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人口统计模型的核心是通过死亡率数据来预测个体的期望寿命。传统模型通常基于稳定的人口统计数据,但由于生活条件的不断改善,这种假设存在明显偏差。为此,我们采用了更为全面的数据集,其中包含具体年龄和时间点的死亡人数和暴露人数。
数据处理的具体步骤如下:
在实际操作中,为了避免零值问题,我们对死亡率 qx,t 进行了如下处理:
这些处理步骤是为了确保后续的数据分析和建模能够顺利进行。接下来,我们通过可视化工具将 qx,t 表示为x和t的函数,以便直观地观察其变化趋势。
为了建立死亡率的预测模型,我们采用了指数模型:
log(qx,t) = Ax + Bx·Kt其中,A和B是年龄相关的系数,Kt反映了生活条件改善带来的死亡率下降。模型参数A和B需要通过数据估计,而Kt则需要根据历史数据推断未来趋势。在参数估计阶段,我们使用了二项式模型作为基本框架,并考虑了泊松回归的适用性。由于死亡率通常较低,泊松分布可以很好地近似二项分布。最终,我们采用以下回归模型来估计参数:
Dx,t ~ Poisson(exp(log(Ex,t) + Ax + Bx·Kt))通过回归分析,我们得到了A、B和K的估计值。具体来说:
为了直观展示这些参数的变化趋势,我们分别绘制了A和Kt随时间的演变图。通过这些图表,可以清晰地观察到年龄与时间对死亡率的影响。
在实际应用中,我们发现直接使用历史数据进行线性预测存在局限性。因此,我们引入了Lee-Carter模型来估计未来死亡率的变化。具体来说,我们通过回归分析未来Kt的趋势,并结合历史数据,预测了未来多个时间点的死亡率。
基于以上模型,我们可以对具体的出生年份和年龄组进行期望寿命的预测。以某个具体的出生年份为例,期望寿命的计算公式为:
q_{x,t} = exp(Ax + Bx·Kt)通过对历史数据和未来预测的对比,我们评估了不同预测方法的准确性。实验结果表明,结合生活条件改善的指数模型能够更准确地预测未来死亡率。
最终,我们对不同年龄组和时间点的人群进行了期望寿命的计算,并对结果进行了可视化分析。通过这些图表,我们可以清晰地观察到期望寿命随着年龄和时间的变化趋势。
通过上述方法,我们不仅能够准确预测个体的期望寿命,还能够为人口统计研究提供一个可扩展的框架。
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