地理信息系统在卫生管理中的应用

地理信息系统在卫生管理中的应用

杨德平，刘永泉

摘要：地理信息系统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，近年来地理信息系统在公共卫生领域中得到了广泛应用，本文就地理信息系统在卫生管理中的应用情况做一些介绍，并指出地理信息系统在卫生管理领域中进一步应用的瓶颈问题。

关键词：地理信息系统；卫生管理；公共卫生

地理信息系统(Geographic Information 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[1]。随后, 加拿大、美国、瑞典、日本、德国等国相继建立了许多 GIS 实验室, 开发了ARCINFO、TIGRLS、ERDAS 等优秀软件。进入20世纪90年代 GIS 已被广泛用于各个领域, 例如：土地利用、资源管理、环境监测、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、建立生态模型等。地图和空间分析在卫生领域中的应用, 至少可追溯到1853年，在伦敦暴发的霍乱疾病中，内科医生 Dr. John Snow 绘制了包含病例发生地点以及死亡人数的专题地图。这是公共卫生和空间技术相结合的第一个典型案例。此后，GIS 技术在公共卫生领域中得到了广泛应用。近年来, GIS 被广泛应用于卫生需求分析和卫生资源配置、疾病监测与预警、健康教育、卫生监督、突发公共卫生事件等诸多方面。

1 GIS的概念

关于GIS的概念，根据其应用的领域不同其定义也不尽相同。美国联邦地理资料委员会（FGDC）所给的定义为：“用于输入、存储、维护、管理、检索、分析、综合和输出地理信息或以位置为基础的信息的计算机系统”[2]。简要地说，地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软、硬件的支持下,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分析方法,

适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。

2 GIS的组成和功能

从应用的角度看，GIS 由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。其中，硬件和软件为 GIS 建设提供环境；数据是 GIS 的重要内容，数据可分为空间数据和属性数据；方法为 GIS 建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其他几个部分。

GIS 的主要功能有：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。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, 如散点、密度、条图等, 使结果生动、直观。

3 GIS空间数据的来源:

GIS空间数据的主要来源有：①测量：控制点数据、大地参考系、被测量点的坐标数据；②遥感：各种分辨率的遥感图像；③全球定位系统：接收点的空间坐标数据；④统计数据；⑤历史资料；⑥业务数据；⑦实地调查得到的数据。

4 GIS在卫生管理中的应用

GIS 作为管理工具软件, 对于一些与地理分布区域有关的信息可以进行收

集与整合。GIS 能显示疾病的空间分布和不同演变过程, 可以作为卫生行政部门监测和评估工具。英美等西方发达国家早在二十世纪九十年代初期就开始将地理信息系统应用于某些与环境有关的急慢性疾病发病风险度研究。

4.1 卫生需求分析和卫生资源的配置

由于居民密度、人口组成、经济文化发展的不平衡性、交通状况等情况存在较大差异，因此如何合理分配卫生资源也是卫生医疗管理机构常常遇到的问题。GIS技术的应用为解决此问题提供了相应途径。GIS 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；利用缓冲区和图层叠加功能来评价居民对卫生服务及保健的可及性程度。如Perry 等[3]运用 GIS、GPS等评价玻利维亚 Andean 的偏远、贫困地区对初级卫生保健的实际可及程度, 结果表明3个研究山区的卫生保健实际获得情况存

在显著性差异, 并且提出了改善卫生人员分布、增大可及性的选择模型。Scott[4]则运用GIS以加拿大中风治疗点为中心,分别以32 km、64 km、105 km 为半径建立缓冲区。结果显示,在相应缓冲区内的人口分别为67.13%、78.12%、85.13%，表明急性中风病人能够得到及时治疗的程度, 并且还显示出不能获得及时治疗

的人群和地区。

GIS能够清楚的显示某个地区医疗机构的分布、交通状况、人口情况, 以及该地区人群当前的迫切需求及其发展状况等等。在确定卫生项目的最佳方案时,能综合交通、服务半径等因素的影响，将有限的卫生资源进行合理配置。如Rafanelli 等[5]在GIS的基础上建立了用于制定卫生资源配置计划的决策支持系统。将调查区的地理信息、社会流行病学信息及资源分布信息等录入 GIS，通过一系列操作, 给出在一定条件下的最佳的资源配置方案。

4.2 疾病的监测与预警

GIS 可以用于预测疾病发生趋势，流行强度；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。1992年以色列以 GIS 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，人群聚居点等与疟疾发生有关的流行病学资料。该系统能够估计疟疾传播的风险，一旦有小范围疟疾暴发，系统将立即分析确定导致疟疾暴发的按蚊繁殖点以及可能的病原体来源[6]。周晓农等[7]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，所有血吸虫病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，AVHHR 卫星图片叠加分析后，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88.89%。

