基于GIS技术的流行病学现场调查分析系统的建立.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.70M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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中国科技论文在线基于 GIS 技术的流行病学现场调查分析系统 http://www.paper.edu.cn 的建立# 周文1，李晓军1，罗雷2，于德宪1，陈清1** （1. 南方医科大学热带医学与公共卫生学院流行病系，广州 510515； 2. 广州市疾病预防控制中心，广州 510500）摘要：目的：研究开发一个基于 GIS 技术的流行病学信息管理系统，用于流行病学现场调查和分析。方法：利用 visual basic.net 编程集成 GIS 组件 Mapinfo MapX5.0、广州市电子地图（1：10000）和 Access 数据库建立系统。结果：建立的基于 GIS 技术的流行病学调查系统具有地理信息和流行病学调查数据管理、疫情分析以及结果显示和输出功能，能够现场即时制作标点地图，动态显示疾病疫情时间与空间的分布。结论：本研究建立的系统为现场流行病调查分析提供了一个可视化、简易和便利的工具。关键词：流行病学；地理信息系统；现场；调查 Development of a field epidemiological investigation and analysis system based on technology of geographic information systems ZHOU Wen1, LI Xiaojun1, LUO Lei2, YU Dexian1, CHEN Qing1 (1. Department of Epidemiology, School of Public Health and Tropical Medicine, Southern Medical University, GuangZhou 510515; 2. CDC of Guangzhou, GuangZhou 510500) Abstract: Objective To develop an information management and analysis system for field epidem iological investigation and analysis. Methods Mapinfo mapX 5.0 and Visual basic. net, digital map(1:10000) of Guangzhou city and Access database were used to establish the information system. Results The system established in the study had the functions that including management location-based information and epidemiologic data, analysis and output of epidemiological investigation, real-time mapping the spot map and display the spatial data over time. Conclusion The system provide a visualization, simple and convenient tool for field epidemiology. Keywords:epidemiology; geographic information system; field; investigation 地理信息系统( geographic information systems, G I S )是一个由数据库和数字化地图组成的计算机系统，可达到对地理空间信息和其它属性信息综合利用的目的。目前，GIS 在流行病学领域应用越来越广泛[1，2]。但一般的 GIS 应用软件对使用者的操作技能要求高，因而流行病学工作者们迫切需要一个操作简单并且适合自己工作需求的 GIS 应用软件。该种软件至少应该能满足管理两种数据的要求：一是地理信息数据, 即定义地理位置的坐标(经度和纬度)和电子地图数据；二是流行病学调查数据。通过这两种信息的有机结合, 能直观地表达某种疾病现象在地域和时间上的分布以及有关卫生学信息。本研究利用 MapInfo Professional6.5 软件平台、MapInfo MapX5.0 开发组件和可视化编程语言 visual basic.net， Access 数据库，初步建立了一个适用于现场流行病调查分析的系统。基金项目：教育部博士学科点专项科研基金（No.20069981005）作者简介：周文，（1983-），男，医师，评价流行病学通信联系人：陈清，（1959-），女，研究员，评价流行病学. E-mail: qingchen@fimmu.com - 1 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 计算机软硬件要求：Microsoft Windows XP 操作系统；Microsoft Office97/2003 应用软件；CPU 为 Intel P2 以上，内存≥ 64M ，硬盘空余空间≥500M。 1.1.2 广州市 1：10000 电子地图（包括有区界、重要建筑物、主次要街道、水系、绿地、高速公路等数据图层）。 1.1.3 应用软件：MapInfo professional 6.5 操作平台、组件式 MapInfo MapX5.0 和可视化编程语言 Visual basic.net，Microsoft office 组件中的 Access。 1.1.4 疾病资料从广州疾病预防与控制中心获得 2003-2007 年部分登革热疫情资料。人口学资料从《2007 年广州统计年鉴》中获得。 1.2 方法 1.2.1 系统功能设计根据流行病学现场调查与分析工作的一般工作程序确定应用功能模块。 