#+TITLE: Incidence du syndrôme grippal
#+LANGUAGE: fr
#+OPTIONS: *:nil num:1 toc:t

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#+HTML_HEAD: <link rel="stylesheet" type="text/css" href="http://www.pirilampo.org/styles/readtheorg/css/readtheorg.css"/>
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#+HTML_HEAD: <script src="https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.4/js/bootstrap.min.js"></script>
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#+HTML_HEAD: <script type="text/javascript" src="http://www.pirilampo.org/styles/readtheorg/js/readtheorg.js"></script>

#+PROPERTY: header-args  :session  :exports both

* Préparation des données

#+NAME: donnees-url
https://www.sentiweb.fr/datasets/incidence-PAY-3.csv


** Téléchargement

Téléchargement en language python
#+BEGIN_SRC python :results silent :var donnees_url=donnees-url
from urllib.request import urlopen

data = urlopen(donnees_url).read()
lines = data.decode('latin-1').strip().split('\n')
donnees_lines = lines[1:]
table = [line.split(',') for line in donnees_lines]
#+END_SRC

Afficher les 5 premières lignes du tableau
#+BEGIN_SRC python :results value
table[:5]
#+END_SRC

#+RESULTS:
|   week | indicator | inc | inc_low | inc_up | inc100 | inc100_low | inc100_up | geo_insee | geo_name |
| 202016 |         3 |   0 |      0 |     0 |      0 |         0 |        0 | FR       | France  |
| 202015 |         3 |   0 |      0 |     0 |      0 |         0 |        0 | FR       | France  |
| 202014 |         3 |   0 |      0 |     0 |      0 |         0 |        0 | FR       | France  |
| 202013 |         3 |   0 |      0 |     0 |      0 |         0 |        0 | FR       | France  |



** Extraction des colonnes utilisées
Il y a deux colonnes qui nous intéressent: la première ~'week'~ et la troisième ~'inc'. Nous vérifions leurs noms dans l'en-tête, que nous effaçons par la suite. Enfin, nous créons un tableau avec les deux colonnes pour le traitement suivant.
#+BEGIN_SRC python :results silent
week = [row[0] for row in table]
assert week[0] == 'week'
del week[0]
inc = [row[2] for row in table]
assert inc[0] == 'inc
del inc[0]
donnees = list(zip(week, inc))
#+END_SRC

Regardons les premières et les dernières lignes. Nous insérons ~None~ pour indiquer à org-mode la séparation entre les trois sections du tableau: en-tête, début des données, fin des données.
#+BEGIN_SRC python :results value
[('week', 'inc'), None] + donnees[:5] + [None] + donnees[-5:]
#+END_SRC

#+RESULTS:
|   week |    inc |
|--------+--------|
| 202016 |      0 |
| 202015 |      0 |
| 202014 |      0 |
| 202013 |      0 |
| 202012 |   8321 |
|--------+--------|
| 198448 |  78620 |
| 198447 |  72029 |
| 198446 |  87330 |
| 198445 | 135223 |
| 198444 |  68422 |




** Vérification
Il est toujours prudent de vérifier si les données semblent crédibles. Nous savons que les semaines sont données par six chiffres (quatre pour l'année et deux pour la semaine), et que les incidences sont des nombres entiers positifs.
#+BEGIN_SRC python :results output
for week, inc in donnees:
    if len(week) != 6 or not week.isdigit():
        print("Valeur suspecte dans la colonne 'week': ", (week, inc))
    if not inc.isdigit():
        print("Valeur suspecte dans la colonne 'inc': ", (week, inc))
#+END_SRC

#+RESULTS:

Pas de problème !


** Conversions
Pour faciliter les traitements suivants, nous remplaçons les numéros de semaine ISO par les dates qui correspondent aux lundis. A cette occasion, nous trions aussi les données par la date, et nous transformons les incidences en nombres entiers.

#+BEGIN_SRC python :results silent
import datetime
converted_donnees = [(datetime.datetime.strptime(year_and_week + ":1" , '%G%V:%u').date(),
                  int(inc))
                  for year_and_week, inc in donnees]
converted_donnees.sort(key = lambda record: record[0])
#+END_SRC

Regardons de nouveau les premières et les dernières lignes:
#+BEGIN_SRC python :results value
str_donnees = [(str(date), str(inc)) for date, inc in converted_donnees]
[('date', 'inc'), None] + str_donnees[:5] + [None] + str_donnees[-5:]
#+END_SRC

#+RESULTS:
|       date |    inc |
|------------+--------|
| 1984-10-29 |  68422 |
| 1984-11-05 | 135223 |
| 1984-11-12 |  87330 |
| 1984-11-19 |  72029 |
| 1984-11-26 |  78620 |
|------------+--------|
| 2020-03-16 |   8321 |
| 2020-03-23 |      0 |
| 2020-03-30 |      0 |
| 2020-04-06 |      0 |
| 2020-04-13 |      0 |


** Vérification des dates
Nous faisons encore une vérification: nos dates doivent être séparées d'exactement une semaine, sauf autour du point manquant.
#+BEGIN_SRC python :results output
dates = [date for date, _ in converted_donnees]
for date1, date2 in zip(dates[:-1], dates[1:]):
    if date2-date1 != datetime.timedelta(weeks=1):
        print(f"Il y a {date2-date1} entre {date1} et {date2}")
#+END_SRC

#+RESULTS:


** Passage Python -> R
Nous passons au langage R pour inspecter nos données, parce que l'analyse et la préparation de graphiques sont plus concises en R, sans nécessiter aucune bibliothèque supplémentaire.

