度与民众咽合两方面需要加大措施实施力度，才能有效地控制疫情。美国作为医疗科技水平与医疗投资均位于世界前列的国家，在面对疫情时未能及时采取有效措施，从而使疫情爆发是很值得反思的。本文通过两个国家的防控措施的评判对一些正在处于疫情当中的国家提出一些防控措施的建议：发醵:热病人必须经过检验是否为确诊患者；于一级响应，必须使全国人民参与到防控工作中：制行封闭管理，减少民众的流动性，要从根本上减少病毒传播：榆确保医疗资源充足，为医护人员提供基础保障。新冠病毒的可怕之处在于其具有极强的传播性，因此切断一切可能的传播途径就是对疫情进行最好的。中国在政策上施行严格控制人员出行给世界各国提供了一个

20、很好的典范。现阶段，疫情已经不再是中国面临的问题了，全人类须联合起来，采取科学且理性方法应对疫情，以待早日迎来光明。参考文献院1王旭艳，喻勇，胡樱，宇传华.基于指数平滑模型的湖北省新冠肺炎疫情预测分析公共卫生与预防医学：1-42020-04-22.范如国，王奕博，罗明，张应青，朱超平基于SEIR的新型肺炎传播模型及拐点预测分析皿电子科技大学学报：1-6：2020-04-22131林俊锋.基于引入隐形传播者的SEIR模型的COVIDT9疫情分析和预测(J/OL.电子科技大学报：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，成藏杨铁林基于改进SIR模型的新型冠状病毒肺炎疫情预测及防控对疫情发展的影响U/OL.陕西师范大学学报(自然科学版):1-62020-04-22.hitp:kcmsdetail61.1071.n.2020