关于利用地理信息系统进行疾病防控的研究

摘 要 地理信息技术在莱姆病、疟疾、丝虫病和血吸虫病等疾病的研究中已经发挥了重要的作用，在流行病领域有良好的应用前景。本次新型冠状病毒事件中，也可利用地理信息系统对疾病进行防控。利用GIS技术中构建缓冲区，规划最短路径等方法可以对于疾病的防控起到有效帮助。本文对于已经运用于疾病防控中的地理信息技术进行综述并针对此次新型冠状病毒事件对构建医疗防控平台进行构想。

关键词 地理信息系统;疾病控制;医疗资源;平台构建

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

疾病傳播的研究在极大程度上依赖于空间分析，通过分析疾病与周围环境关系，为疾病的防控决策提供依据。而近年来迅速发展的地理信息系统（geographic information system，GIS）可以提供多种空间和动态的地理信息，分析不同区域的疾病分布。因此地理信息系统可以为医疗提供有效的数据支持。

1 地理信息系统简介

可以将地理信息系统定义为以地理空间数据为基础，在计算机软件及硬件的支持下，运用信息系统工程的理论方法，对于所需的空间数据进行采集、管理、分析、模拟和实现。其中对于空间数据的处理和分析是GIS技术的核心部分，其功能主要有以下几点：①数据采集，对于已经存在的数据，通过录入，数字化或扫描等方式进行采集。②数据整理融合，部分数据存在格式不统一等现象，通过一系列操作将数据转化为统一的格式，便于后续处理。③数据存储，将数据以符合要求的形式存储在数据库中，便于后续的查询和分析。④数据运用和展示，对数据进行地理操作和统计分析，如空间拓扑等分析方法，将最终的数据结果以图形表格等多种形式直观输出。

2 地理信息系统在疾病研究中的应用

2.1 在血吸虫病研究中的应用

血吸虫病是与地理因素联系极为密切的一种疾病，由于我国国土幅员辽阔、地形复杂，因此对于血吸虫病进行有效的检测和预防显得尤为重要。我国研究者在血吸虫流行病领域运用遥感数据和地理信息系统已经取得一定研究成果。通过研究我国不同地区的血吸虫病的流行强度和分布范围，可以将我国的血吸虫病疫区划分为5个空间区域，通过空间数据分析和地图叠加分析，得出结论血吸虫病的流行与温度、高程、雨量等因素密切相关。随后将血吸虫的传播指数利用GIS地图表现出来，为血吸虫病的防治提供依据[1]。

2.2 在SARS疫情影响因素中的应用

在对于SARS疫情影响因素的分析中[2]，主要利用空间数据探索从多个角度对于数据进行分析，其中最为重要的问题是判断疫情在空间上是属于扩散还是积聚状态，构建模型空间相关性可以判断出疾病在空间存在显著的积聚状态。通过对于2003年北京SARS期间定点医院、人口密度、主要道路及公园绿地分布的空间数据分析，可以在初期就对于染病人数进行预测，并判断哪些地区染病的危险程度较大以此对该地区加强防控措施，降低人群感病率。

2.3 对于伤寒发病原因的研究

自20世纪90年代以来，桂林市伤寒发病率一直居高不下，根据资料显示，桂林的伤寒病例多发生在每年的6～10月，发病地区存在显著差异。结合发病率较高地区的地理地貌、水文气象等基础条件，利用GIS方法绘制出发病登记空间区划图，并用统计软件分析各因素对于伤寒病的相关性。分析并得出结论，温度，降雨量，岩溶区分布对于伤寒的影响呈正相关[3]。

2.4 对于儿童呼吸疾病研究中的应用

相关研究表明，部分社会经济因素与气象因素均与呼吸系统疾病的发病率有密切关系。以泾源县的儿童呼吸系统疾病发病人数为研究对象，研究变量主要为经济因素如收入，人口密度及气象因素，结合时间序列和GIS空间分析等方法，利用地理探测器方法，分析区域地理环境因素对于儿童呼吸系统疾病的影响。根据回归分析和GIS制图得出结论，泾源县儿童呼吸系统疾病在季节尺度上有明显的季节特征，其中冬季为疾病高发季节，在空间上则呈现出中部发病率高而南北相对较低的特点。此外社会经济因素的影响高于气象因素的影响，其中影响程度最大的因素为人口密度[4]。

3 新型冠状病毒事件中利用地理信息系统进行防控的构想

3.1 划分空间区域

由于新型冠状病毒存在“人传人”的情况，武汉，北京，云南等多地都出现了小区聚集性发病案例。其中，武汉作为疫情最为严重的地区，由于其城市面积较大，在武昌，汉口，汉阳三镇中，发病人数与发病率也不尽相同。因此患者与潜在患者的分布在空间上存在明显差异，可以利用GIS技术帮助卫生工作者分析、解释并且处理大量的时空信息，并且运用其地理分析功能，缓冲功能，可以对于疾病的流行趋势进行初步预测，主动预防。根据武汉市不同地区新型冠状病毒的流行程度对于武汉进项区域划分，使用ArcGIS创建点密度（dot density）和地区分布图（chloropleth map），对于严重程度较高的区域给予重点关注，对其周边的医疗资源进行合理调配。

3.2 对疾病进行追踪监控

由于新型冠状病毒存在“人传人”的情况，故患者曾经到达的地区，有接触者被感染的可能性较大。根据患者的位置及其发病前后的活动范围与行进路线，绘制路线图，利用GIS空间分析的原理，结合医疗卫生资源及其分布情况，对于路线图中的区域进行排查消毒，减少潜在患者的风险。