Nous utilisons le mécanisme d'échange de données proposé par org-mode, ce qui nécessite un peu de code Python pour transformer les données dans le bon format.
#+NAME: donnees-for-R
#+BEGIN_SRC python :results silent
[('date', 'inc'), None] + [(str(date), inc) for date, inc in converted_donnees]
#+END_SRC

En R, les données arrivent sous forme d'un data frame, mais il faut encore convertir les dates, qui arrivent comme chaînes de caractères.
#+BEGIN_SRC R :results output :var donnees=donnees-for-R
donnees$date <- as.Date(donnees$date)
summary(donnees)
#+END_SRC

#+RESULTS:
: 
:       date                 inc         
:  Min.   :1984-10-29   Min.   :      0  
:  1st Qu.:1993-09-09   1st Qu.:   4982  
:  Median :2002-07-22   Median :  15985  
:  Mean   :2002-07-22   Mean   :  61875  
:  3rd Qu.:2011-06-02   3rd Qu.:  50502  
:  Max.   :2020-04-13   Max.   :1001824


** Inspection
Regardons enfin à quoi ressemblent nos données !
#+BEGIN_SRC R :results output graphics :file inc-plot.png
plot(donnees, type="l", xlab="Date", ylab="Incidence hebdomadaire")
#+END_SRC

#+RESULTS:
[[file:inc-plot.png]]

Un zoom sur les dernières années montre mieux la situation des pics en hiver. Le creux des incidences se trouve en été.
#+BEGIN_SRC R :results output graphics :file inc-plot-zoom.png
plot(tail(donnees, 200), type="l", xlab="Date", ylab="Incidence hebdomadaire")
#+END_SRC

#+RESULTS:
[[file:inc-plot-zoom.png]]


* Étude de l'incidence annuelle

** Calcul de l'incidence annuelle
Étant donné que le pic de l'épidémie se situe en hiver, à cheval entre deux années civiles, nous définissons la période de référence entre deux minima de l'incidence, du 1er août de l'année /N/ au 1er août de l'année /N+1/. Nous mettons l'année /N+1/ comme étiquette sur cette année décalée, car le pic de l'épidémie est toujours au début de l'année /N+1/. Comme l'incidence du syndrome grippal est très faible en été, cette modification ne risque pas de fausser nos conclusions.

Voici une fonction qui calcule l'incidence annuelle en appliquant ces conventions.
#+BEGIN_SRC R :results silent
pic_annuel = function(annee) {
      debut = paste0(annee-1,"-08-01")
      fin = paste0(annee,"-08-01")
      semaines = donnees$date > debut & donnees$date <= fin
      sum(donnees$inc[semaines], na.rm=TRUE)
      }
#+END_SRC

Nous devons aussi faire attention aux premières et dernières années de notre jeux de données. Les données commencent en octobre 1984, ce qui ne permet pas de quantifier complètement le pic attribué à l'année 1985. Nous le supprimons donc de notre analyse. Pour la même raison, nous arrêtons en 2018. Nous devons attendre les données pour juillet 2019 avant d'augmenter la dernière année à 2019.
#+BEGIN_SRC R :results silent
annees <- 1986:2019
#+END_SRC

#+BEGIN_SRC R :results value
inc_annuelle = data.frame(annee = annees,
                          incidence = sapply(annees, pic_annuel))
head(inc_annuelle)
#+END_SRC

#+RESULTS:
| 1986 | 5100540 |
| 1987 | 2861556 |
| 1988 | 2766142 |
| 1989 | 5460155 |
| 1990 | 5233987 |
| 1991 | 1660832 |



** Inspection
Voici les incidences annuelles en graphique.
#+BEGIN_SRC R :results output graphics :file annual-inc-plot.png
plot(inc_annuelle, type="p", xlab="Année", ylab="Incidence annuelle")
#+END_SRC

#+RESULTS:
[[file:annual-inc-plot.png]]

** Identification des épidémies les plus fortes
Une liste triée par ordre décroissant d'incidence annuelle permet de plus facilement repérer les valeurs les plus élevées:
#+BEGIN_SRC R :results output
head(inc_annuelle[order(-inc_annuelle$incidence),])
#+END_SRC

#+RESULTS:
:    annee incidence
: 4   1989   5460155
: 5   1990   5233987
: 1   1986   5100540
: 28  2013   4182265
: 25  2010   4085126
: 14  1999   3897443

Enfin, un histogramme montre bien que les épidémies fortes, qui touchent environ 10% de la population française, sont assez rares: il y en eu trois au cours des 35 dernières années.
#+BEGIN_SRC R :results output graphics :file annual-inc-hist.png
hist(inc_annuelle$incidence, breaks=10, xlab="Incidence annuelle", ylab="Nb d'observations", main="")
#+END_SRC

#+RESULTS:
[[file:annual-inc-hist.png]]