GIS在公共卫生领域的应用

浅谈GIS基本概念及其在公共卫生领域的应用地理信息系统（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）或称为地学信息系统、资源与环境信息系统。它是在计算机硬件、软件系统的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述以及辅助决策的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。一、GIS的功能与应用[1]1.GIS的功能1.1数据收集主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。1.2数据处理初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据间的变换；数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等；地图概括又称制图综合（Generalization），包括数据平滑、特征集结等。1.3数据存储与组织地理数据存储于组织设计空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。1.4空间查询与分析空间查询是地理信息系统以及许多其他自动化地理处理系统应具备的最基本的分析功能；而空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其他计算机系统的根本区别。1.4.1空间检索包括从空间位置检索空间物体及其属性和从属性条件集检索空间物体。空间索引是空间检索的关键技术，如何有效地从大型的地理信息系统数据库中检索出所需信息，将影响地理信息系统的分析能力；另一方面，空间物体的图形表达也是空间检索的重要部分。1.4.2空间数据计算、分析通过地理信息系统的计算功能，过去要用手工来解决的一些问题，如位置数据的采集，区域面积与周长的量算、空间位置之间的距离量算等，现在可以很方便地完成。1.4.3空间模型分析模型分析是在地理信息系统的支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，它是地理信息系统应用深化的重要标志，是地理信息系统区别于其他计算机系统的重要标志。地理信息系统通过地理模型分析从空间数据中提取有用信息，达到地理分析和辅助决策的目的。1.5图形显示与输出将地理数据处理与分析结果通过输出设备直观形象地表现出来，供人们观察、使用与分析，这是GIS问题求解过程的最后一道工序。这方面的技术主要包括数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等。2.GIS的应用主要用于以下几个方面，如：测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持等，而GIS又因具有对海量空间数据存储、分析的特点,又能够迅速而又直观地输出分析结果,所以成为现代医学研究有力的辅助工具。可用于研究人群疾病和健康状况的地理分布规律;疾病发生、流行和健康状况变化与地理环境的关系;研究医疗保健机构设施的合理配置;医学地理区划以及突发性疾病应急处理措施等。二、疾病监测及流行病学研究GIS应用于疾病监测,可以实时、动态地显示发病变化情况,并可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。易彬栓[2]等搜集了广东省潮州市的登革热发病资料及同期的媒介种群监测资料，制作潮州市的1：5万的数字化地图，包括了边界、居民点、道路交通、海拔高度、水系等要素，并在现场测定各监测点中心位置的经纬度，经过空间分析可知，潮州市的伊蚊分布具有空间聚集性，伊蚊密度与水系的距离有关且与水系距离越近，伊蚊密度越高。图示可知潮州市每年的伊蚊疫情虽有变化，但基本上保持高、中、低三类分布区域，分布图评价效果良好，研究表明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。很多研究者探讨了GIS在疾病监测方面的应用，这些疾病涉及由媒介传染的疾病，如疟疾、蠕虫感染病、蛔虫感染病、盘尾丝虫病、病毒性脑炎等；接触式传染病，如淋病、艾滋病、丙型肝炎等；感染性传染病，如霍乱、结核病、血吸虫病、球孢子菌病等，还包括癌症。很多地区建立了基于GIS的疾病监测系统[3]。加拿大构建了基于GIS的公共卫生西尼罗河病毒监测系统（integratedsystemforpublichealthmonitoringofwestnilevirus，ISPHM-WNV），可实时监测西尼罗河病毒信息，还包括与之相关的鸦科鸟类、蚊子、人群、马、气候以及预防性杀虫干预措施等信息。三、环境健康与危险因素分析环境灾害无不存在，所有涉及到空间环境健康受损的卫生状况都可以利用GIS技术进行检测、分析和预测。在环境健康管理领域，GIS技术是一个非常有效的工具，发挥着技术核心作用。它可以帮助健康管理和服务人员具体解决四个方面的问题：1.分析区域健康问题、环境因子的空间分布，评价预测区域健康服务需求。2.检测环境、社会经济因子的时空动态变化，预测区域健康服务的需求。3.结局社区级的环境健康问题。4.利用GIS将政府的宏观调控和基层服务的具体实施计划紧密结合。用于环境污染监测时,GIS可以对环境污染状况进行空间分析和模型估计,并将估计结果以地图的形式展示出来,形象直观。在可获得各污染源污染物测定值的情况下,GIS能够根据具体的扩散过程和地形、气候等因素,建立扩散模型估计暴露水平[4]GIS还可以将环境因素与健康状况联系起来,清楚地显示健康与环境之间的关系,协助我们更好地认识环境危害因素所带来的潜在健康影响。在GIS环境下,经过一系列的空间操作(如空间插值、地理编码等)后,环境和健康数据分别形成GIS特有的层(coverage),其中一个(或一些)层面为区域环境污染物水平,另一个(或一些)为各区域发病/死亡情况。GIS的叠加分析方法可用于求解两层或两层以上数据的集合,从而将环境和健康信息统一起来。如GIS可以用于探索饮水与健康的关系,并分析水源性疾病的潜在危险[5]。应用GIS研究饮水与健康的关系,其优点体现在:一方面GIS可综合不同来源的数据,充分利用并展示空间信息,将复杂问题简单化;另一方面GIS空间模型处理后的数据,如再进行传统的统计学分析,由此得到的结果更为合理,可解释性大大加强。四、预测疾病的发展趋势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[6]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88.189%。五、展望目前,在公共卫生领域,GIS已经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、环境监测与评价等多个方面。随着GIS技术的不断发展及其与公共卫生专业知识的结合不断紧密,相信GIS在公共卫生领域的应用必将更加广泛,发挥的作用也越来越大。参考文献[1]郑春燕.地理信息系统原理、应用于工程[Ｍ].第2版,2011年4月．6-8．[2]易彬樘,徐德忠,张治英,等.广东省潮州市伊蚊媒介的地理信息系统建立与应用[J].中华流行病学杂志,2004,25(2):134-137.[3]D′AlessandroMP，D′AlessandroDM，BakalarRS，etal.TheVirtualNavalHospital：thedigitallibraryasknowledgemanagementtoolfornomadicpatrons[J].JMedLibrAssoc，2005，93（1）：16-20.[4]SonnentagO1Understandingenvironmentalcomplexitythroughin2tegrationofgeographicalinformationsystemsandprocess2orientedmodels:anenhancedtoolorafallacy?[J]1HydrologicalProcesses,2006,20(5):1239212441[5]武先锋,陶勇.GIS在饮水与健康领域中的应用及开发[J].国外医学卫生学分册，2005,32(5):28522891[6]周晓农,胡晓抒,孙宁生,等.地理信息系统应用于血吸虫病的监测Ⅱ流行程度的预测[J].中国血吸虫病防治杂志,1999,11(2):66-70.