1.2.2 技术方案采用 Microsoft Windows xp 作为操作系统，应用 Access 建立数据库进行调查表资料的录入、修改和查询并作为整个系统的后台数据库管理系统，Visual basic.net 的开发环境中应用 MapInfo MapX5.0 组件实现数据库数据的连接和地理信息的处理功能 [3-5] 。 2 结果 2.1 系统结构本系统功能模块包括地图操作、数据管理、流行病学地图制作、查询统计等六个模块。系统的结构如图所示。图 1 本 GIS 信息管理系统系统结构 Figure1. The structural chart of the GIS systems - 2 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 2.2 系统功能 2.2.1 数据管理实现了地理和疫情信息数据的录入、查询和维护功能。本系统可以根据调查表的结构在 Access 数据库中设计数据录入界面，保证了可根据不同现场事件特点进行数据录入的便利性和准确性。数据查询功能可以实现地理位置、属性数据查询以及模糊查询等多种方式的查询功能；数据显示功能通过数据显示框直观地显示数据库中的数据或查询后的结果; 数据维护功能实现了对数据的修改、删除和更新。 2.2.2 地图基本操作实现了地图的放大、缩小、全图显示、漫游、量测距离、快速定位和选择、图层控制和获取电子地图中任意地点坐标功能。 2.2.3 流行病学地图制作 2.2.3.1 本系统采用两种方法制作流行病学标点地图：方法一：运用 GPS 定位仪采集调查现场的坐标数据，输进系统后即可在电子地图上精确地显示出调查地点。在现场调查时如果同时采集了卫生环境因素数据或其它环境数据，如空气质素、噪声分贝、温度等，也可即时在图上显示。将多个制作好的图层叠加后，可以观察到疾病的时间和空间变化，有利于寻找病因和疾病的传染源。方法二：此方法不依赖 GPS 定位仪提供坐标数据，而运用字段匹配的方法在地图中获取坐标并做出标记。只要数据中包含了地理位置（例如街道）名称，即可对相应的地点进行显示。该方法特别适合处理缺乏调查现场的坐标信息而只具有地址信息的流行病调查资料。 2.2.3.2 流行病学专题地图：专题图依据已有的疫情数据资料，以图的形式直观综合地表现疫情状况。 2.2.4 其他功能查询功能是基于 GIS 的属性查图和图查属性两个功能来实现的。在本系统中可以输入病人姓名、疾病症状等相关字段寻找病人所在地理位置并在数据显示框中看到查询结果，或者点击地图中的图标查出数据库中与它有关的信息。统计功能可以计算常用的流行病学指标，如发病率、患病率等并可汇总后以报表的形式输出。系统帮助功能提供系统中代码的设值含义和基本操作指导，用于代码维护、数据库管理、密码和系统管理等。 2.3 系统应用实例分析 2.3.1 以广州市登革热疫情调查分析为例操作步骤一：打开 Access 数据库，新建一个表并设定各字段的名称和属性，在窗体对话框中设计便于输入资料的界面。实例中根据登革热个案调查表设计 ACCESS 数据库界面收集调查资料（见图 1）。 - 3 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图 2 Access 数据库中的登革热个案调查表录入界面 Figure2 Questionnaire data of dengue fever cases enter interface of Access 2.3.2 操作步骤二制作登革热病例分布的标点地图，明晰病例的空间分布情况；将多个不同时间的标点地图的图层叠加后，显示疾病时间-空间分布变化。实例中将广州市 2006 年和 2007 年部分登革热病例的两张标点地图叠加起来，在图中用⊙表示 2006 年发生的登革热病例，用☆表示 2007 年发生的登革热病例（见图 2）。图 1 显示了 2006 年和 2007 年广州市三个区部分登革热病例分布情况。图 3 为放大电子地图后，显示了某区其中一个病例密集区域。在这个小区域中，2006 年和 2007 年都发生了登革热疫情，但 2006 年病例数较 2007 年多。图 3. 2006 和 2007 年广州市三个区部分登革热病例标点地图 ⊙：2006 年的病例；☆：2007 年的病例 Figure 3. Spot map of some cases of dengue fever between 2006 and 2007 in three districts of Guangzhou city. ⊙ denote the cases of dengue fever of 2006, ☆ denote the cases of dengue fever of 2007 - 4 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图 4. 2006 和 2007 年广州市某区部分登革热病例标点地图 ⊙：2006 年的病例；☆：2007 年的病例 Figure 4. Spot map of some cases of dengue fever between 2006 and 2007 in a district of Guangzhou city. ⊙ denote the cases of dengue fever of 2006, ☆ denote the cases of dengue fever of 2007 2.3.3 操作步骤三可利用专题图功能制作柱状图或其他图例显示各区登革热病例数及发病率，制作地图的同时系统会自动利用该地区人口数和发病数计算发病率。图 4 为用柱状图例显示广州市某年各区登革热病例数以及发病率，从图中可看到荔湾区登革热病例数为 22，发病率为 3.1/10 万。图 5. 2006 年广州市各区部分登革热病例数专题统计图柱状图上括号外数据为该区的登革热病例数，括号内数字为发病率（1/10 万） Figure 5. Theme chart of dengue fever cases of Guangzhou in 2006. Out parentheses are numbers of cases of dengue fever and in parentheses are the incidence rate of dengue,1/100000. - 5 -