3.3 合理调配医疗资源

本次新型冠状病毒事件中，部分医院承担了大部分对于患者的救治，因此其医疗物资的消耗远高于压力较轻的医院，在进行医疗物资的调配时，应当重点考虑压力物资紧缺的医院，确保其医疗物资可以在第一时间得到补充。利用GIS技术，可以确定最佳的卫生资源利用方案，包括调配物资的最短路径，最适宜接受患者的定点医院，以及最近的急救物资等。对于收治患者体量较大的医院，其周边区域本身也存在一定风险，利用构建缓冲区，可以预估哪些医院周边的小区存在较高的染病风险，以此加强对相关居民的保护措施。

3.4 对于疾病数据的事后分析

GIS技术可以将病因等多种因素进行叠加分析，从而发现影响疾病分布的因素。同时，由于其时空相结合的特性，可以对于事件中的整体情况，在时间和空间的维度上进行整体观测。对于本次事件，事后利用GIS技术分析可以了解每个地区的医疗资源配备情况，了解哪些地区医疗资源配备严重不足而哪些地区则有剩余，对于往后的城市医疗规划进行补充。丁愫等基于GIS空间分析技术研究了武汉市的就医可达性[5]，结果显示武汉市居民的就医便捷程度总体上较好，其中武汉市医疗机构主要集中在人口分布较为密集的主城区，而城郊地区的医疗機构分布则相对稀少。

3.5 构想中存在的问题

（1）关于3.1中区划图的构想，根据武汉以往的人口统计，武汉三镇的人口密度是存在较大差异的，其中汉口人口密度最大，武昌其次，汉阳最小。而每日统计的新增确诊病例人数仅仅是以市为单位，没有进一步详细到区，只能对武汉整体情况做大致判断，难以具体到各个地区。

（2）人力物力有限，在病情初期，武汉的人力物力均有限，物资更是出现大量缺口，因此即使对于感染者的行进路线有一个判断，也难以投入精力对其进行排查，降低风险的效果并不显著。

4 利用地理信息系统构建医疗防控平台

4.1 数据

GIS数据包括两类：表示地图要素的点、线、面位置的图形数据和说明这些点、线、面性质的属性数据。图形数据主要用于描述GIS地物要素，如河流，道路，桥梁，行政区域分界线。属性数据则用于说明要素的性质，特征及强度，例如人口，收入，车流量等。构建医疗防控平台则需在原有的基础地理信息数据的基础上建立专业地理信息数据与各种信息库。信息库需包括：医院数据库，主要包括医院的名称，面积，位置，配备资源，最多可收治患者数，医护人员的数量等;居民区数据库，主要包括小区名称，规模，面积，交通情况等。

4.2 管理人员

包括从事设计、开发和维护GIS系统的技术专家和使用该系统解决医疗专业问题的领域专家。

4.3 主要功能

（1）数据输入与处理功能

GIS将各种数据源输入，转换为计算机可处理的数据形式，并将不同来源的数据以分层形式进行储存。GIS进一步对于如疾病监测数据，道路交通分布等数据进行描述性分析，生成具有综合特征的图形表格等多种直观表现形式[6]。

（2）用于医疗疾病监控

涉及卫生服务和卫生保健的计划、提供和分配大多与时空有关。在正常情况下，该系统可以指导患者到最近的地方接受服务，对医院进行提前通知，以确保医疗物资的提前准备。对于突发的公共卫生事件，该系统可以起到监测和防控的作用。利用GIS的交互定位、逻辑查询等能力，可以有效地完成对于疫情的定位，绘制相关地图，进行人员派遣，道路优化，极大程度地提高处理效率，将城市损失降低。

5 结束语

近年来，将GIS应用于疾病健康已经逐步取得关注，在西方的发达国家，GIS在疾病中的防控应用已经全面拓展到慢性疾病的影响因素分析，在国内，GIS与疾病防控的结合依旧在起步阶段。目前仍然存在以下几个问题需要解决：①数据有待完善，建立相关的平台需要大量数据，而有关数据目前仍缺少时间因素的考虑[7]，时序性在疾病的研究中心是必不可少的。其次，数据的不够具体，大多数据为一个结论性数据，缺少过程中逐步的数据变化。②研究人员交流有限，该系统需要地理信息，疾病防控，公共政策等方面的研究人员共同交流合作完成，而目前我国这些方面的专业人员合作有限。

参考文献

[1] 赵安，柳庆，张刚刚，等.血吸虫病疫情与地理环境因子的多元相关分析——基于南昌县行政村的实证研究[J].长江流域资源与环境，2015，24（2）：257-262.

[2] 王劲峰，孟斌，郑晓瑛，等.北京市2003年SARS疫情的多维分布及其影响因素分析[J].中华流行病学杂志，2005，（3）：16-20.

[3] 王佳佳.桂林市伤寒、副伤寒疾病发生的地理因素分析[D].桂林：桂林工学院，2008.

[4] 李浩，张明鑫，汪冉.区域地理环境因素对宁夏泾源县儿童呼吸系统疾病的影响[J].地理研究，2019，38（12）：2889-2898.

[5] 丁愫，陈报章.城市医疗设施空间分布合理性评估[J].地球信息科学学报，2017，19（2）：185-196.

[6] 史曜维，刘寒.基于地理信息系统的精神疾病患者信息管理平台建设[J].预防医学，2018，30（2）：213-215.

[7] 胡维，贺莉萍，胡琳.地理信息系统在重金属污染研究中的应用[J].环境与职业医学，2017，34（6）：549-554.

作者简介：

陈雨乔（2000-），女;华中师范大学城市与环境科学学院地理信息科学在读。