基于GIS的疾病監測與控制系統的研究設計

摘要：GIS地理信息系統擁有強大的空間分析查詢和統計功能，文章通過搭建信息管理平臺，把GIS應用到疾病監測與控制系統中去，對疾病進行動態監測與控制。

關鍵詞：GIS；疾病監測；控制系統

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937(2010)24-0053-01

地理信息是用數據來識別標志空間信息。GIS地理信息系統主要負責對地理信息空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示。但是GIS在我國的公共衛生領域中的應用還處于初步階段，沒有深入到亟需空間分析的公共衛生諸多領域之中，已不能滿足當今信息時代的要求，本系統把GIS深入應用到疾病監測與控制系統中去，為疾病的預防與防治提供決策信息。

1 空間數據庫的建立與管理

數據庫的設計質量直接關系到各個子系統的功能，是本系統的核心基礎，合理的組織數據結構，選擇適合的后臺數據庫，進行恰到好處的數據庫邏輯設計顯得尤為重要。本數據庫的設計是以空間關聯為基礎，把數據以空間單元的形式進行組織，采用空間管理模式和時間管理模式。

①數據庫的設計與建立。本數據庫包括：數據輸入子系統、基本功能子系統、統計分析子系統、GIS分析子系統、專業圖形子系統、安全子系統、3D演示子系統、幫助子系統。各個子系統相互支撐，互相協調工作。首先從監測點獲得疾病實時數據通過輸入子系統輸入到數據庫中，與基礎人口及地理數據進行關聯，這些數據統一匯總到數據采集空間數據庫中。應用SDMKD(spatial datamining and knowledge discovery)挖掘技術從數據庫中提取隱含的、用戶感興趣的空間和非空間的模式和具有普遍特征的信息。

②數據的采集與輸入。數據主要來源于國家基礎數據庫、轄區醫療機構和疾病現場的實情調查報告。國家基礎數據庫中的信息通過接口技術獲取，主要包括人口數據資料(人口總數、年齡結構、性別比例等)、疾病信息資料、人口流動暫住信息資料、地理信息資料等；疾病現場的實情調查報告要求輸入病例姓名、性別、年齡、職業、居住地、戶口所在地、疾病名稱、病發時間、危害等級、備注、疾病說明等。

③數據編輯與更新。數據編輯主要包括圖形編輯和屬性編輯，屬于基本功能子系統的功能之一。為了獲得更加精確的地理數據，需要應用拓撲關系建立、圖形修飾、圖形編輯、圖幅拼湊、投影變換、誤差校正等GIS提供的數據編輯功能；由于時間向前不斷的發展，空間中的實體也會不斷變化，所以空間數據庫中的數據只能反映當時的數據，需要對空間數據庫中的數據不斷進行更新來滿足動態分析需求，包括新增病例信息、康復病人信息、疾病擴散信息、疾病研究進展信息等。

2 空間分析

根據以上模型及系統需求，我們將結合疾病和地理信息對疫情進行分析，動態實時的更新模擬疾病的發展狀況，系統GIS空間分析模型主要包括：疊加分析、緩沖區分析、比較分析。

①疊加分析。通過不同層次信息的疊加產生新的信息的過程，疊加分析對空間信息的重組形成新的圖元，它是空間信息的綜合。通過對各種信息的綜合，發現各種信息之間的相關性，分析找出疾病源頭、感染地區之間的相互關系，利用其找出病因。在地理位置上標上患者相關信息，為地理位置、環境與疾病之間的相互關系提供分析模型。②緩沖區分析。緩沖分沖通過沿某一地物或現象的一段距離范圍劃出界線，確定為該地現象的一個相關作用或效應區域，作為研究范圍或進行規劃設計。在本系統中，通過緩沖區分析來確定疾病進一步擴散的范圍或者是疾病感染的范圍，將疾病按地理進行劃分，確定各地區疾病的等級。對緩沖區加強防范措施、把疾病堵死在緩沖區以內的地方，防止疾病進一步擴散，盡可能的減少受感染人群，為疾病的擴展預測提供決策依據。③比較分析。此功能可以通過比較發現事物的相同或差異，從而發現地理時空演變和地理發展過程，通過不同時段的地圖或照片對比，可以對未來的溯源演變做出預測。此分析可以發現各種疾病之間的共同癥狀，相互關系。④3D可視化分析。主要用于疾病模擬和擴散趨勢分析決策，及時，準確，詳盡的綜合各種信息。主要是從數據文件或空間數據庫中讀取數據，按數據的構造規則用點畫線，用線構面，采用不同的顏色和符號實現空間信息顯示。因為疾病擴散具有動態性，將疾病的各種信息比如擴散速度、擴散范圍、影響因素等結合起來，通過3D演示，可以模擬疾病的擴散過程、擴散趨勢，對于充分認識與理解疾病擴散的速度和擴散的范圍十分有效，進行3D可視化分析也更符合客觀實際和視覺認知要求。3D分析演示可以提前得知疾病將要感染的地理范圍，對即將感染的地方做出預警、當地提前做好防范措施和預防工作。利用3D的高仿真功能表明疾病的地理位置，模擬擴散過程、分析疾病發生的環境性質，充分發揮其在疾病擴展預測方面的重大作用。

