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第四届全国大学生统计建模大赛.pdf

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第四届全国大学生统计建模大赛 论文题目: 埃博拉病毒的传播预测与控制 参赛队员 : 姓名:魏思宇 学院:经济学院 专业:金融 年级:2012级 姓名:鄢 然 学院:理学院 专业:统计 年级:2012级 姓名:董文静 学院:理学院 专业:统计 年级:2012级 摘要 为设计埃博拉病毒最优控制方案,本文针对埃博拉疫情的重灾区——西非地 区建立了传染病 S-I-R 模型,选择疫情严重程度、实际生产能力和交通枢纽地理 位置作为评价指标,并利用常微分方程对其求解。此外,建立了合理的检验模型, 以证明我们建的模型可以承受埃博拉大流行所带来的压力。 本文主要探讨的任务有以下六方面: 1.预测无药物情况下,各疫区对药品的需求量。建立传染病的 SIR 模型,预 测在未来一段时间内,只有隔离防控等措施但无药物治疗情况下的各国患病人 数,因 SIR 模型未考虑给为感染者的疫苗,且不考虑潜伏期,所以我们利用 SEIR 模型来修正模型。 2.确定在供不应求时的药品分配方案。根据所预测的各国的患病人数,分析 各疫情区对疫苗或药物的需要的重要程度和紧急程度,利用基于模糊数学的模糊 分配方法(利用 AHP 层次分析法求重要程度,利用打分法求急需程度),来达到 合理分配的目的。 3.确定药品运输系统。建立基于 p-中值模型的静态确定型“中间定位”设 施选址模型,结合疫区的重要程度和交通枢纽的分布,使得以需求量为权重的运 输距离最小,并确定指派方案,充分体现系统设置的公平性和效率性。 4.为验证模型的可行性,预测给药后疫情的控制情况。在任务一的基础上对 SIR 模型进行改进,引入给药后的防控因子,通过平衡防控因子和产药时间,使 感染人数达到最小值,并可以得到对应的产药速度。 5.模型的改进。引入 SEIR 模型使所得结果更贴合实际,引入多阶段选址分 配和分散多重设置使中转站选址策略更实用;分析了其他影响病毒传播的自然因 素、人为因素使模型更人性化。 6.需强调的是,为体现政府的廉政公平和模型的高效,我们认为在分发药品 时,传播系统的覆盖面应尽可能的广,故当疾病大流行时,覆盖所求区域的所有 中转站都可提供快速反应。 本文建立了切实完备的抑制埃博拉病毒传播的解决方案,为早日消灭埃博拉 病毒,实现社会的可持续发展和人类的健康繁衍提供了理论支持。 关键字:S-I-R 模型 模糊分配方法 p-中值模型 防控因子 SEIR 模型 1目录 一、当前研究背景和问题分析.................................................................1 (一)当前研究背景........................................................................... 1 (二)问题分析................................................................................... 1 二、基本假设..............................................................................................2 三、符号说明..............................................................................................2 四、模型的建立与求解............................................................................. 3 描述性统计......................................................................................... 3 (一)对未投放药品时疫区感染情况的预测...................................5 (二)确定各地区实际可分配药品量...............................................9 (三)运输系统的建立...................................................................143 (四)利用改进的 S-I-R 模型预测给药后的病毒控制情况........ 18 五、模型修正.......................................................................................
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