中国科技论文在线 2.3.4 操作步骤四 http://www.paper.edu.cn 要查看统计报表可打开报表界面，显示出调查数据。在报表界面中可以点击“导出到 Excel”按钮，将报表数据以 Excel 格式输出，方便打印和运用其他软件进行分析。（见图 5）也可运用系统中的 Access 制作报表，此方法适合制作复杂的报表或对多个调查任务的数据进行汇总。图 6. 2006 年广州市部分登革热病统计报表 Figure 6. The statistical statement of dengue fever cases of Guangzhou city,2006 3 讨论近 30 年来，GIS 技术已经逐渐应用于流行病学研究和实践中，显示了该技术对于流行病学研究和实践的重要作用[6-10]。然而，目前 GIS 技术的应用仍然局限在一些研究单位或者上层的卫生机构，基层的应用还是非常缺乏，主要原因之一是其平台的高度专业化，一般基层卫生部门和流行病学工作者应用较为困难。因此，在基层现场流行病学调查和分析中很少应用 GIS 技术展示疾病的空间分析。针对这个问题，我们将 GIS 组件技术和流行病学密切结合，设计并开发出适合流行病现场调查需要、操作简便的应用系统。系统集地图基本操作、数据管理、疫情分析和结果输出等功能于一体，能够快速采集调查现场的疫情数据、及时反映疫情，分析疫情并报告结果，同时系统支持 GPS 数据动态采集。系统只有 10MB，对软硬件要求不高、运行稳定、便于 - 6 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 安装，对操作人员进行简单的培训即可掌握。在现场可由公共卫生医师操作本系统，快速制作出流行病学地图，能够即时看到疾病的空间分布，有助于结合其他信息迅速判断疾病的发生原因和发展趋势，划定疫源地范围，提出下一步的防控措施。基层卫生机构也可利用本系统对日常疫情信息和资料性信息进行管理和分析，若装入当地的电子地图，就可以对疾病空间分布进行可视化的显示和分析。本系统的另外一个优点是地图比例小，电子地图精度达到 1：10000，局部地区可以达到 1：2000，点击电子地图逐级放大某个区域，图标逐渐增多，可以精确地显示调查点及其附近的地标物体。一个实用的软件应该具备自我更新的功能。系统中连接的 Access 数据库属于 office 组件，安装和操作都比其他数据库简单，功能却很完备，可方便地更新和补充相关资料。只要打开系统中的 Access，新建一个资料表即可储存不同调查任务的数据，在计算和汇总时可调用数据库中的所有数据，并且做成报表或以 Excel 的格式输出。而空间数据的更新和补充只需打开对象的属性表，在相应的属性中进行更新即可。 GIS 除了管理功能，另外一个强大的功能是空间分析[11]。但对于不同的疾病，影响其分布的环境和社会因素差异很大，建立疾病空间分析数学模型须有长期的数据积累，否则难以排除混杂、偏倚和随机误差等因素影响[12]。因此，本系统中没有加入空间分析数学模型，但一旦有充足的数据并建成相对成熟的数学模型，只需要运用 Visual basic.net 将数学模型变成计算机语言后加到系统程序中，即可实现相应的空间分析和疾病预测功能。 [参考文献] [1] 戚晓鹏, 吕繁, 何武. 地理信息系统在流行病学中的应用及开发[J]. 中华流行病学杂志, 2004；25（11）: 997-999. [2]陈清,遥感和地理信息系统在流行病学中的应用,国外医学.流行病学.传染病学分册,2003；30（1）：1-3. [3] 吕丽英, 耿云峰. MapInfo GIS 应用系统二次开发技术[J]. 北京测绘，2008；2：16-19 [4] 李永红, 邓红艳, 赵敬东等. 组件式 GIS 开发的实践[J]. 计算机工程与设计 2005, 26(4): 1090-1092 [5] 杨秋霞. 基于组件式 GIS-Supermap Objects 的地理信息系统二次开发[J].哈尔滨师范大学自然科学学报 2005, 21(6): 95-97 [6]Cousens S, Smith PG, Ward H, et al Geographical distribution of variant creutzfeldt-Jakob disease in Great Britain, 1994-2000. The Lancet, 2001. 357: 1002-1007 [7] Kima DR, Ali M， Thiem VD，et al. Geographic analysis of shigellosis in Vietnam[J]. Health&Place， 2008;14(4):755-767 [8] Rafael MS, Mary Hayden ,Craig Janes, et al. A web-based multimedia spatial information system to document Aedes aegypti breeding sites and dengue fever risk along the US-Mexico border[J].Health&Place，2006. 12:715-727. [9]. Holmes JH, Lehman A , Hade E, et al. Challenges for Multilevel Health Disparities Research in a Transdisciplinary Environment Am J Prev Med,2008;35(2s):182-192 [10] 蔡乐; 何丽明; 许传志; 董峻等.昆明市城区 1998—2003 年慢性阻塞性肺病早死疾病负担的时间趋势和地理分布[J]. 中华流行病学杂志, 2007, 28(5): 457-459. [11]Robert Haining. Spatial data analysis Theory and practice [M] Cambridge Cambridge: University Press 2003.2-3 [12] 周艺彪, 姜庆五, 赵根明. 空间流行病学中的偏倚与混杂[J]. 中华流行病学杂志, 2005, 26(2): 135-139. - 7 -

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