地理信息系统及其在结核病防治工作的应用前景.doc

地理信息系统及其在结核病防治工作的应用前景广东省东莞市慢性病防治院（523008） 邓斌在结核病防治领域，绝大多数数据资料具有空间属性信息特征，它们需要用来反映结核病在不同空间、时间、人群中的动态分布特征及影响因素，达到揭示结核病的发生、发展、浒和控制与地理环境因素的复杂关系。这些数据信息需要从位置信息、非位置信息（属性性质）和时间信息三方面予以实时描述、监测、采集、管理、检索、分析与决策。然而传统的分析方法均是建立在一维线性基础之上，它们不能充分挖掘数据本身所具有的深刻内涵，造成信息资源浪费。因此，引入与之相适应的信息系统(Information System,IS)及先进分析方法实属非常必要。通常认为地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是在计算机硬件支撑下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相适应的属性数据，并回答用户问题等主要任务的计算机系统。将地理信息系统应用于结核病防治领域，使用先进的地理数据分析方法和软件，是信息时代的客观要求，它将全面提升我国结核病防治工作水平，具有划时代的意义。一、 地理信息系统概述地理信息系统（GIS）是一项专门对地理数据及其相关数据进行处理的计算机应用技术，它允许加工空间数据成为信息处理的理想工具，它是一门与地理学、地图学、摄影测量学、遥感技术、数学和统计学、信息学、人工智能、计算机科学以及一切与处理和分析窨数据有关学科紧密联系的综合性学科。有关它的定义，不同应用领域、不同专业有不同理解。通常有4种不同定义：面向功能的定义：GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统。面向应用的定义：根据GIS应用领域不同，GIS分为各类应用系统，例如：土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统。工具箱工作方式：GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具集合。基于数据库的定义：GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询。结核病地理信息系统（TBGIS）是结核病流行病学发展到一定时期的必然产物，它是与结核病学、流行病学、地理学、计算机科学、信息学、疾病生态学、概率统计学、气象学、社会学、管理学、生物学、生物地理统计学等学科息息相关的综合性学科，它不同于一般的数据库系统，通过TBGIS的建立达到及时了解结核病的“三间”分布（空间、人群、时间）特征，了解结核病的流行规律，用空间分析方法分析与特定因素的联系为控制结核病提供强有力的工具，然而至今对于TBGIS的应用研究未风报 ，因此开展出我国自己的具有知识产权的TBGIS软件是结核病防治工作中的一项重要任务。二、 地理信息系统的应用领域地理信息系统目前已广泛应用于各领域，主要应用于资源清查、城乡规划、灾害监测、土地调查、环境管理、城市管理、作战指挥、宏观决策等领域。近年来在医学领域已开始应用，如：中国科学院地理研究所开发的SARS地理信息系统获国家科技成果奖；北京市的公共卫生地理信息系统；2004年在意大利召开的医师会议通过了一个地理信息系统技术，它是由全球气候环境数据、卫生遥感数据、疾病流行数据等部分结合而成的一项关于建立全球性的由健康工作者和地理科学家合作的计算机网络模型，以改善现有的血吸牌及螺丝介导性疾病控制程序；由巴西卫生部门提供的行政数据建立的医疗流向及特性管理信息系统，该系统可以方便地进行卫生需求判定和计划、质量评价和流行病学研究。三、 地理信息系统的组成及功能地理信息系统主要由四部分组成：计算机硬件系统；计算机软件系统；地理和空间数据库和系统开发与管理；使用人员。地理空间数据的实质是以地球表面为参照空间，描述自然社会和人文经济景观、疾病及健康事件的数据，主要包括数字、文字、图形、图象和表格等。地理信息系统的功能包括：数据采集与输入；数据编辑与分析；数据存储与管理；空间查询与分析：它主要包括数据操作运算、数据查询检索与数据综合分析。综合分析主要包括信息测量、属性分析、统计分析、二维模型分析、三维模型分析及多要素综合分析；数据显示与输出：GIS可以输出全要素地图，分层输出各种专题图、各类统计图、图表及数据。