中國病毒性肝炎流行狀況GIS空間分析

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中國病毒性肝炎流行狀況GIS空間分析

李 揚1耿愛生1△汪心海2尹德芬3李 曉3焦華安3孫夢綺4

【提 要】 目的 從空間自相關角度分析我國2004-2013年病毒性肝炎流行狀況。方法 運用ArcGIS10.2軟件空間自相關分析方法對中國病毒性肝炎疫情數據進行空間顯示和統計分析。結果 病毒性肝炎發病率空間分布圖和空間自相關分析結果顯示，2004-2013年病毒性肝炎發病存在高發區和低發區，存在空間聚集性；局部Local Moran′s I自相關分析結果表明，青海、寧夏、甘肅為高高值（HH）聚集區，山東、江蘇為低低值（LL）聚集區。結論 我國病毒性肝炎具有明顯的地域分布，存在空間聚集性，對其形成原因和相關機制進一步探索。

【關鍵詞】病毒性肝炎 空間自相關分析 聚集性

1.中國海洋大學（266100）

2.山東大學公共衛生學院

3.山東省日照市人民醫院

4.青島市市北區疾病預防控制中心

病毒性肝炎是由肝炎病毒引起的一組傳染性疾病，其傳染性較強、傳播途徑復雜、發病率高，在我國流行廣泛，給家庭、社會造成了沉重的疾病與經濟負擔，同時引起一系列社會問題，是我國目前較為突出的公共衛生問題［1］。中國屬于甲、乙型肝炎的高發地區，探討病毒性肝炎的流行規律，對于做好病毒性肝炎的預防和控制具有重要意義［2］。

地理信息系統技術是將有關空間數據管理和空間信息分析相結合的一種計算機技術［3］，它以空間數據庫為基礎，對空間數據按地理位置進行模擬分析，從根本上改變了傳統的分析觀念。病毒性肝炎是一組流行病，據統計80%的流行病學資料具有空間屬性，由于人或動物發病總是發生在一定的空間位置，使得流行病學的大部分信息與特定的空間位置相關聯，所以疾病的統計數據具有空間分布的屬性［4］。長期以來流行病學家在研究數據時多限于對疾病發生的單一描述［5］，忽視了疾病數據的空間屬性，影響了研究結果的可靠性。只有將疾病數據建立在空間屬性上，才能有效的研究疾病的發生、發展以及影響因素［6-8］。

利用GIS空間分析技術可揭示病毒性肝炎的空間相關特質，探討病毒空間流行規律。本研究將地理空間信息與我國病毒性肝炎發病屬性相結合，描述病毒性肝炎的空間分布并進行空間分析，識別病毒性肝炎重點防控區域，為肝炎防治工作提供依據。

資料與方法

1.資料來源收集2004-2013年中國大陸地區（不包括香港、澳門、臺灣）病毒性肝炎發病情況資料及其相關人口資料，數據均來自2004-2013年《中國統計年鑒》、《中國衛生統計年鑒》以及《我國衛生事業發展統計公報》。以全國行政區劃矢量地圖作為基礎地圖。利用ArcGis10.2軟件將整理完善的2004-2013年中國病毒性肝炎發病資料與基礎地圖上的行政區劃進行匹配，建立相應的空間數據庫和屬性數據庫。

2.方法應用ArcGIS 10.2軟件對病毒性肝炎數據進行等級分布，以由淺到深的顏色表示發病率從低到高，同時使用柱形圖表示不同年份各個省病毒性肝炎發病率的變化趨勢。根據我國行政區劃地理相鄰關系，利用基于反距離的空間概念化方法生成空間權重矩陣。在定義好的權重矩陣基礎上，本文運用Moran′s I分析方法分別從全局和局部兩個方面來分析我國病毒性肝炎空間分布是否有集聚性以及集聚性強度，揭示疾病空間分布的集聚類型，繪制疫情聚集分布圖。

（1）全局空間自相關

全局空間自相關是對某一屬性在整個研究區域空間特征的描述，反映整個研究區域的空間模式，定量的揭示空間數據關聯類型和高位聚集區。Moran′s I是一種應用廣泛的全局空間自相關統計量，取值范圍介于-1到1之間。對Moran′s I可用標準化統計量Z （I）來檢驗空間自相關的顯著水平。具體公式如下：

