傳染病信息管理及預警GIS系統(tǒng)建設方案

傳染病信息管理及預警GIS系統(tǒng)建設方案XXXXX有限公司二○○九年三月目錄 PAGE11背景介紹現狀分析近年來人類面對全球傳染病流行的嚴峻現實：新傳染病不斷出現、舊傳染病的重新肆虐以及人為造成的傳染病發(fā)生和流行。所以傳染病疾病監(jiān)測及信息管理信息化勢在必行。XX市加強公共衛(wèi)生體系建設三年行動計劃中要求由市衛(wèi)生局信息中心牽頭，會同相關部門和各區(qū)縣在充分利用已有資源和信息化建設成果的基礎上，建成相互關聯、資源共享的人口信息、衛(wèi)生資源、醫(yī)療服務、疾病監(jiān)測、衛(wèi)生監(jiān)督、醫(yī)學情報等六大數據庫。因此成立社區(qū)衛(wèi)生管理中心負責組織、協(xié)調、領導、指導對社區(qū)衛(wèi)生服務中心的管理工作，通過推進醫(yī)療機構信息化建設，提升醫(yī)療服務質量和效率，實現信息共享是提高辦醫(yī)質量和效率的有效抓手。XX區(qū)率先成立社區(qū)衛(wèi)生管理中心，負責組織、協(xié)調、領導、指導社區(qū)衛(wèi)生服務中心的各項工作。并且建設了XX區(qū)區(qū)域衛(wèi)生信息化整合平臺，實現區(qū)內居民多種衛(wèi)生信息的共享整合。正在建設的XX區(qū)傳染病信息系統(tǒng)也將國家直報系統(tǒng)的疫情數據落地到XX區(qū)區(qū)域信息平臺。各類數據的整合為GIS數據展示和分析各類數據提供了基礎。近年來GIS技術在公共衛(wèi)生領域的數據分析、疾病監(jiān)測及預警、各種應急方案的制定實施以及利用空間統(tǒng)計學方法進行深入研究等方面得到了廣泛的應用和發(fā)展。隨著XX區(qū)各類醫(yī)療信息的整合，采用GIS技術、空間統(tǒng)計學原理、統(tǒng)計分析技術等技術和原理，建設科學先進的XX疫情分布監(jiān)測、疫情動態(tài)變化以及疫情預警等各種GIS展示和分析平臺，已經成為越來越迫切的需求。完善的GIS展示和分析平臺將使疾控中心等管理部門能夠更直觀的了解當前全區(qū)的疫情分布狀況、疫情動態(tài)變化情況、疫情報警情況，從而為更科學地制定預防控制措施提供支持。GIS平臺介紹GIS是地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）的縮寫。它是為特定應用目標建立的空間信息系統(tǒng)。是在計算機硬件、軟件及網絡等支持下，對有關空間數據進行預處理、輸入、存貯、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用的技術系統(tǒng)。通過GIS系統(tǒng)，能直觀、明確地顯示地理實體的具體地點位置以及周圍環(huán)境（交通、資源等）的情況；能夠幫助用戶分析、查詢大量數據信息并直觀的在地圖方式顯示結果；能將傳統(tǒng)的數據帶入直觀的可視化空間，彌補MIS系統(tǒng)中分析數據的局限性，使得管理者對各個方面的情況有一個全面直觀的了解，統(tǒng)籌安排，大大提高了現代化管理水平。ArcGIS是美國ESRI（EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.）公司集近40年GIS研發(fā)之經驗，奉獻給用戶的一套從低到高、可無縫擴展的GIS平臺系列產品。ArcGIS產品建立在工業(yè)標準之上，不但功能強大、使用方便，而且界面友好，可以滿足不同層次的用戶需求。美國ESRI（EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.）公司成立于1969年，是全球最大的地理信息系統(tǒng)（GIS）技術提供商。作為GIS的拓荒者及當今GIS技術的領導者，一直致力于為全球各行各業(yè)的用戶提供先進的GIS技術和全面的GIS解決方案。功能強大在GIS領域，ArcGIS一直以具有強大的空間分析和空間數據處理功能著稱。其獨特的空間數據模型及空間分析等功能，使得基于ArcGIS構建的應用系統(tǒng)為相關部門和領導提供了科學的計算結果和決策依據。