摘 要 地理信息技術(shù)在萊姆病、瘧疾、絲蟲病和血吸蟲病等疾病的研究中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用，在流行病領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。本次新型冠狀病毒事件中，也可利用地理信息系統(tǒng)對疾病進(jìn)行防控。利用GIS技術(shù)中構(gòu)建緩沖區(qū)，規(guī)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(jīng)運用于疾病防控中的地理信息技術(shù)進(jìn)行綜述并針對此次新型冠狀病毒事件對構(gòu)建醫(yī)療防控平臺進(jìn)行構(gòu)想。

關(guān)鍵詞 地理信息系統(tǒng);疾病控制;醫(yī)療資源;平臺構(gòu)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(huán)境關(guān)系，為疾病的防控決策提供依據(jù)。而近年來迅速發(fā)展的地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）可以提供多種空間和動態(tài)的地理信息，分析不同區(qū)域的疾病分布。因此地理信息系統(tǒng)可以為醫(yī)療提供有效的數(shù)據(jù)支持。

1 地理信息系統(tǒng)簡介

可以將地理信息系統(tǒng)定義為以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機軟件及硬件的支持下，運用信息系統(tǒng)工程的理論方法，對于所需的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析、模擬和實現(xiàn)。其中對于空間數(shù)據(jù)的處理和分析是GIS技術(shù)的核心部分，其功能主要有以下幾點：①數(shù)據(jù)采集，對于已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)，通過錄入，數(shù)字化或掃描等方式進(jìn)行采集。②數(shù)據(jù)整理融合，部分?jǐn)?shù)據(jù)存在格式不統(tǒng)一等現(xiàn)象，通過一系列操作將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的格式，便于后續(xù)處理。③數(shù)據(jù)存儲，將數(shù)據(jù)以符合要求的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，便于后續(xù)的查詢和分析。④數(shù)據(jù)運用和展示，對數(shù)據(jù)進(jìn)行地理操作和統(tǒng)計分析，如空間拓?fù)涞确治龇椒?，將最終的數(shù)據(jù)結(jié)果以圖形表格等多種形式直觀輸出。

2 地理信息系統(tǒng)在疾病研究中的應(yīng)用

2.1 在血吸蟲病研究中的應(yīng)用

血吸蟲病是與地理因素聯(lián)系極為密切的一種疾病，由于我國國土幅員遼闊、地形復(fù)雜，因此對于血吸蟲病進(jìn)行有效的檢測和預(yù)防顯得尤為重要。我國研究者在血吸蟲流行病領(lǐng)域運用遙感數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)已經(jīng)取得一定研究成果。通過研究我國不同地區(qū)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(qū)劃分為5個空間區(qū)域，通過空間數(shù)據(jù)分析和地圖疊加分析，得出結(jié)論血吸蟲病的流行與溫度、高程、雨量等因素密切相關(guān)。隨后將血吸蟲的傳播指數(shù)利用GIS地圖表現(xiàn)出來，為血吸蟲病的防治提供依據(jù)[1]。

2.2 在SARS疫情影響因素中的應(yīng)用

在對于SARS疫情影響因素的分析中[2]，主要利用空間數(shù)據(jù)探索從多個角度對于數(shù)據(jù)進(jìn)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(tài)，構(gòu)建模型空間相關(guān)性可以判斷出疾病在空間存在顯著的積聚狀態(tài)。通過對于2003年北京SARS期間定點醫(yī)院、人口密度、主要道路及公園綠地分布的空間數(shù)據(jù)分析，可以在初期就對于染病人數(shù)進(jìn)行預(yù)測，并判斷哪些地區(qū)染病的危險程度較大以此對該地區(qū)加強防控措施，降低人群感病率。

2.3 對于傷寒發(fā)病原因的研究

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

2.4 對于兒童呼吸疾病研究中的應(yīng)用

相關(guān)研究表明，部分社會經(jīng)濟因素與氣象因素均與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率有密切關(guān)系。以涇源縣的兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病人數(shù)為研究對象，研究變量主要為經(jīng)濟因素如收入，人口密度及氣象因素，結(jié)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(qū)域地理環(huán)境因素對于兒童呼吸系統(tǒng)疾病的影響。根據(jù)回歸分析和GIS制圖得出結(jié)論，涇源縣兒童呼吸系統(tǒng)疾病在季節(jié)尺度上有明顯的季節(jié)特征，其中冬季為疾病高發(fā)季節(jié)，在空間上則呈現(xiàn)出中部發(fā)病率高而南北相對較低的特點。此外社會經(jīng)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(tǒng)進(jìn)行防控的構(gòu)想

3.1 劃分空間區(qū)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(xiàn)了小區(qū)聚集性發(fā)病案例。其中，武漢作為疫情最為嚴(yán)重的地區(qū)，由于其城市面積較大，在武昌，漢口，漢陽三鎮(zhèn)中，發(fā)病人數(shù)與發(fā)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(shù)幫助衛(wèi)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(jìn)行初步預(yù)測，主動預(yù)防。根據(jù)武漢市不同地區(qū)新型冠狀病毒的流行程度對于武漢進(jìn)項區(qū)域劃分，使用ArcGIS創(chuàng)建點密度（dot density）和地區(qū)分布圖（chloropleth map），對于嚴(yán)重程度較高的區(qū)域給予重點關(guān)注，對其周邊的醫(yī)療資源進(jìn)行合理調(diào)配。