四、 结核病控制的地理信息数据的特征及要求结核病的发生、发展及流行实际上是一种空间现象，因此具有相互作用和扩散现象，其有关数据应是建立在空间属性上。结核病控制领域的地理信息数据具有以下特征及要求：对地理坐标精度要求不高，主要注重宏观分析决策，评价及预测等，主要表现为二维数据，如某地（乡、镇、区、单位）传源病例分布，当然也可以三维形式，如结核病流行地质趋势面分析。与传播因素有关的地理要素，如空气湿度、温度、人口聚集度，可以纳入属性描述与分析之中，可以评估其与传染病流行程度的空间相关性、比较空间异质性、建立时空预测模型等。同样适应于社会地理要素的分析，如经济状况等。疾病分布与行政地区、地理分布不致。需要对指标取值进行变量变换。综合指标较多需要进行多因素综合分析。大多需要进行统计学处理，由于传统的统计方法的空间局限性，必然要要引入空间统计学方法。实时性，大多数情况下需要对有关信息进行实时采集录入、分析、决策，提高了疾病控制的快速反应能力，以便能及时采取有效干预措施解决防治工作中出现的新问题。除一般概率统计模块，必要时引入灰色系统模块、模糊系统模块。五、 目前已有的一般地理信息系统软件国内主要有：中国地质大学的MAP GIS、北京大学的City Star、武汉大学的Geostar、中国林业科学院的VIEWGIS等，国际上则有ARC/INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINFO、ERDAS、Microstation、SICAD、IGDS/MRS、SAS/GRAPH Sotfware等。然而一般GIS系统存在不足之处：对数据的分析多为描述性的，缺乏更深入的统计推断。统计分析模块功能能相对较弱，难以满足结核病控制领域的要求，针对性、可普及性、可操作性难以达到有关要求。一般的统计分析系统存在如下不足：对属性数据的存储形式是一般字段形式，无法体现地理信息属性，无法以直观感觉的形式展现信息所具有的内涵，数据挖掘能力弱。对于地理数据相互所具有的约束，比如某某区域的坐标应该在某范围之内，或者两条线之间不应该相交，以字段形式存储的文件不容易发现问题，而以GIS文件的格式存储可以减少和避免发生该种错误。无法根据地理数据特有的属性进行一定的分析，如叠加分析、缓冲区分析。六、 结核病地理信息系统在结核病控制领域的应用举例（1）TBGIS与DNA指纹技术结合，应用于结核病传播与暴发的调查，追踪传染源。（2）利用TBGIS的统计模块的窨统计分析功能探索地理环境因素与结核病流行的相关性。（3）利用TBGIS进行结核耐药监测，探索耐药状况的地理分布规律。总之，结核病地理信息系统在结核病防治工作中具有广泛的应用前景，然而开发TBGIS是一项十分复杂而艰巨的系统工程，它要求多部门紧密配合。参考文献：1、 吴信才，地理信息系统原理与方法，北京：电子工业出版社，2002：1192、 周国法，生物地理统计学，北京：科学出版社，1998：121103、 Malone JB,Bergquist Nr,Huh OK,et al,A global network for the control of snail-borne disease using satellite surveillance and geographic information systems J.Acta Trop,2001,79(1)7-124、 De Mello PS,Almeida RM,Pereira WC,A Computerised information system for the analysis of hospital admission flow and Characteristics J.Int J Med Inf,2001.61(1):11-205、 吴信才，地理信息系统的基本技术与发展动态J。地球科学，1998，23（4）：7136、 Linehold A M,Rossi R E,Kemp W P.1993.Geostatistics and geographical information Systems in applied insect ecology.Annu.Kev.Entomlo,38:303-3077、 李群，王晓萌，何海波，等，浙江省结核病耐药监测研究报告.中华结