基于地理信息系统的卫勤资源管理方案设计

王文革，赵志云，曹伟杰，裴嵩楠

基于地理信息系统的卫勤资源管理方案设计

王文革，赵志云，曹伟杰，裴嵩楠

目的：设计一种基于地理信息系统（geographic information system，GIS）的数据管理方案，用于卫勤部门管理下属医疗卫生机构的卫生资源。方法：按照数据服务层、应用服务层、表现层的逻辑功能设计总体方案，利用关系数据库统一管理空间数据和卫勤资源数据的存储、转换和关联。结果：该系统可实现地理空间信息和卫勤专题信息的导入、导出、维护、汇总、查询分析等功能。结论：该系统为提高卫勤保障能力和卫勤管理效率提供了新途径。

卫勤管理；地理信息系统；卫生资源

0　引言

地理信息系统（geographic information system，GIS）的主要功能是采集、储存、管理、分析和描述地球表面与空间地理分布的有关数据[1]。由于能够提供各种空间地理信息服务，GIS广泛应用于农林、地矿、国土资源、应急救灾等领域[2-3]。

在公共卫生领域，GIS已开始用于疾病监测和预防、环境健康、卫生服务利用和公共卫生突发事件等方面的研究[4-5]。通过分析评价医疗保健的空间可用性、卫生资源配置和卫生干预措施的地理分布特点，卫勤部门和研究机构能够更精确地掌握某一特定区域内卫生服务的应用效果和资源配置的合理性[6]。然而对于隶属于同一卫勤部门管理、分布在不同地区的众多医疗卫生机构而言，往往存在医疗力量发展不平衡、机构之间信息沟通不畅、对驻地周围地理环境和空间信息缺乏了解等问题，不利于上级卫勤部门统筹规划、应急处突和协调利用卫生资源。

为了有效解决这些问题，协调管理分布在不同地区的医疗卫生机构，及时掌握各单位的人员、设备、保障对象等具体情况，有必要将GIS和卫勤管理数据集成在一起，实现空间地理信息和卫勤专题信息的综合应用，以便充分利用医疗卫生资源，对各种紧急状况作出快速响应，最大程度地发挥医疗卫生机构的作用。

1　地理信息应用策略

1.1坐标体系

本方案的GIS地理信息数据以地球参考椭球面作为几何基准，参考体系使用大地坐标系（B，L，H），参数B、L、H分别对应于坐标系中任意点P的纬度、经度和高度，且

其中，ξ是高程异常；H正高为P点至大地水准面的距离。系统选择新54坐标系作为统一坐标系，以“1985国家高程基准”作为高程系；选用二维投影面BOL，将空间点P沿铅垂线投影到BOL上。

1.2信息描述

地理信息的描述和管理以图层数据为基础。在金字塔式的图层中，不同分辨率的空间数据决定了对应图层的信息量。根据具体的卫勤管理需求，可以将空间数据的显示图层设置为4至8层。

在本方案中，为区分不同的空间元素，将空间实体划分为11类，即地名、测量控制点、独立地物、居民地、交通、管线与垣栅、境界与政区、水系、地貌、土质、植被。此外，根据元素的维度和属性，空间实体还可分为点状要素、线状要素、面状要素。因此在矢量电子地图中，可以利用拓扑学原理，按照点、线、面关系建立空间实体之间的关系模型。

2　总体方案

2.1系统架构

基于GIS的卫勤资源管理系统按照逻辑功能分为数据服务层、应用服务层、表现层3层。软件系统的开发也相应采用3层模型的开发部署。系统模型如图1所示。

图1　软件系统模型

2.1.1数据服务层

数据服务层为应用服务层提供信息支撑。在数据服务层建立空间信息数据库、卫勤专题信息数据库、链接关系数据库，用于存储系统的信息资源，并利用数据库管理系统和各种数据接口，对地理空间信息和卫勤数据进行管理和应用。在数据服务层的数据库中，空间信息主要包括1∶600万的全国行政区划图和1∶50万的全国地图；卫勤专题信息主要包括基层医疗卫生机构信息、医院信息、卫生人员信息、卫生装备信息、医疗保障对象信息等。