ArcGIS產品是目前世界上最為領先的GIS產品，全球有100多個國家在使用各個級別的ArcGIS產品，產品具有完善的系統(tǒng)架構，豐富的GIS功能，為各行各業(yè)的用戶提供了全面的解決方案。ArcGIS能夠支持超大數據量的存儲和用戶對響應效率的需求，并且在全球范圍內真正擁有TB級數據存儲的實例，美國地調局，國家影像局，國土安全部都使用ArcGIS產品管理超過上百TB的基礎地理數據，中國的國家基礎地理信息中心，各個地方基礎地理信息中心，各級測繪局，各級國土局都在采用ArcGIS的存儲方案管理上百GB到幾十TB的空間數據。ArcGIS支持最多的數據格式，并且全球幾乎所有的GIS軟件都支持ArcGIS的數據格式，我國各級測繪部門發(fā)布的GIS數據都是采用ArcGIS的格式，ArcGIS的shp和E00數據格式已經成為事實上的數據標準。ArcGIS主要特性有：可伸縮性由于ArcGIS系列產品具備相同的核心技術，這就為系統(tǒng)資源的共享、系統(tǒng)的無縫升級、數據和應用功能的平滑移植提供了有力的保障。這樣用戶可以根據不同應用階段的需求，統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施，從而充分地保護前期資金投資和工作投入，保證系統(tǒng)的分步實施不會因為平臺的提升和系統(tǒng)規(guī)模及功能需求的擴展而陷入兩難的境地，避免了系統(tǒng)“升級即重建”的尷尬，使構建的系統(tǒng)從整體上具有極大的延展性和靈活性。ArcGIS的可伸縮性還表現在它不但可以配置在一個獨立的桌面系統(tǒng)上，還可以在互聯網上進行部署。使更多用戶獲得定位、可視化、空間分析以及決策等功能。標準、開放和互操作性作為最大的GIS技術提供商，ESRI始終遵循國際通用標準，其產品建立在一系列行業(yè)標準和開放的IT技術基礎之上。一直以來，ESRI在不斷引領全球GIS發(fā)展潮流。ArcGIS的先進性、開放性和標準性，保證了基于其所構建的應用系統(tǒng)的技術先進、標準開放和可持續(xù)發(fā)展。技術成熟、安全穩(wěn)定平臺軟件是系統(tǒng)的基礎，GIS平臺的安全穩(wěn)定直接決定著整個系統(tǒng)工程的穩(wěn)定性。ESRI公司作為全球最大的GIS技術提供商，從事GIS理論研究、產品開發(fā)以及應用拓展三十余年，在全球擁有數以百萬計的用戶群體，其產品經歷了數十年的應用考驗，技術成熟，成功范例多，穩(wěn)定性強。操作簡便、易于開發(fā)全新的ArcGIS系列軟件不僅有著完善的可擴展的體系結構，而且在保留原來強大功能的基礎上，界面風格更加簡單友好，易于使用。同時ArcGIS具有公共組件庫，詳盡的文檔和例子代碼，使開發(fā)ArcGIS變得異常簡單。建設原則設計先進、規(guī)范接口本項目設計的XX區(qū)傳染病信息管理及預警GIS平臺，借鑒國內外的先進技術和方法，系統(tǒng)的設計需要考慮到先進性和前瞻性。系統(tǒng)建設在遵循國家有關標準規(guī)范和技術發(fā)展方向的前提下，進行總體規(guī)劃和標準體系建設，然后在總體規(guī)劃和標準體系的指導與約束下分步實施。要充分考慮與已建系統(tǒng)、外部系統(tǒng)之間的數據交換和信息共享，設計好與這些系統(tǒng)的信息接口，開放并且易于集成。安全管理、可靠運行系統(tǒng)應具有安全管理機制來保障系統(tǒng)及資料的安全。在技術上，采用嚴格的安全措施，確保系統(tǒng)的可靠性、保密性和數據的一致性，充分考慮開發(fā)及使用過程中的網絡安全、系統(tǒng)安全、用戶安全、應用程序安全、數據安全，以保證系統(tǒng)的可靠運行。使用簡單、便于維護本項目設計應做到界面友好清晰，使用簡單易學；同時結構要清楚合理，具備安裝方便、配置方便等特點，系統(tǒng)應提供簡單易用的維護管理工具。技術成熟、便于擴展本項目設計應采用國際上成熟的流行開發(fā)技術，以業(yè)務需求為導向，構建一個安全、可靠、穩(wěn)定的應用決策平臺。同時項目設計需要兼顧未來XX區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的其他GIS應用，便于后期的功能擴展。