論文の概要: Meteorological and human mobility data on predicting COVID-19 cases by a
novel hybrid decomposition method with anomaly detection analysis: a case
study in the capitals of Brazil
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.04072v1
- Date: Mon, 10 May 2021 02:06:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-05-11 14:31:30.835515
- Title: Meteorological and human mobility data on predicting COVID-19 cases by a
novel hybrid decomposition method with anomaly detection analysis: a case
study in the capitals of Brazil
- Title(参考訳): 異常検出分析を用いた新しいハイブリッド分解法によるcovid-19の予測に関する気象・人の移動データ:ブラジルの首都における事例研究
- Authors: Tiago Tiburcio da Silva and Rodrigo Francisquini and Mari\'a C. V.
Nascimento
- Abstract要約: ブラジルの首都におけるcovid-19感染者数と人の移動率,気象データとの関係を分析した。
本研究では,Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD)法とAutoregressive Integrated Average Exogenous inputs (ARIMAX)法を組み合わせた予測手法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.7734726150561086
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: In 2020, Brazil was the leading country in COVID-19 cases in Latin America,
and capital cities were the most severely affected by the outbreak. Climates
vary in Brazil due to the territorial extension of the country, its relief,
geography, and other factors. Since the most common COVID-19 symptoms are
related to the respiratory system, many researchers have studied the
correlation between the number of COVID-19 cases with meteorological variables
like temperature, humidity, rainfall, etc. Also, due to its high transmission
rate, some researchers have analyzed the impact of human mobility on the
dynamics of COVID-19 transmission. There is a dearth of literature that
considers these two variables when predicting the spread of COVID-19 cases. In
this paper, we analyzed the correlation between the number of COVID-19 cases
and human mobility, and meteorological data in Brazilian capitals. We found
that the correlation between such variables depends on the regions where the
cities are located. We employed the variables with a significant correlation
with COVID-19 cases to predict the number of COVID-19 infections in all
Brazilian capitals and proposed a prediction method combining the Ensemble
Empirical Mode Decomposition (EEMD) method with the Autoregressive Integrated
Moving Average Exogenous inputs (ARIMAX) method, which we called EEMD-ARIMAX.
After analyzing the results poor predictions were further investigated using a
signal processing-based anomaly detection method. Computational tests showed
that EEMD-ARIMAX achieved a forecast 26.73% better than ARIMAX. Moreover, an
improvement of 30.69% in the average root mean squared error (RMSE) was noticed
when applying the EEMD-ARIMAX method to the data normalized after the anomaly
detection.
- Abstract(参考訳): 2020年、ブラジルは中南米で新型コロナウイルスの流行でトップの国となり、首都は新型コロナウイルスの影響で最も深刻な国となった。
ブラジルの気候は、ブラジルの領土拡大、その救済、地理、その他の要因によって様々である。
最も一般的なcovid-19の症状は呼吸器系に関連しているため、多くの研究者はcovid-19の感染者数と気温、湿度、降雨などの気象変数の相関について研究している。
また、感染率が高いことから、ウイルス感染のダイナミクスに対する人間の移動性の影響を分析した研究者もいる。
新型コロナウイルスの感染拡大を予測する際にこの2つの変数を考慮に入れる文献が多数存在する。
本稿では,ブラジルの首都におけるcovid-19感染者数と人の移動率,気象データとの相関について検討した。
これらの変数の相関は, 都市が位置する地域によって異なることがわかった。
ブラジル全都道府県で発生したCOVID-19感染数の予測には, 有意な相関がみられた変数を用いており, 自己回帰統合的統合的平均外因性入力(ARIMAX)法とEnsemble Empirical Mode Decomposition(EEMD)法を組み合わせた予測手法を提案し, これをEEMD-ARIMAXと呼ぶ。
さらに, 信号処理による異常検出手法を用いて, 予測精度の低下について検討した。
計算テストの結果、EEMD-ARIMAXはARIMAXよりも26.73%良い予測を達成した。
また,異常検出後に正常化したデータにEEMD-ARIMAX法を適用した場合,平均根平均二乗誤差(RMSE)が30.69%向上した。
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