系統識別號 | U0002-0608202014270600 |
---|---|
DOI | 10.6846/TKU.2020.00140 |
論文名稱(中文) | 應用地理加權邏吉斯迴歸於台灣南部登革熱資料之分析 |
論文名稱(英文) | A Geographically Weight Logistic Regression Analysis of Dengue Fever Data in Southern Taiwan |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 統計學系應用統計學碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Statistics |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 108 |
學期 | 2 |
出版年 | 109 |
研究生(中文) | 黃郁文 |
研究生(英文) | Yu-Wen Huang |
學號 | 607650164 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | 英文 |
口試日期 | 2020-07-14 |
論文頁數 | 69頁 |
口試委員 |
指導教授
-
陳怡如
委員 - 李百靈 委員 - 吳漢銘 |
關鍵字(中) |
登革熱 空間非平穩性 流行風險指標 區域空間自相關 邏吉斯迴歸 地理加權邏吉斯迴歸 |
關鍵字(英) |
Dengue Fever Spatial Nonstationary Epidemic Risk Index Local Spatial Autocorrelation Logistic Regression Geographically Weight Regression Geographically Weight Logistic Regression |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
登革熱在許多熱帶及亞熱帶國家盛行,在台灣更是一重要的防疫項目。為了獲取登革熱預防相關的資訊,過去研究中常使用統計迴歸模式分析登革熱資料;其中,空間模型已成為一個重要的分析工具。現今大多數的空間統計分析是針對登革熱發生率或發生次數進行探討,但在本研究中,我們著重於空間非平穩性問題,試圖使用地理加權邏輯斯回歸(GWLR),用以作為登革熱資料分析的另一種方法。本文感興趣的反應變數為一個基於登革熱風險指標(流行頻率、流行延時、傳播強度)與區域型空間自相關(Local Indicator of Spatial Association;LISA) 所建構而成的二元變數。 本研究針對2015 年台灣南部2107 個村里的登革熱資料,應用地理加權邏吉斯迴歸,探討不同的社會與環境因子是否對登革熱疫情嚴重存在空間非平穩的效果,並將其分析結果利用各種模型適合度指標,例如ROC、AUC、以及F1-Score 等,與傳統非空間邏吉斯模型進行比較。研究結果顯示,GWLR 的表現優於傳統非空間邏吉斯迴歸模型。因此,在考量了空間非平穩性下,GWLR 可以提高預測準確性,進而提供更多有助於製定登革熱控制計畫的有用資訊。 |
英文摘要 |
Dengue fever is prevalent in many tropical and subtropical countries. In Taiwan, it has also become a health disease of concern, raising the need for dengue prevention. In order to gain insightful information, statistical regression techniques are widely used, of which spatial models have formed an important toolbox to investigate and analyze dengue data. While most of the existing spatial analyses lies in studying the covariate effects on dengue incidence or frequencies at a geographical scale, we in this study seek to explore the use of geographically weighted logistic regression (GWLR) as a methodology alternative for dengue data analysis, aiming at addressing the issue of spatial non-stationarity. The outcome of interest here is a binary variable constructed based on values of three dengue temporal indices (case-occurrence, epidemic duration, and transmission intensity) integrating with the spatial autocorrelations measured by local indicator of spatial autocorrelation (LISA). This study focused on analyzing the dengue data of year 2015 throughout 2107 villages in southern Taiwan. The GWLR was conducted to examine whether social and environmental factors have the spatial non-stationary effect on dengue risk. The model performance was then compared with the non-spatial logistic regression model using various goodness-of-fit measures such as ROC, AUC, and F1-Score. The analysis results showed that the GWLR performances better than the LR model. By considering spatial non-stationarity, the proposed technique can improve the prediction accuracy, thus revealing more useful information that helps to develop dengue control plans. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 第一章 緒論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 研究背景與動機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 研究目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 研究架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第二章 文獻探討. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1 登革熱概說 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.1 登革熱病毒與病媒 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.2 登革熱發病症狀 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.3 登革熱流行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2 危險因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.1 環境因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 社會因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.3 登革熱分布狀況 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3.1 疾病地圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3.2 空間相關 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3.3 空間迴歸模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 第三章 研究材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1 資料來源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.2 反應變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.3 解釋變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.3.1 社會因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.3.2 環境因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.4 變數篩選結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 第四章 研究方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1 地理加權迴歸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.1 估計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.2 核函數與帶寬 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.2 邏吉斯迴歸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2.1 估計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.3 地理加權邏吉斯迴歸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3.1 估計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.4 衡量指標 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.4.1 赤池資訊準則(AIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.4.2 修正後赤池資訊準則(AICc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.4.3 貝葉斯信息量準則(BIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.4.4 混淆矩陣 (Confusion matrix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.4.5 ROC 曲線 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4.6 AUC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 第五章 研究結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 5.1 敘述性探索分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 5.1.1 反應變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 5.1.2 解釋變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 5.2 傳統非空間邏吉斯迴歸模型分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.3 空間分析結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.3.1 模式篩選結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5.3.2 Moran’s Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.3.3 空間異質性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.3.4 變數顯著性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.4 模型比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5.4.1 分類結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5.4.2 ROC 曲線與 AUC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.4.3 模式最終比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 第六章 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.1 總結與討論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2 未來研究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 圖目錄 圖 2.1 Lisa 地圖範例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 圖 5.1 登革熱嚴重狀況之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 圖 5.2 人口密度之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 圖 5.3 敏感性比例之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 圖 5.4 所得稅中位數之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 圖 5.5 布氏級數之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 圖 5.6 6-11 月降雨日數之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 圖 5.7 有降雨之年平均降雨之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 圖 5.8 溫度最大延續效果之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 圖 5.9 均溫度大於 18 度之週數之分佈圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 圖 5.10 人口密度顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 圖 5.11 敏感性比例顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 圖 5.12 所得稅中位數顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 圖 5.13 布氏級數顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 圖 5.14 6-11 月降雨日數顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 圖 5.15 有降雨之年平均降雨顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 圖 5.16 溫度最大延續效果顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 圖 5.17 週均溫度大於 18 度之週數顯著分布圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 圖 5.18 ROC 曲線 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 表目錄 表 2.1 Local Moran'I 分析結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 表 2.2 台灣登革熱病例相關文獻整理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 表 3.1 資料來源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 表 3.2 三指標之定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 表 3.3 分類基準與描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 表 3.4 反應變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 表 3.5 社會因子定義與計算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 表 3.6 布氏指數與布氏級數轉換 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 表 3.7 雨量面向之環境因子定義與計算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 表 3.8 溫度面向之環境因子定義與計算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 表 3.9 環境因子雨量相關係數矩陣 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 表 3.10 環境因子溫度相關係數矩陣 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 表 3.11 變項之 VIF 值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 表 4.1 混淆矩陣 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 表 4.2 AUC 判斷規則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 表 5.1 登革熱嚴重狀況之敘述統計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 表 5.2 解釋變數基礎統計量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 表 5.3 傳統非空間邏吉斯迴歸模型係數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 表 5.4 全域模型 (LR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 表 5.5 區域模型 (GWLR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 表 5.6 全域及區域模型的評估配適值的準則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 表 5.7 全域及區域模型之 Moran’s I 值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 表 5.8 地理加權邏吉斯迴歸模型係數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 表 5.9 比較分類結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 表 5.10 ROC 檢定結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 表 5.11 模式比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 |
參考文獻 |
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