3 空間信息查詢

在GIS空間信息查詢分析模型厙中，根據用戶需要，從屬性選擇地理要素和空間選擇地理要素這兩種方法人手，通過語句或表達式查詢提取地理要素、某種疾病現狀和當地疾病種類等各種信息。

3.1快速查詢

①圖示點和常用指標查詢。圖示點查詢是在圖形窗口上查詢圖形的某些元素。常用指標查詢是依據系統常用指標向用戶提供經常性查詢指標的提示，用戶可以根據常用指標，按時間、地址和常用指標屬性值等方式進行數據查詢。常用指標查詢的結果可通過數據導出接口輸出?？焖俨樵兛梢岳萌绲孛?、行政區域等進行查詢?？梢圆樵兣c疾病流行相關的交通、人口狀況等。②圖形要素查詢。此功能可以進行圖形信息拾取操作，實時查詢確定圖形的所有屬性，并對圖形鏈接信息進行查詢。

3.2高級查詢

①條件查詢。疾病統計信息的提取通過系統的查詢分析工具實現。在查詢分析工具的設計中需要充分考慮到疾病指標繁多的特點，我們將疾病統計指標分為不同的類型。條件查詢模塊提供了可由用戶任意組合條件、確定查詢目標的模塊、增加了系統的應用廣度和靈活性。包括SOL查詢方式和交叉查詢方式；前一個主要滿足任意情況的統計分析，后一個為了滿足統計信息中的根據兩個指標取值展開統計，結果為一個兩維表格。各種類型的疾病統計指標都可通過條件查詢模塊獲得。通過簡單的設置查詢條件，在圖上查看某段時間內某種疾病疫情在全國各省的分布狀況。②技術查詢。這種查詢結果通常以專題地圖的形式直觀地顯示給用戶，同時具有實時性，有利于政府部門的快速決策、快速反映、緊急救援等一系列行動措施。病例標注于圖上，用戶通過點擊標志點查看該病例的詳細信息。③統計資料查詢。統計資料查詢主要是對各種文字、圖表性的統計資料進行查詢。查詢的結果是經過處理的信息，可以是直方圖，餅圖等。④綜合查詢。綜合查詢是根據用戶提出的查詢要求，進行跨專業、多指標、多時間、多地址、多屬性分組的數據查詢。

4 應急決策處理系統

結合疾病和GIS系統，運用以上的多種分析方法，制定合理科學的應急措施，合理的分配現有資源，最大限度的降低損失及成本，高效率的高準確度的做出應急決策方案。

①疫區劃定決策。利用分析說得的信息把疫區劃分為不同的感染等級，分顏色顯示，不同等級疫情采用不同的防治與治療策略。②資源分配決策。根據疾病發病地區的醫院總數、患者人數、患者患病程度、患者地理位置、專業醫生人數。藥物供應情況等讓患者能夠在最短的時間內以最小的代價合理選擇醫院就醫。③疫情網上發布。利用GIS系統結合地理環境制作出各種高仿真圖像，表明容易感染疾病的地理位置，直觀生動的向大眾展現疾病的起源到傳播過程、疾病的預防方法等。定時在網上發布疾病最新研究進展，感染人數，治愈人數以及疾病的一些最新情況。利用GIS建立一個大型的健康平臺。

5 結論與展望

目前GIS技術已經發展成熟，但在疾病管理控制上還處于初級階段，本系統把GIS和疾病控制技術相結合，吸取了一些其他行業GIS系統建設的一些經驗和教訓，在我國疾病防治現行系統上進行改進，力求實現我國疾病監管的信息化。

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