式中，n為觀察值的數量，在本文中為我國大陸省、直轄市、自治區（以下簡稱省市）的數目；xi代表省市i的病毒性肝炎發病率，xj表示省市j的病毒性肝炎發病率；為我國31省市病毒性肝炎發病率的平均值；w為空間權重矩陣，wij代表省市i和省市j之間的影響程度。

（2）局部空間自相關

局部空間自相關可用來識別不同空間位置上可能存在的不同空間關聯模式，從而可以觀察空間局部不平穩性，發現數據之間的空間異質性，為分類或區劃提供決策依據［9-10］。從本質上看，Local Moran′s I是將全局Moran′s I分解到各個單元［11］，Anselin將其稱為LISA，即局部空間關聯指標（local indicators of spatial association，LISA）。采用空間關聯指標聚集性地圖和顯著性地圖來表示區域空間自相關分析的聚集結果。具體公式如下：

式中xi表示省市i的病毒性肝炎發病率；xj表示省市j的病毒性肝炎發病率；為我國大陸31個省市病毒性肝炎發病率的平均值；s2為xi的離散方差；wij為權重矩陣。

結 果

1.全國病毒性肝炎空間分布

利用ArcGIS10.2中等級分割法，按照病毒性肝炎發病率由高到低，將各省病毒性肝炎發病率分成5個等級：第一個等級病毒性肝炎發病率最低，為16.58～26.75/10萬；第二個等級病毒性肝炎發病率較低，為26.75～56.77/10萬；第三個等級病毒性肝炎發病率中等，為56.77～103.56/10萬；第四個等級病毒性肝炎發病率較高，為103.56～168.70/10萬；第五個等級最高，為168.70～283.71/10萬，以由淺到深的顏色表示發病率從低到高。同時使用柱狀圖表示各個年份各省病毒性肝炎發病率的變化趨勢，見圖1。

圖1　病毒性肝炎等級分布圖

圖中提示病毒性肝炎發病存在高發區和低發區，高發區域可能存在潛在危險因素。整體趨勢上病情大致呈現由東向西先升高后降低再升高，由北向南先降低后升高的趨勢。天津、北京、江蘇、浙江、西藏、上海、山東、黑龍江8省（直轄市/自治區）發病率較低，青海、新疆、山西、廣東、海南、福建、內蒙古、湖北、廣西、河南、湖南11省（直轄市/自治區）發病率較高。表明東北部和西南部發病率較低，西北部、中部和南部地區發病率較高這種分布模式在一定程度上反映了空間聚集的存在。

表1　2004-2013年全國病毒性肝炎發病率全局Moran' I空間自相關分析及變化趨勢

2.空間自相關分析

（1）全局Moran′s I自相關分析全局Moran′s I空間自相關分析結果顯示見表1，2004-2013年病毒性肝炎空間自相關指數均為正值，其中2004-2011年P值均＜0.05，表明病毒性肝炎疫情在區域范圍內自相關關系有統計學意義，即病毒性肝炎發病率較高的省市相鄰，而發病率較低的省市也趨于相鄰，存在顯著地空間聚集現象。

圖2　病毒性肝炎Moran′s I空間自相關對比分析圖

（2）局部Local Moran′s I自相關分析局部Local Moran′s I空間自相關分析結果顯示見圖2，直觀顯示了病毒性肝炎發病率在空間上的分布及其與周圍省市的關系。可以看出，全國大部分省空間自相關性不顯著，青海、甘肅、寧夏除2012年和2013年外，其他年份均為高高值（HH）聚集區，2013年青海為高低值（HL）聚集區；西藏2004-2013年為低高值（LH）聚集區；新疆2006-2008年、2010-2013年為高低值（HL）聚集區，其他年份空間自相關性不顯著；江蘇2005-2007年、2010-2011年為低低值（LL）聚集區，其他年份空間自相關性不顯著；河南2006年、2011年、2012年為高低值（HL）聚集區外其他年份空間自相關性不顯著；山東省在2010年和2011年為低低值（LL）聚集區，其他年份空間自相關性不顯著。從各年度變化來看，相比2004年，2005年江蘇由空間自相關性不顯著變化為低低值（LL）聚集性，并持續到2007年；2006年新疆、河南由2005年的空間自相關性不顯著變化為高低值（HL）聚集性，其中新疆除2009年外，直至2013年均為高低值（HL）聚集性，河南2007年轉化為空間自相關性不顯著；2008年和2009年變化不大；2010年山東和江蘇由空間自相關性不顯著變化為低低值（LL）聚集性，并持續到2011年；2011年河南變化為高低值（HL）聚集性，并持續到2012年；2012年青海、甘肅、寧夏由高高值（HH）聚集性變化為空間自相關性不顯著；2013年青海由空間自相關性不顯著變化為高低值（HL）聚集性，河南變化為空間自相關性不顯著。

