空间流行病学

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我国GIS 起步较晚 ，70 年代首先在测绘部门 实验并发展，后推广到农、林、地质部门。1987 年底，国家计委和中科院建立的资源与环境信息 系统国家重点实验通过国家验收，是我国GIS 技 术应用和研究起点的标志 。 经过30 年的发展，我国已初步建立国土基 础信息系统、全国资源和环境信息系统、土地保 持信息系统等。 卫生系统GIS 主要应用于血吸虫病、疟疾等 寄生虫病的防治研究中。
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G IS 定义
• G IS 的定义有很多。Blskemore 的定义 • 是， 对数字空间信息具有存贮、操作、分 析、建立模型和绘图作用的电脑软件包。 • • G IS 采集、存储、管理、检索、分析 和应用与地理空间分布有关的各种数据， 以多种形式输出数据或图形产品。
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• 3. 缓冲区分析 •
缓冲区分析是基于对点、线、面等因素， 按 照指定的条件在其周围建立一定空间区域作为 分析对象， 对该区域进行相关分析， 如： 根据高速公路噪声的影响范围， 可使用 缓冲区分析方法建立一缓冲区， 在该区域内不 准建立居民区以保正居民的健康。
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疾病的可视化分析 • 、可视化分析是指在空间分析中将图形信息与属性信息
直接匹配而成， • 可视化分析是以空间结构数据库为基础， 利用GIS 的 地图创建功能， 制作专题地图， 用于可视化的描述疾病 或媒介的空间分布 确定疾病的高发地区及疾病的动态变化， 为疾病危险 因素的探讨及防治措施的制订提供依据。
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属性数据 是定义空间数据或特征所 表示的内容，描述该空间现象的其他特 征，如地形地貌、温湿度、降雨量、土 壤类型、动植物种类及其密度、发病率、 媒介密度、人口数、医院等级等。
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• G IS 的功能
• ①数据采集： 通过现成的数字化数据、人 工编码、数字化和扫描等方式采集。 • ②数据整理： 核对、纠正和编辑数据， 去 掉转换中的错误数据。 • ③数据融合： 通过一系列的操作将数据换 成一致的地理信息结构。
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• ④数据存储： 将数据以恰当的形式存储于数据 库中， 以方便查询和分析。 • ⑤空间与统计分析： 进行数据的地理操作和转 换以及统计分析， 包括空间检索， 空间拓扑叠 加分析和空间模拟分析， 单层或多层分析等。 • ⑥结果展示： 将结果数据或图形以多种形式输 出， 如表格、地图等， 特别是数据可以以地图 为背景， 在相应位置或区域用多种方式展示
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• 6. 空间自相关分析 • 周毅等1999 年在四川省大山区血吸虫病 的研究中发现阳性钉螺栖息点的整体分布 呈现出正空间自相关， 人群患病率和钉螺 感染率存在显著的空间联系， 而钉螺密度 、疫水接触程度、年龄、职业则无明显的 空间联系，认为居住地是控制血吸虫病传 播的靶点
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背景介绍
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流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分 布及其影响因素， 并研究防治疾病及促进健康 的策略和措施的科学， 而分布主要是研究人群、 时间和空间的分布， 通过分布研究以确定高危 人群和高发地区，以及相关的危险因素。
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地理信息系统（G IS）
• 地理信息系统(Geographic Inform at ion Systems， GIS) 概念由加拿大测量学家R. P. Tom linson 于1963 年首 次提出， 并在加拿大建立了世界上第一个地理信息系统。 随后， 加拿大、美国、瑞典、 日本、德国等国相继建 立了许多G IS 实验室， 开发了ARC/N FO、T IGRL S、 ERDA S 等优秀软件。进入20 世纪90 年代G IS 已被广泛 用于各个领域， 例如 土地利用、资源管理、环境监测、 交通运输、城市规划、应急救援、市场分析、经济建设、 重大自然灾害监测与评估、农作物大面积估产、建立生 态模型等。 在医学方面， G IS 广泛应用于流行病预防控制、疾病 监测、卫生资源配置、卫生服务研究、卫生教育、社区 卫生评价等多个方面。
