[论文解读] Non-Compulsory Measures Sufficiently Reduced Human Mobility in Tokyo during the COVID-19 Epidemic

Takahiro Yabe, Kota Tsubouchi+4 more|Osaka City University (Osaka City University)|May 18, 2020

Human Mobility and Location-Based Analysis参考文献 28被引用 16

一句话总结

本研究利用东京超过200,000名用户匿名化的移动电话数据，评估了早期COVID-19大流行期间非强制性社交距离措施的影响。研究发现，到2020年4月15日，人类活动范围减少了约50%，社交接触减少了70%，这与有效基本再生数的下降相关，表明仅靠自愿措施即可显著降低传播，而无需强制封锁。

ABSTRACT

While large scale mobility data has become a popular tool to monitor the mobility patterns during the COVID-19 pandemic, the impacts of non-compulsory measures in Tokyo, Japan on human mobility patterns has been under-studied. Here, we analyze the temporal changes in human mobility behavior, social contact rates, and their correlations with the transmissibility of COVID-19, using mobility data collected from more than 200K anonymized mobile phone users in Tokyo. The analysis concludes that by April 15th (1 week into state of emergency), human mobility behavior decreased by around 50%, resulting in a 70% reduction of social contacts in Tokyo, showing the effectiveness of non-compulsory measures. Furthermore, the reduction in data-driven human mobility metrics showed correlation with the decrease in estimated effective reproduction number of COVID-19 in Tokyo. Such empirical insights could inform policy makers on deciding sufficient levels of mobility reduction to contain the disease.

研究动机与目标

• 评估非强制性非药物干预措施（NPIs）在早期COVID-19大流行期间对东京人类活动范围的影响。
• 利用大规模移动电话轨迹数据量化社交接触率的变化。
• 考察活动范围减少与东京SARS-CoV-2有效基本再生数R(t)之间的时序关系。
• 为政策制定者提供关于自愿性、非强制性公共卫生措施有效性的实证证据。

提出的方法

• 使用东京四个月期间超过200,000名用户的匿名化移动电话GPS数据。
• 应用时空插值方法重建个体轨迹并估算活动模式。
• 以100米为空间阈值，计算活动范围指标：回转半径（Rg）、总行程距离（TTD）和居家率（SAHκ）。
• 通过识别在‘外出’时段（非在家期间）彼此相距100米以内的用户，计算社交接触指数（SCI），并以大流行前工作日峰值水平进行归一化。
• 使用威布尔分布和对数正态分布对潜伏期和间隔时间进行后向计算，估算有效基本再生数R(t)。
• 应用更新方程模型，结合泊松似然估计R(t)，并使用7天中心移动平均对每日确诊数据进行平滑处理。

实验结果

研究问题

• RQ1 在早期COVID-19大流行期间，非强制性措施在多大程度上减少了东京的人类活动范围？
• RQ2 活动范围变化与社交接触减少之间存在何种相关性？
• RQ3 东京SARS-CoV-2有效基本再生数R(t)的变化与活动范围减少之间存在何种时间关系？
• RQ4 在无强制封锁的情况下，仅靠自愿行为改变在多大程度上降低了传播潜力？

主要发现

• 到2020年4月15日，即紧急状态宣布后一周，东京的人类活动范围相比大流行前基线水平减少了约50%。
• 社交接触指数（SCI）在4月15日下降了70%，表明人际互动显著减少。
• 有效基本再生数R(t)与活动范围和接触减少同步下降，与观察到的行为变化表现出强烈相关性。
• 活动范围指标的减少，尤其是回转半径和总行程距离，无论在紧急状态期间均显著且持续。
• 居家率显著上升，大量个体保持在距其估计家庭位置100米以内的范围内。
• 本研究证明，仅靠非强制性措施即可实现活动范围和接触率的大规模减少，从而降低东京的传播潜力。