2.1.2应用服务层

应用服务层由应用服务系统和各种组件构成，用以实现系统的功能并完成对数据库的访问。应用服务器是整个卫勤资源管理系统的核心，承担卫勤数据和空间数据的管理、检索、显示等任务，并将结果传送给客户端。系统能够实现数据压缩和多进程检索，在局域网内采用客户端/服务器（client/server，C/S）方式，提供空间信息和卫勤专题信息的检索、浏览、查询、统计、输出等功能。相应的组件具有良好的重用性，可以对部件独立升级，根据卫勤管理需求可增加新的接口（属性与方法），拓展系统功能。

2.1.3表现层

表现层负责用户与系统的交互处理。针对卫勤管理业务的特点和任务，建立相对独立的功能模块，满足卫勤管理人员、数据库管理员、信息维护人员的不同需求。功能模块包括信息应用子系统、数据库管理子系统、图形维护子系统和系统维护子系统。4个子系统通过调用应用服务层的组件，完成信息查询、业务处理和数据维护等任务。

2.2系统功能

系统采用分布式数据库技术和基于网络的地理信息系统技术，具备良好的开放性和扩展性，可实现地理空间信息与卫勤专题信息的导入、导出、维护、汇总、查询分析等功能。通过分级管理、权限控制等手段，实现对信息流向和操作进程的可查、可控、可追踪，确保信息和系统的安全。

系统主要功能有信息应用、数据库管理、图形维护和系统维护。其中，信息应用功能主要包括卫勤专题信息的基础数据库查询、统计、分析，卫勤专题信息的空间位置查询、统计，卫勤专题信息与空间位置信息连接关系的建立，空间信息量算，地图打印等。数据库管理功能主要是对数据库信息进行编辑修改，包括卫勤专题信息的采集建库、数据汇总、信息编辑、表格打印、统计查询、用户管理等。图形维护功能针对地图数据进行编辑修改，对矢量电子地图等空间信息进行调用、显示、编辑、测量、汇总、检索等操作。系统维护功能则对各项数据进行更新、备份和恢复。

3　技术实现

3.1开发环境和工具

根据卫勤管理业务的需求和特点，系统提供单机和网络2种版本。网络版主要在卫勤机关日常办公时使用，单机版适用于外出、驻训、突发应急等无网络环境。网络版采用C/S模式，可运行于Windows环境，服务器数据库选用SQL Server 2005，开发语言使用PowerBuilder，主要利用分布式应用技术、面向对象开发技术和组件开发技术。此外，网络版系统采用胖客户端形式，卫勤数据统计和空间查询等信息处理与应用集中在客户端，地理和专题信息的储存与管理则集中在服务器端。这种设计既可降低系统对网络速度的要求，又可以充分利用客户端资源来提高图形信息的装载速度。

系统平台采用Sybase公司推出的具有工业强度的EAServer应用服务器。EAServer包含Jaguar CTS和PowerDynamo 2个部分，能够提供图形界面Jaguar Manager，而且可以配置应用服务器并定义和部署组件和软件包。

3.2数据接口和管理

在本方案中，空间数据和卫勤专题数据均存储于SQL Server数据库，由关系数据库统一管理。空间数据引擎（spatial database engine，SDE）作为扩展的功能组件，负责连接GIS应用与关系数据库，使数据库管理系统能够处理空间数据几何属性的格式转换问题，从而实现对空间数据的存取和管理。这种基于关系模型的管理模式可以有效地解决数据结构一致性、数据共享以及海量数据存储等问题[8]。

地理空间数据与卫勤资源数据的连接主要通过属性表来实现。以基层医疗机构信息为例，其属性表结构中包含单位代码、单位名称、高程、经度、纬度等字段（见表1）。这些字段在基层医疗机构信息与基础图层数据和空间实体（如居民地、河流等）图层数据之间建立关联关系，便于在地图上显示相关信息，体现数据的可视化效果。

表1　基层医疗机构属性表结构

3.3系统安全策略

为确保卫勤信息安全和系统正常运行，本方案采用统一的身份认证管理体系，实施操作系统和数据库的双重身份认证。对网络用户进行分级授权，如卫勤管理用户仅具备统计和查询权限，卫勤数据维护用户可以修改和更新卫勤专题数据，系统维护用户可修改GIS属性数据等。建立IP地址访问控制列表，通过IP地址管理用户权限。此外，系统对用户的操作进行监控，防止用户误操作或非法操作。系统工作日志可记录不同用户的操作信息，包括用户名、IP地址、登录退出时间和操作内容等。