總體規(guī)劃總體框架圖XX區(qū)區(qū)域醫(yī)療整合平臺總體框架圖XX區(qū)區(qū)域醫(yī)療整合平臺以XX區(qū)衛(wèi)生數據中心的建設為核心，逐步建立和完善區(qū)域醫(yī)療信息整合共享體系和社區(qū)衛(wèi)生服務體系。本項目基于該平臺所整理的疾病控制業(yè)務數據集進行深層次利用，輔助用戶針對XX區(qū)疾病預防和控制進行決策。GIS架構XX區(qū)傳染病信息管理及預警GIS系統(tǒng)架構圖本項目依托XX區(qū)區(qū)域醫(yī)療信息整合平臺，采用B/S架構以滿足用戶的使用需求。在軟件的體系結構上，系統(tǒng)采用目前GIS業(yè)界較流行的3層軟件體系架構（Three-TierSoftwareArchitecture），將整個系統(tǒng)結構劃分為數據層、業(yè)務邏輯層和表現層。體系結構數據層數據平臺位于整個系統(tǒng)的最底部，采用ShapeFile本地文件或統(tǒng)一的關系型數據庫進行存儲和管理。數據層存儲的數據來源于兩部分，一是提供給GIS應用的地圖數據，另外就是作為業(yè)務支持的業(yè)務數據庫。通過XX區(qū)域醫(yī)療信息整合平臺的建設，業(yè)務數據庫將不僅包括健康檔案數據，還會整合居民的診療信息及從疾控、公衛(wèi)、婦幼、衛(wèi)監(jiān)等條線來的信息，為GIS展示提供廣闊的數據基礎。通過上層的業(yè)務邏輯層向表現層提供高級的綜合信息服務和決策支持信息。由于數據層綜合存儲了各種來源和用途的業(yè)務數據和決策支持信息，同時數據平臺層所提供的數據還是經過了標準化、規(guī)格化的整合數據，所以不但可以打破信息孤島，而且可以實現信息的跨部門、跨業(yè)務、跨地區(qū)和跨時間的橫向和縱向信息整合的功能。業(yè)務邏輯層業(yè)務邏輯層位于數據層之上，提供了一系列的功能獨特的組件，實現對數據層的管理和根據業(yè)務規(guī)則的數據分析，向表現層提供各種數據請求服務。業(yè)務邏輯層將各種應用操作及分析機進行封裝，形成功能相對獨立，具有完好的封裝性的功能組件，供表現層調用。在業(yè)務邏輯層中，根據各功能組件的功能分工，設計不同的功能組件。表現層表現層位于整個系統(tǒng)的最上層，為系統(tǒng)的最終用戶提供服務，是用戶使用本系統(tǒng)的界面接口。它通過用戶界面收集用戶的輸入信息，然后向服務器端發(fā)送請求。服務器端根據需要發(fā)來的請求，調用相應的業(yè)務邏輯組件處理用戶的請求，然后向用戶顯示請求的結果。所有的地圖表現界面、文本、報表等業(yè)務信息都兼顧用戶的計算機使用習慣及專業(yè)應用要求。建設目標總體目標建立一個集成衛(wèi)生綜合查詢、病例地址匹配、疫情監(jiān)測、疫情動態(tài)變化、疫情預警等多功能的綜合平臺；建立一個集GIS技術和統(tǒng)計學方法為一體的綜合數據分析和展現平臺。為疾病的預防控制提供輔助支持。具體目標構建XX區(qū)傳染病管理及預警GIS展示基礎平臺，實現基礎GIS功能，包括地圖基本操作、地圖量算、圖層控制和地圖導出；在業(yè)務上通過空間查詢、疫情分布監(jiān)測、密度分析以及疫情動態(tài)變化等功能展示傳染病的動態(tài)分布及變化情況，為分析傳染病空間聚集性及預測傳染病發(fā)病趨勢提供輔助支持；與XX區(qū)傳染病信息系統(tǒng)預警結果進行關聯，通過GIS實時預警各監(jiān)測點的異常情況。數據管理XX區(qū)傳染病信息管理及預警系統(tǒng)的數據主要分為三部分：地理數據、業(yè)務數據和病例抵制匹配。地理數據地理數據情況地理數據比例尺：1：500需使用的基礎地理數據圖層：學校、道路、河流、綠地、建筑、周邊區(qū)縣需與業(yè)務結合的主要數據圖層：傳染病上報醫(yī)院點圖層、行政區(qū)劃街道面圖層需編輯制作的地理數據：學校圖層傳染病上報醫(yī)院點圖層地理數據存儲及管理本項目擬采用ArcGIS平臺，基于關系型數據庫的方式對地圖數據進行管理，在ArcGIS中的產品為ArcSDE，在現有的ArcGIS產品線中，已將ArcSDE整合入了ArcGISServer。ArcSDE與后端的數據庫服務器一起構成空間數據庫。ArcSDE是一個在多種關系型數據庫管理系統(tