基于GIS的疾病监测与控制系统的研究设计

基于GIS的疾病监测与控制系统的研究设计
摘要：GIS地理信息系统拥有强大的空间分析查询和统计功能，文章通过搭建信息管理平台，把GIS应用到疾病监测与控制系统中去，对疾病进行动态监测与控制。

关键词：GIS；疾病监测；控制系统
地理信息是用数据来识别标志空间信息。

GIS地理信息系统主要负责对地理信息空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示。

但是GIS在我国的公共卫生领域中的应用还处于初步阶段，没有深入到亟需空间分析的公共卫生诸多领域之中，已不能满足当今信息时代的要求，本系统把GIS深入应用到疾病监测与控制系统中去，为疾病的预防与防治提供决策信息。

1空间数据库的建立与管理
数据库的设计质量直接关系到各个子系统的功能，是本系统的核心基础，合理的组织数据结构，选择适合的后台数据库，进行恰到好处的数据库逻辑设计显得尤为重要。

本数据库的设计是以空间关联为基础，把数据以空间单元的形式进行组织，采用空间管理模式和时间管理模式。

①数据库的设计与建立。

本数据库包括：数据输入子系统、基本功能子系统、统计分析子系统、GIS分析子系统、专业图形子系统、安全子系统、3D演示子系统、帮助子系统。

各个子系统相互支撑，互相协调工作。

首先从监测点获得疾病实时数据通过输入子系统输入到数据库中，与基础人口及地理数据进行关联，这些数据统一汇总到数据采集空间数据库中。

应用SDMKD(spatial datamining and knowledge discovery)挖掘技术从数据库中提取隐含的、用户感兴趣的空间和非空间的模式和具有普遍特征的信息。

②数据的采集与输入。

数据主要来源于国家基础数据库、辖区医疗机构和疾病现场的实情调查报告。

国家基础数据库中的信息通过接口技术获取，主要包括人口数据资料(人口总数、年龄结构、性别比例等)、疾病信息资料、人口流动暂住信息资料、地理信息资料等；疾病现场的实情调查报告要求输入病例姓名、性别、年龄、职业、居住地、户口所在地、疾病名称、病发时间、危害等级、备注、疾病说明等。

③数据编辑与更新。

数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑，属于基本功能子系统的功能之一。

为了获得更加精确的地理数据，需要应用拓扑关系建立、图
形修饰、图形编辑、图幅拼凑、投影变换、误差校正等GIS提供的数据编辑功能；由于时间向前不断的发展，空间中的实体也会不断变化，所以空间数据库中的数据只能反映当时的数据，需要对空间数据库中的数据不断进行更新来满足动态分析需求，包括新增病例信息、康复病人信息、疾病扩散信息、疾病研究进展信息等。

2空间分析
根据以上模型及系统需求，我们将结合疾病和地理信息对疫情进行分析，动态实时的更新模拟疾病的发展状况，系统GIS空间分析模型主要包括：叠加分析、缓冲区分析、比较分析。

①叠加分析。

通过不同层次信息的叠加产生新的信息的过程，叠加分析对空间信息的重组形成新的图元，它是空间信息的综合。

通过对各种信息的综合，发现各种信息之间的相关性，分析找出疾病源头、感染地区之间的相互关系，利用其找出病因。

在地理位置上标上患者相关信息，为地理位置、环境与疾病之间的相互关系提供分析模型。

②缓冲区分析。

缓冲分冲通过沿某一地物或现象的一段距离范围划出界线，确定为该地现象的一个相关作用或效应区域，作为研究范围或进行规划设计。

在本系统中，通过缓冲区分析来确定疾病进一步扩散的范围或者是疾病感染的范围，将疾病按地理进行划分，确定各地区疾病的等级。

对缓冲区加强防范措施、把疾病堵死在缓冲区以内的地方，防止疾病进一步扩散，尽可能的减少受感染人群，为疾病的扩展预测提供决策依据。

③比较分析。

此功能可以通过比较发现事物的相同或差异，从而发现地理时空演变和地理发展过程，通过不同时段的地图或照片对比，可以对未来的溯源演变做出预测。

此分析可以发现各种疾病之间的共同症状，相互关系。

④3D可视化分析。

主要用于疾病模拟和扩散趋势分析决策，及时，准确，详尽的综合各种信息。

主要是从数据文件或空间数据库中读取数据，按数据的构造规则用点画线，用线构面，采用不同的颜色和符号实现空间信息显示。

因为疾病扩散具有动态性，将疾病的各种信息比如扩散速度、扩散范围、影响因素等结合起来，通过3D演示，可以模拟疾病的扩散过程、扩散趋势，对于充分认识与理解疾病扩散的速度和扩散的范围十分有效，进行3D可视化分析也更符合客观实际和视觉认知要求。