3.2 對疾病進(jìn)行追蹤監(jiān)控

由于新型冠狀病毒存在“人傳人”的情況，故患者曾經(jīng)到達(dá)的地區(qū)，有接觸者被感染的可能性較大。根據(jù)患者的位置及其發(fā)病前后的活動范圍與行進(jìn)路線，繪制路線圖，利用GIS空間分析的原理，結(jié)合醫(yī)療衛(wèi)生資源及其分布情況，對于路線圖中的區(qū)域進(jìn)行排查消毒，減少潛在患者的風(fēng)險。

3.3 合理調(diào)配醫(yī)療資源

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

3.4 對于疾病數(shù)據(jù)的事后分析

GIS技術(shù)可以將病因等多種因素進(jìn)行疊加分析，從而發(fā)現(xiàn)影響疾病分布的因素。同時，由于其時空相結(jié)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(jìn)行整體觀測。對于本次事件，事后利用GIS技術(shù)分析可以了解每個地區(qū)的醫(yī)療資源配備情況，了解哪些地區(qū)醫(yī)療資源配備嚴(yán)重不足而哪些地區(qū)則有剩余，對于往后的城市醫(yī)療規(guī)劃進(jìn)行補充。丁愫等基于GIS空間分析技術(shù)研究了武漢市的就醫(yī)可達(dá)性[5]，結(jié)果顯示武漢市居民的就醫(yī)便捷程度總體上較好，其中武漢市醫(yī)療機構(gòu)主要集中在人口分布較為密集的主城區(qū)，而城郊地區(qū)的醫(yī)療機構(gòu)分布則相對稀少。

3.5 構(gòu)想中存在的問題

（1）關(guān)于3.1中區(qū)劃圖的構(gòu)想，根據(jù)武漢以往的人口統(tǒng)計，武漢三鎮(zhèn)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(tǒng)計的新增確診病例人數(shù)僅僅是以市為單位，沒有進(jìn)一步詳細(xì)到區(qū)，只能對武漢整體情況做大致判斷，難以具體到各個地區(qū)。

（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(xiàn)大量缺口，因此即使對于感染者的行進(jìn)路線有一個判斷，也難以投入精力對其進(jìn)行排查，降低風(fēng)險的效果并不顯著。

4 利用地理信息系統(tǒng)構(gòu)建醫(yī)療防控平臺

4.1 數(shù)據(jù)

GIS數(shù)據(jù)包括兩類：表示地圖要素的點、線、面位置的圖形數(shù)據(jù)和說明這些點、線、面性質(zhì)的屬性數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)主要用于描述GIS地物要素，如河流，道路，橋梁，行政區(qū)域分界線。屬性數(shù)據(jù)則用于說明要素的性質(zhì)，特征及強度，例如人口，收入，車流量等。構(gòu)建醫(yī)療防控平臺則需在原有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立專業(yè)地理信息數(shù)據(jù)與各種信息庫。信息庫需包括：醫(yī)院數(shù)據(jù)庫，主要包括醫(yī)院的名稱，面積，位置，配備資源，最多可收治患者數(shù)，醫(yī)護(hù)人員的數(shù)量等;居民區(qū)數(shù)據(jù)庫，主要包括小區(qū)名稱，規(guī)模，面積，交通情況等。

4.2 管理人員

包括從事設(shè)計、開發(fā)和維護(hù)GIS系統(tǒng)的技術(shù)專家和使用該系統(tǒng)解決醫(yī)療專業(yè)問題的領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

4.3 主要功能

（1）數(shù)據(jù)輸入與處理功能

GIS將各種數(shù)據(jù)源輸入，轉(zhuǎn)換為計算機可處理的數(shù)據(jù)形式，并將不同來源的數(shù)據(jù)以分層形式進(jìn)行儲存。GIS進(jìn)一步對于如疾病監(jiān)測數(shù)據(jù)，道路交通分布等數(shù)據(jù)進(jìn)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(xiàn)形式[6]。

（2）用于醫(yī)療疾病監(jiān)控

涉及衛(wèi)生服務(wù)和衛(wèi)生保健的計劃、提供和分配大多與時空有關(guān)。在正常情況下，該系統(tǒng)可以指導(dǎo)患者到最近的地方接受服務(wù)，對醫(yī)院進(jìn)行提前通知，以確保醫(yī)療物資的提前準(zhǔn)備。對于突發(fā)的公共衛(wèi)生事件，該系統(tǒng)可以起到監(jiān)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(guān)地圖，進(jìn)行人員派遣，道路優(yōu)化，極大程度地提高處理效率，將城市損失降低。

5 結(jié)束語

近年來，將GIS應(yīng)用于疾病健康已經(jīng)逐步取得關(guān)注，在西方的發(fā)達(dá)國家，GIS在疾病中的防控應(yīng)用已經(jīng)全面拓展到慢性疾病的影響因素分析，在國內(nèi)，GIS與疾病防控的結(jié)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(shù)據(jù)有待完善，建立相關(guān)的平臺需要大量數(shù)據(jù)，而有關(guān)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的不夠具體，大多數(shù)據(jù)為一個結(jié)論性數(shù)據(jù)，缺少過程中逐步的數(shù)據(jù)變化。②研究人員交流有限，該系統(tǒng)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(yè)人員合作有限。

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作者簡介：

陳雨喬（2000-），女;華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)在讀。