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Tipo: Tese
Título: Modelagem integrada de redes Multilayer, Análises Espaciais e Aprendizado de Máquina na investigação da disseminação de COVID-19 e de arboviroses (Dengue, Zika e Chikungunya) em Fortaleza
Autor(es): Silva, Rôney Reis de Castro e
Orientador: Souza, Miguel Ângelo Nobre e
Coorientador: Brayner, Ângelo Roncalli Alencar
Palavras-chave em português: COVID-19;Arboviroses;Análise Espacial;Aprendizado de Máquina
Palavras-chave em inglês: COVID-19;Arboviruses;Spatial Analysis;Machine Learning
CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CLINICA MEDICA
Data do documento: 2025
Citação: SILVA, Rôney Reis de Castro e. Modelagem integrada de redes multilayer, análises espaciais e aprendizado de máquina na investigação da disseminação de COVID-19 e de arboviroses (Dengue, Zika e Chikungunya) em Fortaleza. 2025. Tese (Doutorado em Ciências Médicas) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. Disponível em: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84813. Acesso em: 18 fev. 2026.
Resumo: O avanço das arboviroses — e, em especial, da COVID-19 — demanda abordagens capazes de integrar múltiplas dimensões territoriais. Esta tese adota uma abordagem integrada com redes multilayer, análises estatísticas e espaciais e modelos de aprendizado de máquina interpretável para compreender padrões de difusão de COVID-19, dengue, zika e chikungunya em Fortaleza (CE), 2020–2024. As camadas incluem variáveis epidemiológicas, socioeconômicas/demográfi- cas, de infraestrutura e políticas/IDH; as relações intracamadas são definidas por similaridade entre bairros e as intercamadas por associações entre variáveis. A base de COVID-19 foi constru- ída a partir de Boletins Epidemiológicos semanais, agregados por mês e por bairro, priorizando padrões territoriais comparáveis entre doenças. No plano espacial, utilizamos autocorrelação global e local (Moran’s I, LISA) para identificar clusters e padrões locais; no plano de redes, calculamos centralidades e aplicamos detecção de comunidades. Modelos preditivos (Random Forest, XGBoost) e interpretações com SHAP avaliaram o poder explicativo das variáveis e suas contribuições. Agrupamentos via K-means sintetizaram perfis territoriais ao combinar características estruturais e epidemiológicas. Os achados mostram heterogeneidade espacial e diferenças entre camadas, com convergências e divergências territoriais úteis para leitura de vulnerabilidades e prioridades. Como contribuição prática, o trabalho apresenta, em anexo, uma Proposta de Aprimoramento Metodológico (“Framework Integrado”) para orientar padronizações futuras e apoiar a tomada de decisão municipal.
Abstract: The rise of arboviral diseases—and, in particular, COVID-19—calls for approaches that integrate multiple territorial dimensions. This thesis adopts an integrated approach combining multilayer networks, statistical and spatial analyses, and interpretable machine learning to understand diffusion patterns of COVID-19, dengue, zika, and chikungunya in Fortaleza (CE), 2020–2024. Layers comprise epidemiological, socioeconomic/demographic, infrastructure, and political/HDI variables; intralayer relations are defined by neighborhood similarity, and interlayer relations by associations between variables. The COVID-19 dataset was built from weekly epidemiological bulletins, aggregated by month and neighborhood, prioritizing territorial patterns comparable across diseases. Spatially, we use global and local autocorrelation (Moran’s I, LISA) to identify clusters and local patterns; in the network domain, we compute centralities and apply community detection. Predictive models (Random Forest, XGBoost) and SHAP-based explanations assess the variables’ predictive power and contributions. K-means clustering synthesizes territorial profiles by combining structural and epidemiological characteristics. Findings reveal spatial heterogeneity and cross-layer differences, with territorial convergences and divergences that inform vulnerability assessment and prioritization. As a practical contribution, the thesis includes an Appendix: Methodological Enhancement Proposal (“Integrated Framework”) to guide future standardization and support municipal decision-making.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84813
ORCID do(s) Autor(es): 0000-0002-0704-110X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/6400515144373098
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-3446-739X
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/2471578430392531
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/3895469714548887
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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