討 論

病毒性肝炎的傳播受到傳染源、傳播途徑、易感人群等因素限制，而這些因素又受到地理環境的限制，使得病毒性肝炎的發病具有明顯的地理空間特征。基于地理學第一定律的空間自相關分析突破了大多數經典統計學的“樣本獨立性”這一基本假設，可以客觀的發現疾病空間分布規律。近年來在探索流行病的分布特征中已經得到廣泛的應用［4］。

本研究表明，2004-2013年全國病毒性肝炎疫情在省級層面無論是從時間維度分析還是從10年總發病率分析，均存在空間聚集。對2004-2013年病毒性肝炎變化趨勢分析，得到病毒性肝炎整體趨勢上病情大致呈現由東向西先升高后降低再升高，由北向南先降低后升高的趨勢。Moran′s I自相關分析表明，全國病毒性肝炎存在空間聚集，其中青海、寧夏、甘肅為高高值（HH）聚集區，位于西北地區，十年中變化不大；山東、江蘇為低低值（LL）聚集區位于東部沿海地區，其中2004、2008-2009、2012-2013年不存在聚集性。本研究采用空間自相關方法對2004-2013年全國病毒性肝炎疫情進行了空間聚集性分析，從省級層面對聚集性進行了分析，解釋了病毒性肝炎的空間流行情況及分布規律，為傳染病相關的衛生資源合理區域配置及綜合性防治措施的有效實施提供了理論依據。

參考文獻

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［2］梁曉峰，陳園生，王曉軍，等.中國3歲以上人群乙型肝炎血清流行病學研究.中華流行病學雜志，2005（9）：35-8.

［3］Prasannakumar V，Vijith H，Charurha R，et aL.Spatio-temporal clustering of road accidents：GIS based analysis and assessment.Procedia-Social and Behavioral Science.2011，21（7）：317-325.

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［6］王永.肺結核發病的時空聚集性研究：浙江大學，2008.

［7］李濤，劉宇紅.新流動人口對北京市結核病空間分布的影響.國際結核病與肺部疾病雜志.，2011（2）：63-69.

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［9］何宗貴，韓世民，崔道永，等.空間自相關分析的統計量探討.中國血吸蟲病防治雜志，2008，（04）：315-8.

［10］馬榮華.GIS空間關聯模式發現.北京：科學出版社，2009：107.

［11］孟斌，王勁峰，張文忠，等.基于空間分析方法的中國區域差異研究.地理科學，2005（4）：11-8.

（責任編輯：郭海強）

Spatial Analysis on Viral Hepatitis in China Based on Geographic Information System

Li Yang，Geng Aisheng，Wang Xinhai，et al.（Ocean University of China（266100），Qingdao）

【Abstract】Objective To analyze the epidemic characteristics of viral hepatitis in China in 2004-2013.Methods Using ArcGIS10.2 software spatial autocorrelation to analyze viral hepatitis epidemic in China.Results The incidence maps of viral hepatitis and spatial autocorrelation analysis showed that the spatial aggregation existed in viral hepatitis during 2004-2013.Local Moran′s I spatial autocorrelation analysis identified the“high incidence region”and“low incidence region”.Conclusion The incidence of viral hepatitis is obviously geographical distribution in China.Spatial clustering nature of viral hepatitis appeared in China between 2004-2013.To deal with the formation reasons and related mechanism，further explore is needed.

【Key words】Viral hepatitis；Spatial autocorrelation analysis；Clustering

通信作者：△耿愛生，E-mail：gas617@ hotmail.com