Spatial networks of dengue and mobility: community structure and intraurban dynamics

Spatial networks play a significant role in the study of complex systems, facilitating the understanding of problems through the visualization and analysis of interconnections between network elements. The integration of geoinformatics with urban mobility data and epidemiological time series enables the incorporation of geospatial and temporal information, providing a comprehensive understanding of interactions among human movements, urban dynamics, and disease transmission. In this study, spatial networks were constructed from both dengue case time series and mobility flows, all originating from the city of São José dos Campos, Brazil. The dengue network was generated from weekly case records, while the mobility network was derived from a flow matrix based on an Origin-Destination survey. Community detection techniques were applied to examine the modular structures of these networks and to identify potential topological similarities between them. The results revealed correspondences between communities in the mobility network and communities in the dengue network, indicating that human mobility patterns are related to the spatial distribution of dengue cases within the city. These findings demonstrate that network analysis can reveal spatial patterns and that similar topological structures can emerge across networks from distinct semantic domains, reflecting shared urban dynamics. Overall, this work contributes to the understanding of how spatial interactions shape epidemic processes at the intraurban scale and offers insights that can support decision-making in urban planning and public health. RESUMO: Redes espaciais desempenham um papel significativo no estudo de sistemas complexos, facilitando a compreensão de problemas por meio da visualização e análise das interconexões entre os elementos da rede. A integração da geoinformática com dados de mobilidade urbana e séries temporais epidemiológicas permite a incorporação de informações geoespaciais e temporais, proporcionando uma compreensão abrangente das interações entre os movimentos humanos, a dinâmica urbana e a transmissão de doenças. Neste estudo, redes espaciais foram construídas a partir de séries temporais de casos de dengue e de fluxos de mobilidade, ambos provenientes da cidade de São José dos Campos, Brasil. A rede de dengue foi gerada a partir de registros semanais de casos, enquanto a rede de mobilidade foi derivada de uma matriz de fluxos baseada em uma pesquisa de Origem e Destino. Técnicas de detecção de comunidades foram aplicadas para examinar as estruturas modulares dessas redes e identificar possíveis semelhanças topológicas entre elas. Os resultados revelaram correspondências entre as comunidades da rede de mobilidade e as comunidades da rede de dengue, indicando que os padrões de mobilidade humana estão relacionados à distribuição espacial dos casos de dengue na cidade. Esses achados demonstram que a análise de redes pode revelar padrões espaciais e que estruturas topológicas semelhantes podem emergir em redes de domínios semânticos distintos, refletindo dinâmicas urbanas compartilhadas. De modo geral, este trabalho contribui para a compreensão de como as interações espaciais moldam os processos epidêmicos em escala intraurbana e oferece insights que podem apoiar a tomada de decisões em planejamento urbano e saúde pública.