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• 4. 判别分析 • 1984 年， Cross 等从气象资料和卫星遥 感资料中共得到29 个变量通过逐步判别分 析来预测菲律宾血吸虫病的流行区， 并根 据地理变量和预测的某地疾病的发生概率 绘制了疾病风险图， 认为其结果可信并可 推广到菲律宾的其他地区。
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• 5.主成分分析 • 主成分分析是克服变量间相关性的一种 方法， 通常是与其他的空间分析技术结合进 行分析， 很少单独应用。
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GIS中的空间分析
• 由于很多疾病均与空间位置有关， 伴随着 空间分析理论与技术的逐渐成熟， 流行病学 的空间分布研究越来越多， 在流行病学的研 究中正发挥着越来越重要的作用， 正成为公 共卫生和流行病学新的研究工具。 以下以血吸虫病 血吸虫病为例介绍空间分析的应用 血吸虫病
GIS与流行病学
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空间流行病学的定义
• 空间流行病学 —— 流行病学的一个分 支，是一门描述、定量和解释疾病在地理 上分布变化的学科，特别是针对小面积范 围内环境暴露中疾病分布的变化。
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涉及学科领域
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涉及到流行病学、统计学、地 理学、人口统计学和环境卫生学、 社会经济学等多个领域，
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应对突发卫生事件
• 加强突发事件准备、反应、复原的信息很 多本身具有地理空间特征。 • 在美国新泽西州发生炭疽生物恐怖事 • 件时，有关人员应用GIS 去支持现场调查， 在这次调查中GIS的主要应用是建立相对 详细的工作草图、定位环境样本、向调查 提供空间分析和可视化支持
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空间分析是地学领域的重要概念， 是 地理信息系统(GIS)的一个专门术语， 用 定量的过程与技术分析地图上或由地理 坐标定义的二维或三维空间上的点、线 和面的结构模式。
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早在1854年英国伦敦霍乱流行时， 现代流行 病学的奠基人之一John Snow 博士便通过在绘有 霍乱流行地区的所有道路、房屋、饮用水机井等 内容的1︰6 500比例尺的城区地图上， 标出了每 个霍乱病死者的居住位置， 从而得到了霍乱病 死者居住位置分布图， 并对患者的居住地与饮用水井之间的关系进 行简单的空间分析找到了霍乱病的根源，
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GIS的组成及功能 的组成及功能
• • • GIS 是以计算机系统为基础，由计算机硬 件、软件、数据和用户四大要素组成，
能对空间相关数据进行管理和分析是GIS 的重要 标志， 并以其混合的数据结构和独特的地理空间分 析功能，提供良好的、交互式的制图环境，设计和 制作不同类型的专题地图 。
• 主要研究内容 • 疾病地图、地理相关研究、聚 集性检测与疾病的聚集性等。
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• 。随着现代计算机软硬件(如地理信息系统， GIS) 、遥感技术(RS) 、全球定位系统(GPS) 和统计学方法(如贝叶斯模型的MCMC 技术) 的发展，以及近年来公众、政府和媒体对环 境与健康问题的普遍关注，极大地促进了空 间流行病学的发展与应用
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G IS 在公共卫生及流行病学中的应用 公共卫生及流行病学中的应用
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G IS 可以为流行病学研究中空间数据的管理、 分析提供有效的工具， • 它能够考虑特定位置中影响疾病分布的各种 因素， 如地理因素(地形、地貌)、土壤因素、气 象因素和人文因素(人口密度、经济状况等) 及其 与不同区域疾病分布和变化的关系， 探索疾病的 影响因子。
wk.baidu.com
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公共卫生教育
• GIS 产生的图形和图像作为传播卫生知识 并与公众沟通的媒介，可以在公共卫生教 育中发挥作用。 • 通过把有关疾病的GIS 地图和图像放在公 共场所、作为网络资源共享并及时更新， 这将有助于公众参与社区卫生规划，有助 于人们认识其所处的环境和疾病的演变， 从而起到卫生教育作用。
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GIS的数据库系统
