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RNN、JPR及ARIMA 3种模型预测中国农村孕产妇死亡率的比较

尹小兰 何芯芯 杜林 李远盛 张俊辉

尹小兰, 何芯芯, 杜林, 李远盛, 张俊辉. RNN、JPR及ARIMA 3种模型预测中国农村孕产妇死亡率的比较[J]. 中华疾病控制杂志, 2023, 27(11): 1308-1313. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.11.011
引用本文: 尹小兰, 何芯芯, 杜林, 李远盛, 张俊辉. RNN、JPR及ARIMA 3种模型预测中国农村孕产妇死亡率的比较[J]. 中华疾病控制杂志, 2023, 27(11): 1308-1313. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.11.011
YIN Xiaolan, HE Xinxin, DU Lin, LI Yuansheng, ZHANG Junhui. A comparative study of the RNN, the JPR, and ARIMA for predicting maternal mortality ratio in rural areas in China[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2023, 27(11): 1308-1313. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.11.011
Citation: YIN Xiaolan, HE Xinxin, DU Lin, LI Yuansheng, ZHANG Junhui. A comparative study of the RNN, the JPR, and ARIMA for predicting maternal mortality ratio in rural areas in China[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2023, 27(11): 1308-1313. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.11.011

RNN、JPR及ARIMA 3种模型预测中国农村孕产妇死亡率的比较

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2023.11.011
基金项目: 

全国统计科学研究项目 2021LZ31

西南医科大学校级科研项目 2021ZKMS002

详细信息
    通讯作者:

    张俊辉,E-mail:vzjh960500@163.com

  • 中图分类号: R181

A comparative study of the RNN, the JPR, and ARIMA for predicting maternal mortality ratio in rural areas in China

Funds: 

National Statistical Science Research Project of China 2021LZ31

Scientific Research Project of Southwest Medical University 2021ZKMS002

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  • 摘要:   目的  利用循环神经网络(recurrent neural network, RNN)模型、Joinpoint回归(Joinpoint regression, JPR)模型、差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average, ARIMA)模型预测中国农村孕产妇死亡率(maternal mortality rate, MMR)的应用价值,并对《“健康中国2030”规划纲要》等文件提出的MMR下降目标能否实现进行统计预测。  方法  基于2000―2019年中国农村MMR数据建立RNN、JPR及ARIMA模型,通过平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方误差(mean squared error,MSE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)比较3种模型的回代拟合效果,通过残差及相对误差比较3种模型对2020年中国农村MMR数据进行点预测的效果,利用优选模型对2021―2030年中国农村的MMR进行预测。  结果  2000―2020年中国农村的MMR整体呈持续下降趋势。3种模型回代拟合效果由好到差排序为:RNN>JPR>ARIMA,RNN模型的MAE、MSE、RMSE均<0.02。3种模型的点预测效果由好到差排序为:RNN>JPR>ARIMA。最优的RNN模型预测结果显示,2022年中国农村MMR预测值为18.02/10万,能够实现《“健康中国2030”规划纲要》等文件的下降目标;2025及2030年中国农村MMR预测值分别为17.58/10万、17.27/10万,均不能实现《“健康中国2030”规划纲要》等文件的下降目标。  结论  RNN模型预测效果优于JPR模型及ARIMA模型,JPR模型预测效果一般,ARIMA模型不太适合本数据的预测。
  • 图  1  2000―2020年中国农村孕产妇死亡率的变化趋势

    Figure  1.  Trends of maternal mortality ratios in rural areas in China from 2000 to 2020

    图  2  3种模型的回代拟合效果

    RNN: 循环神经网络;ARIMA: 差分自回归移动平均。

    Figure  2.  Effects of back generation fitting of the three models

    RNN: recurrent neural network; ARIMA: autoregressive integrated moving average.

    表  1  3种模型的回代拟合及点预测效果比较

    Table  1.   Comparison the effects of back generation fitting and point prediction of the three models

    模型Model 回代拟合Back generation fitting 点预测Point prediction
    MAE MSE RMSE 残差
    Residuals
    相对误差/%
    Relative errors/%
    循环神经网络模型Recurrent neural network model 0.011 3 0.000 2 0.013 6 0.04 0.22
    Joinpoint回归模型Joinpoint regression model 0.875 7 0.983 2 0.991 6 -0.90 4.86
    ARIMA模型ARIMA model 2.337 4 10.068 6 3.173 1 -1.88 10.10
    注:ARIMA, 差分自回归移动平均; MAE, 平均绝对误差; MSE, 均方误差; RMSE, 均方根误差。
    Note: ARIMA, autoregressive integrated moving average; MAE, mean absolute error; MSE, mean squared error; RMSE, root mean squared error.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-13
  • 修回日期:  2022-10-02
  • 网络出版日期:  2023-11-20
  • 刊出日期:  2023-11-10

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