4　效果分析

空间信息的广泛应用和地理信息相关技术的日趋成熟，为GIS与卫生信息管理的融合提供了有利条件[9-10]。本系统利用现有的GIS技术，结合地理空间信息和卫勤管理专题信息，构建卫勤资源综合管理平台。利用该平台提供的功能，用户可以及时了解各级医疗卫生机构的地理位置、周边环境、业务相关单位、卫生装备配置、医务人员数质量、保障对象数量和范围等，为提高基层医疗卫生机构卫勤保障能力和工作效率提供了新的途径。系统为卫勤管理部门进行业务统筹调整、应急处突、资金和装备配置等工作提供决策支持，在实践中取得了较为满意的效果。用户在应用过程中也发现一些不便之处，主要原因是各种卫勤专题信息来源于不同类型的数据库或文件，当卫生机构、人员、装备等信息发生变化时，更新数据的过程较为繁琐。今后将针对专题信息的采集更新工作进一步优化系统接口。

[1]邬伦，刘瑜.地理信息系统:原理、方法和应用[M].北京:科学出版社，2005:23.

[2]苗德强，胡锋，李辉信.基于.NET和ArcGIS Engine的土壤污染评价管理信息系统的设计与实现[J].科技通报，2011，27（2）: 299-304.

[3]李乐明，张琪.GIS在政府应急管理中的应用研究[J].微计算机信息，2011，28（4）:93-95.

[4]别芹芹，邱冬生，胡辉，等.我国手足口病时空分布特征的GIS分析[J].地球信息科学学报，2010，12（3）:380-384.

[5]谢洪彬，刘芳，刘瑾奕，等.在卫生监督数据分析中使用GIS的探索[J].中国卫生监督杂志，2011，18（5）:428-431.

[6]张凯，伍瑞昌，陶学强.GIS在公共卫生领域的应用现状与发展趋势[J].医疗卫生装备，2010，31（10）:41-42.

[7]蒲海霞，李佳田，李锐，等.非结构化文本数据的GIS描述性查询方法[J].计算机应用，2012，32（9）:2 483-2 487.

[8]向强盛，陆涛，胡建华，等.基于GIS的药品销售数据分析系统[J].计算机应用与软件，2013，30（2）:161-164.

[9]胡继华，钟广鹏，严国灿.基于GIS的动态应急资源调度系统设计与实现[J].计算机应用研究，2012，29（1）:200-202.

[10]李东平，姚远.GIS的发展趋势与数字地震应急救灾的实现技术[J].计算机技术与发展，2011，21（1）:214-217.

（收稿：2014-05-27修回：2014-09-20）

Design of health service resources management based on GIS

WANG Wen-ge,ZHAO Zhi-yun,CAO Wei-jie,PEI Song-nan
(Medical Information Center of Logistics Department of General Staff Headquarters,Beijing 100082,China)

Objective To design a data management solution based on geographic information system for health service units to deal with health resources of subordinate medical institutions.Methods The whole solution was developed with layer logic function of data service,application and presentation.Storage,transformation and relationship of both spatial data and health service data were totally managed by relational database.Results The system was able to import,export, maintain,sum,query and analyze geography spatial information and health service information.Conclusion A new method is provided to improve capability of health support and health service management efficiency.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：60-62]

health service management;geographic information system;health resource

[中国图书资料分类号]R318；TP311.13A

1003-8868（2015）05-0060-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.060

王文革（1964—），男，高级工程师，主要从事卫勤信息管理方面的研究工作，E-mail:yun309@163.com。

100082北京，总参卫生信息中心（王文革，赵志云，曹伟杰，裴嵩楠）

1.3数据结构

通常用于描述空间数据的必要信息包括空间位置信息、属性信息、符号信息和文字注记信息。这些信息用于表述空间元素的具体地理位置、类型、表现符号和描述文字信息等基本要素。此外，针对具体的地物要素，还应具备一定的索引信息，用于GIS的空间查询、属性查询和描述性查询等功能[7]。

GIS的空间数据具有相对独立性，卫勤业务数据与空间数据的关联主要体现在属性信息结构中。通过建立单独的属性信息表、属性对照关系表、符号对照表、注记关系表，可以简化描述空间信息的数据结构。由于这些表的数据相对固定，当客户端程序启动时，可以全部载入内存。而在程序打开电子地图时，仅需调用空间位置信息即可，从而节省了大量时间，提高了卫勤资源管理的整体运行效率。