關于利用地理信息系統進行疾病防控的研究

摘 要 地理信息技術在萊姆病、瘧疾、絲蟲病和血吸蟲病等疾病的研究中已經發揮了重要的作用，在流行病領域有良好的應用前景。本次新型冠狀病毒事件中，也可利用地理信息系統對疾病進行防控。利用GIS技術中構建緩沖區，規劃最短路徑等方法可以對于疾病的防控起到有效幫助。本文對于已經運用于疾病防控中的地理信息技術進行綜述并針對此次新型冠狀病毒事件對構建醫療防控平臺進行構想。

關鍵詞 地理信息系統;疾病控制;醫療資源;平臺構建

Abstract Geographic information system which has a good application prospect in the field of epidemic diseases has played an important role in the research of lyme disease， malaria， filariasis and schistosomiasis. In this Novel coronavirus pneumonia event， geographic information system can also be used to prevent and control the disease. Using GIS technology to construct buffer zone， planning shortest path and other methods can effectively help the prevention and control of diseases. This paper summarizes the geographic information technology that has been applied in disease prevention and control and proposes the construction of a medical prevention and control platform for this new coronavirus event.

Key words Geographic information system; Disease prevention; Medical resource; Platform construction

疾病傳播的研究在極大程度上依賴于空間分析，通過分析疾病與周圍環境關系，為疾病的防控決策提供依據。而近年來迅速發展的地理信息系統（geographic information system，GIS）可以提供多種空間和動態的地理信息，分析不同區域的疾病分布。因此地理信息系統可以為醫療提供有效的數據支持。

1 地理信息系統簡介

可以將地理信息系統定義為以地理空間數據為基礎，在計算機軟件及硬件的支持下，運用信息系統工程的理論方法，對于所需的空間數據進行采集、管理、分析、模擬和實現。其中對于空間數據的處理和分析是GIS技術的核心部分，其功能主要有以下幾點：①數據采集，對于已經存在的數據，通過錄入，數字化或掃描等方式進行采集。②數據整理融合，部分數據存在格式不統一等現象，通過一系列操作將數據轉化為統一的格式，便于后續處理。③數據存儲，將數據以符合要求的形式存儲在數據庫中，便于后續的查詢和分析。④數據運用和展示，對數據進行地理操作和統計分析，如空間拓撲等分析方法，將最終的數據結果以圖形表格等多種形式直觀輸出。

2 地理信息系統在疾病研究中的應用

2.1 在血吸蟲病研究中的應用

血吸蟲病是與地理因素聯系極為密切的一種疾病，由于我國國土幅員遼闊、地形復雜，因此對于血吸蟲病進行有效的檢測和預防顯得尤為重要。我國研究者在血吸蟲流行病領域運用遙感數據和地理信息系統已經取得一定研究成果。通過研究我國不同地區的血吸蟲病的流行強度和分布范圍，可以將我國的血吸蟲病疫區劃分為5個空間區域，通過空間數據分析和地圖疊加分析，得出結論血吸蟲病的流行與溫度、高程、雨量等因素密切相關。隨后將血吸蟲的傳播指數利用GIS地圖表現出來，為血吸蟲病的防治提供依據[1]。

2.2 在SARS疫情影響因素中的應用

在對于SARS疫情影響因素的分析中[2]，主要利用空間數據探索從多個角度對于數據進行分析，其中最為重要的問題是判斷疫情在空間上是屬于擴散還是積聚狀態，構建模型空間相關性可以判斷出疾病在空間存在顯著的積聚狀態。通過對于2003年北京SARS期間定點醫院、人口密度、主要道路及公園綠地分布的空間數據分析，可以在初期就對于染病人數進行預測，并判斷哪些地區染病的危險程度較大以此對該地區加強防控措施，降低人群感病率。

2.3 對于傷寒發病原因的研究

自20世紀90年代以來，桂林市傷寒發病率一直居高不下，根據資料顯示，桂林的傷寒病例多發生在每年的6～10月，發病地區存在顯著差異。結合發病率較高地區的地理地貌、水文氣象等基礎條件，利用GIS方法繪制出發病登記空間區劃圖，并用統計軟件分析各因素對于傷寒病的相關性。分析并得出結論，溫度，降雨量，巖溶區分布對于傷寒的影響呈正相關[3]。