3D分析演示可以提前得知疾病将要感染的地理范围，对即将感染的地方做出预警、当地提前做好防范措施和预防工作。

利用3D的高仿真功能表明疾病的地理位置，模拟扩散过程、分析疾病发生的环境性质，充分发挥其在疾病扩展预测方面的重大作用。

3空间信息查询
在GIS空间信息查询分析模型厍中，根据用户需要，从属性选择地理要素和空间选择地理要素这两种方法人手，通过语句或表达式查询提取地理要素、某种疾病现状和当地疾病种类等各种信息。

3.1快速查询
①图示点和常用指标查询。

图示点查询是在图形窗口上查询图形的某些元素。

常用指标查询是依据系统常用指标向用户提供经常性查询指标的提示，用户可以根据常用指标，按时间、地址和常用指标属性值等方式进行数据查询。

常用指标查询的结果可通过数据导出接口输出。

快速查询可以利用如地名、行政区域等进行查询。

可以查询与疾病流行相关的交通、人口状况等。

②图形要素查询。

此功能可以进行图形信息拾取操作，实时查询确定图形的所有属性，并对图形链接信息进行查询。

3.2高级查询
①条件查询。

疾病统计信息的提取通过系统的查询分析工具实现。

在查询分析工具的设计中需要充分考虑到疾病指标繁多的特点，我们将疾病统计指标分为不同的类型。

条件查询模块提供了可由用户任意组合条件、确定查询目标的模块、增加了系统的应用广度和灵活性。

包括SOL查询方式和交叉查询方式；前一个主要满足任意情况的统计分析，后一个为了满足统计信息中的根据两个指标取值展开统计，结果为一个两维表格。

各种类型的疾病统计指标都可通过条件查询模块获得。

通过简单的设置查询条件，在图上查看某段时间内某种疾病疫情在全国各省的分布状况。

②技术查询。

这种查询结果通常以专题地图的形式直观地显示给用户，同时具有实时性，有利于政府部门的快速决策、快速反映、紧急救援等一系列行动措施。

病例标注于图上，用户通过点击标志点查看该病例的详细信息。

③统计资料查询。

统计资料查询主要是对各种文字、图表性的统计资料进行查询。

查询的结果是经过处理的信息，可以是直方图，饼图等。

④综合查询。

综合查询是根据用户提出的查询要求，进行跨专业、多指标、多时间、多地址、多属性分组的数据查询。

4应急决策处理系统
结合疾病和GIS系统，运用以上的多种分析方法，制定合理科学的应急措施，合理的分配现有资源，最大限度的降低损失及成本，高效率的高准确度的做
出应急决策方案。

①疫区划定决策。

利用分析说得的信息把疫区划分为不同的感染等级，分颜色显示，不同等级疫情采用不同的防治与治疗策略。

②资源分配决策。

根据疾病发病地区的医院总数、患者人数、患者患病程度、患者地理位置、专业医生人数。

药物供应情况等让患者能够在最短的时间内以最小的代价合理选择医院就医。

③疫情网上发布。

利用GIS系统结合地理环境制作出各种高仿真图像，表明容易感染疾病的地理位置，直观生动的向大众展现疾病的起源到传播过程、疾病的预防方法等。

定时在网上发布疾病最新研究进展，感染人数，治愈人数以及疾病的一些最新情况。

利用GIS建立一个大型的健康平台。

5结论与展望
目前GIS技术已经发展成熟，但在疾病管理控制上还处于初级阶段，本系统把GIS和疾病控制技术相结合，吸取了一些其他行业GIS系统建设的一些经验和教训，在我国疾病防治现行系统上进行改进，力求实现我国疾病监管的信息化。

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