4.3 GIS在健康教育中的应用

图形和图像具有很好的直观性，是极好的沟通信息，传播知识的媒介。早在1987年Fuerstein [8]在一篇文章中就提到地图可以用来监测和评估社区卫生项目的执行，传播信息，社区居民制作出不同尺寸的地图来代表他们的居住环境，这些地图标出了房子的位置、公共或私人建筑、水源、桥梁、道路以及环境卫生状况等，使社区居民对他们居住的环境有了一个很好的了解，同时这些地图也有助于卫生问题的讨论、分析、管理和评价，Fuerstein 提议将这些地图张贴在公共场所，并随时更新，这样就留下一个持久的健康教育资料，促进社区的发展。为了利用癌症死亡相关信息的传播，美国国家癌症研究署[9]利用GIS技术制作了美国癌症死亡地图分册,该地图提供了40多年来关于美国癌症死亡的空间分布变化图，及以人口学特征和经济学指标分层的地图，任何对美国1950～1994年癌症死亡研究感兴趣的个人、学生、研究者等，均可及时获得这些信息。

4.4卫生监督中的应用

公共卫生监测可向卫生管理部门及时提供卫生人力资源分布、经费投向、卫生设施的功能和利用等，可以协助管理者做出重要的决策。

GIS能对组合数据进行查询和显示，并支持复杂的空间和属性数据的分析、查询等，可以作为卫生监督机构进行卫生执法信息的统计描述和分析的有效工具。刘颖等[10]对青岛市重点城区街道办事处餐饮单位2002～2004年卫生投诉事件及相关环境因素进行收集分析，分别建立3个信息数据库，并利用地理信息系统进行空间分布描述，在电子地图上，直观地反映了3年间不同区域餐饮单位食品卫生投诉的空间分布。发现餐饮业卫生投诉受相关环境因素影响，初步建立了被研究区域餐饮单位食品卫生投诉事件地理地图, 为今后各级卫生监督部门完善执法信息资料管理、综合评价分析卫生相关因素提供一种较为可行的新方法。

4.5 突发公共卫生事件

突发公共事件的发生发展往往具有不确定性和随机性的双重特性。依据这种双重性规律，可以预测突发公共事件的发展趋势、影响范围及其发生的概率。2003年，我国暴发了严重急性呼吸综合征（Severe acute respiratory syndrome, SARS）疫情，王金峰等[11]用 GIS 将北京的 SARS 流行资料，做出了人群接触的空间聚集分层地图，通过建立时间传播率模型来估计 SARS 的传播情况，发现SARS 危险因素广泛存在，但 SARS 病人的聚集性分布与北京的城市交通路线有明显的相关性。方立群等[12]应用 GIS 技术，收集中国2004年1、2月份高致病性禽流感资料并建立数据库，在 GIS 软件中与数字地图建立关联，对禽流感疫情的分布进行空间聚类分析、空间统计分析和追踪分析；同时收集中国气象资料、植被遥感影像及候鸟迁移数据分析禽流感发生的相关环境因素。结果发现中国大陆禽流感疫情大都发生在各省（自治区、直辖市）的省会城市及周边地区，并主要分布于一级河流、湖泊周边及沿海区域；禽流感疫情发生的当天气温较低、相对湿度和平均气压较高，疫区与中国东、中部候鸟迁徙的联系密切，禽流感的空间分布具有明显的地域聚集性。

GIS 应用于医疗急救指挥、抢险救灾中可以极大的节约宝贵的抢救时间，从而挽救生命，将损失降低到最小。1994 年美国洛杉矶大地震就是利用GIS 技术进行应急响应决策、调度, 最大限度的减少人员伤亡及财产损失, 成为大都市中将GIS 用于应急决策的成功范例。现在我国许多急救中心都安装了基于

GIS/GPS 的指挥系统 [13]。

5 GIS在卫生管理应用中存在的问题及原因分析

近年来地理信息系统在公共卫生领域得到了初步成功的应用,展示良好的发展态势和应用前景。然而,从整体上看,GIS在公共卫生领域中的应用还处于初步阶段,其主要研究领域主要集中在地方病和个别媒介传染疾病的分布监测上,还

远没有深入到亟需空间分析的公共卫生诸多领域之中，究其限制原因主要有以下几点：

地理信息系统是在20世纪六十年代以来出现并发展起来的,而空间数据分

析技术则是近二十年内才获得较快的发展,一些空间数据分析的模型、方法和技术本身尚存在许多不完善之处[14 ]。

GIS 在公共卫生领域的应用受到数据源的限制。公共卫生研究的发展始于17世纪欧洲工业革命时期。当时大量农民向城市集中,带来的环境恶化导致霍乱、痢疾和肺结核等疾病蔓延，居民健康状况下降，在采取环境卫生措施和对疾病作斗争的过程中公共卫生研究才逐步完善起来。公共卫生的发展过程中缺乏相应的空间理论、方法和技术手段,因此,长期以来积累的数据缺乏空间属性,限制了空间数据分析在公共卫生领域的展开。

卫生管理资料的共享。目前我国卫生部门之间的卫生管理资料还不能得到很好的共享。

复合型人才的缺乏。卫生管理单位的工作人员大都是卫生相关专业出身，对GIS不是很了解，对相关技术不能很好的掌握，这点也限制了GIS在卫生领域中的广泛应用。

虽然GIS 在卫生领域的应用尚处于起步阶段, 但从信息时代对资源管理的要求和发展趋势看, GIS 对卫生资源配置、区域规划调整、卫生市场研究、供需矛盾平衡、宏观决策指导等均有着重大意义。GIS 应用于卫生管理的研究成果, 将为管理的科学决策提供参考依据, 从而保障和促进地区的进步和可持续发展。