2.4 對于兒童呼吸疾病研究中的應用

相關研究表明，部分社會經濟因素與氣象因素均與呼吸系統疾病的發病率有密切關系。以涇源縣的兒童呼吸系統疾病發病人數為研究對象，研究變量主要為經濟因素如收入，人口密度及氣象因素，結合時間序列和GIS空間分析等方法，利用地理探測器方法，分析區域地理環境因素對于兒童呼吸系統疾病的影響。根據回歸分析和GIS制圖得出結論，涇源縣兒童呼吸系統疾病在季節尺度上有明顯的季節特征，其中冬季為疾病高發季節，在空間上則呈現出中部發病率高而南北相對較低的特點。此外社會經濟因素的影響高于氣象因素的影響，其中影響程度最大的因素為人口密度[4]。

3 新型冠狀病毒事件中利用地理信息系統進行防控的構想

3.1 劃分空間區域

由于新型冠狀病毒存在“人傳人”的情況，武漢，北京，云南等多地都出現了小區聚集性發病案例。其中，武漢作為疫情最為嚴重的地區，由于其城市面積較大，在武昌，漢口，漢陽三鎮中，發病人數與發病率也不盡相同。因此患者與潛在患者的分布在空間上存在明顯差異，可以利用GIS技術幫助衛生工作者分析、解釋并且處理大量的時空信息，并且運用其地理分析功能，緩沖功能，可以對于疾病的流行趨勢進行初步預測，主動預防。根據武漢市不同地區新型冠狀病毒的流行程度對于武漢進項區域劃分，使用ArcGIS創建點密度（dot density）和地區分布圖（chloropleth map），對于嚴重程度較高的區域給予重點關注，對其周邊的醫療資源進行合理調配。

3.2 對疾病進行追蹤監控

由于新型冠狀病毒存在“人傳人”的情況，故患者曾經到達的地區，有接觸者被感染的可能性較大。根據患者的位置及其發病前后的活動范圍與行進路線，繪制路線圖，利用GIS空間分析的原理，結合醫療衛生資源及其分布情況，對于路線圖中的區域進行排查消毒，減少潛在患者的風險。

3.3 合理調配醫療資源

本次新型冠狀病毒事件中，部分醫院承擔了大部分對于患者的救治，因此其醫療物資的消耗遠高于壓力較輕的醫院，在進行醫療物資的調配時，應當重點考慮壓力物資緊缺的醫院，確保其醫療物資可以在第一時間得到補充。利用GIS技術，可以確定最佳的衛生資源利用方案，包括調配物資的最短路徑，最適宜接受患者的定點醫院，以及最近的急救物資等。對于收治患者體量較大的醫院，其周邊區域本身也存在一定風險，利用構建緩沖區，可以預估哪些醫院周邊的小區存在較高的染病風險，以此加強對相關居民的保護措施。

3.4 對于疾病數據的事后分析

GIS技術可以將病因等多種因素進行疊加分析，從而發現影響疾病分布的因素。同時，由于其時空相結合的特性，可以對于事件中的整體情況，在時間和空間的維度上進行整體觀測。對于本次事件，事后利用GIS技術分析可以了解每個地區的醫療資源配備情況，了解哪些地區醫療資源配備嚴重不足而哪些地區則有剩余，對于往后的城市醫療規劃進行補充。丁愫等基于GIS空間分析技術研究了武漢市的就醫可達性[5]，結果顯示武漢市居民的就醫便捷程度總體上較好，其中武漢市醫療機構主要集中在人口分布較為密集的主城區，而城郊地區的醫療機構分布則相對稀少。

3.5 構想中存在的問題

（1）關于3.1中區劃圖的構想，根據武漢以往的人口統計，武漢三鎮的人口密度是存在較大差異的，其中漢口人口密度最大，武昌其次，漢陽最小。而每日統計的新增確診病例人數僅僅是以市為單位，沒有進一步詳細到區，只能對武漢整體情況做大致判斷，難以具體到各個地區。