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• GIS 中的数据可分为空间数据和属性数据。 描述的是地理空间实体的位置、大小、形状、 空间数据 方向等几何特征，以及与相邻物体的拓扑关系，由点、线、 面组成，如地图、工程图、规划图、航空与遥感影像等。 • 如面可以表示行政区划、土壤利用图、媒介孳生地等； 面 线可以表示河流、道路或管网等；点可以代表居民定居点、 点 消防栓、水井、医院、单个病例等。 •
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探索性空间数据分析方法 • 1. 分类分析 • Cline在1970 年首次提出了遥感图像能够提 供丰富的环境变量信息， 以血吸虫病为例， 遥感图像不仅能够提供大量的与血吸虫病有 关的环境变量信息， 而且应用遥感信息绘制 疾病中间宿主孳生地的分布比地面调查价廉 且准确。
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• 2.叠置分析 • 叠置分析是一种信息复合技术， 它以 叠置运算为基础对多种空间信息进行综合 分析， 以帮助用户判断信息间相互关系， 从中获取更丰富的信息
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• 温度和雨量是影响疟疾流行的两个重要自 然因素。 • 1992 年以色列Kitron 等以G IS 为基础建立了全国疟疾
计算机监测系统，其中包括按蚊繁殖点 人群聚居点 蚊繁殖点、人群聚居点 蚊繁殖点 人群聚居点等 与疟疾发生有关的流行病学资料。 • 该系统可以计算各居民点与按蚊繁殖地之间的距离， 根据各种按蚊的媒介效能和活动范围评价疟疾传播的危 险性。 • 一旦有小范围疟疾暴发， 该系统能够立即确定导致暴 发的按蚊繁殖点以及可能的病原体来源， 从而采取最有 效、针对性强的控制措施
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用于疾病监测领域
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展示疾病的时空分布，确定疾病的高 发地区、高危人群，探索疾病的病因或危 险因素。
易彬樘等探索登革热流行和媒介伊蚊种群的空间分 布特征，指出地理信息系统用于登革热媒介监测分析是 可行的，并具有常规研究方法不可替代的作用。 Kaminska 等研究地理信息系统用于监测和分析农药 污染及其对公共卫生的影响。
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疾病流行趋势预测
• 用于预测疾病发生的趋势，预测疾病的 流行强度，预测疫区特征，预测疾病或媒 介的空间分布特征以及预测卫生事件的空 间分布等。
周晓农等应用GIS 预测模型来预测不同血吸虫病流行 程度的可能性和正确性，对18 个气象观察点的资料分析 结果显示，所有血吸虫流行区的观察点传播指数值均在 900 以上。空间分析所得的血吸虫传播区域分布图与江 苏省血吸虫病流行区相吻合，可划分出不同区域的流行 强度，AVHRR 卫星片图叠加分析后，得出不同区域和 不同季节的流行强度预测图， 预测总正确率为88189 %。
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环境影响评价
• 环境流行病学的结合，生态环境的监测 • 如吉林黑龙江的松花江污染事件调查等
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GIS在疾病研究中的应用实例
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Glass 等利用G IS 对美国马里兰州Baltimore 莱姆病进 行研究发现， 50 多项环境因素(包括地貌、高程、土壤类 型、森林分布、分界线等) 中， 有11 个因素与莱姆病有关， 其中居住地距离森林越近危险性越大， 而与公园、河溪 的距离无关， 适合针叶松的土壤或不适合草本植物的土 壤可增加其危险性。 结合logistic 回归分析模型， 可以确定哪些地区最易发 生莱。 其后回顾1991 年莱姆病病例与对照组的地理分布情况 证实了该风险模型预测结果的有效性。
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卫生服务、卫生管理和决策支持
• 地理信息系统技术的应用允许公共卫 生从业者去探索卫生差距、分析疾病暴发 以及按优先次序应用有限的资源改善人类 健康。
GIS 已经用在许多研究中去估计一个新诊所、医院 或GP surgery （全科医生诊所）的最佳位置，考虑到己 有的设施、交通运输供给、每小时交通流量变化以及人 口密度，使病人到新诊所、医院或GP surgery 的距离最 小。
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探索性空间数据分析 • 探索性空间数据分析是指利用统计学 原理和图形图表相结合的方法对空间数 据包含信息的性质进行分析、鉴别， 用以引导确定性模型的结构和解法， 注重于研究数据的空间依赖性与空间异 质性， 即探索空间分布， 揭示空间联系 的结构， 给出空间异质的不同形式
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