（2）人力物力有限，在病情初期，武漢的人力物力均有限，物資更是出現大量缺口，因此即使對于感染者的行進路線有一個判斷，也難以投入精力對其進行排查，降低風險的效果并不顯著。

4 利用地理信息系統構建醫療防控平臺

4.1 數據

GIS數據包括兩類：表示地圖要素的點、線、面位置的圖形數據和說明這些點、線、面性質的屬性數據。圖形數據主要用于描述GIS地物要素，如河流，道路，橋梁，行政區域分界線。屬性數據則用于說明要素的性質，特征及強度，例如人口，收入，車流量等。構建醫療防控平臺則需在原有的基礎地理信息數據的基礎上建立專業地理信息數據與各種信息庫。信息庫需包括：醫院數據庫，主要包括醫院的名稱，面積，位置，配備資源，最多可收治患者數，醫護人員的數量等;居民區數據庫，主要包括小區名稱，規模，面積，交通情況等。

4.2 管理人員

包括從事設計、開發和維護GIS系統的技術專家和使用該系統解決醫療專業問題的領域專家。

4.3 主要功能

（1）數據輸入與處理功能

GIS將各種數據源輸入，轉換為計算機可處理的數據形式，并將不同來源的數據以分層形式進行儲存。GIS進一步對于如疾病監測數據，道路交通分布等數據進行描述性分析，生成具有綜合特征的圖形表格等多種直觀表現形式[6]。

（2）用于醫療疾病監控

涉及衛生服務和衛生保健的計劃、提供和分配大多與時空有關。在正常情況下，該系統可以指導患者到最近的地方接受服務，對醫院進行提前通知，以確保醫療物資的提前準備。對于突發的公共衛生事件，該系統可以起到監測和防控的作用。利用GIS的交互定位、邏輯查詢等能力，可以有效地完成對于疫情的定位，繪制相關地圖，進行人員派遣，道路優化，極大程度地提高處理效率，將城市損失降低。

5 結束語

近年來，將GIS應用于疾病健康已經逐步取得關注，在西方的發達國家，GIS在疾病中的防控應用已經全面拓展到慢性疾病的影響因素分析，在國內，GIS與疾病防控的結合依舊在起步階段。目前仍然存在以下幾個問題需要解決：①數據有待完善，建立相關的平臺需要大量數據，而有關數據目前仍缺少時間因素的考慮[7]，時序性在疾病的研究中心是必不可少的。其次，數據的不夠具體，大多數據為一個結論性數據，缺少過程中逐步的數據變化。②研究人員交流有限，該系統需要地理信息，疾病防控，公共政策等方面的研究人員共同交流合作完成，而目前我國這些方面的專業人員合作有限。

參考文獻

[1] 趙安，柳慶，張剛剛，等.血吸蟲病疫情與地理環境因子的多元相關分析——基于南昌縣行政村的實證研究[J].長江流域資源與環境，2015，24（2）：257-262.

[2] 王勁峰，孟斌，鄭曉瑛，等.北京市2003年SARS疫情的多維分布及其影響因素分析[J].中華流行病學雜志，2005，（3）：16-20.

[3] 王佳佳.桂林市傷寒、副傷寒疾病發生的地理因素分析[D].桂林：桂林工學院，2008.

[4] 李浩，張明鑫，汪冉.區域地理環境因素對寧夏涇源縣兒童呼吸系統疾病的影響[J].地理研究，2019，38（12）：2889-2898.

[5] 丁愫，陳報章.城市醫療設施空間分布合理性評估[J].地球信息科學學報，2017，19（2）：185-196.

[6] 史曜維，劉寒.基于地理信息系統的精神疾病患者信息管理平臺建設[J].預防醫學，2018，30（2）：213-215.

[7] 胡維，賀莉萍，胡琳.地理信息系統在重金屬污染研究中的應用[J].環境與職業醫學，2017，34（6）：549-554.

作者簡介：

陳雨喬（2000-），女;華中師范大學城市與環境科學學院地理信息科學在讀。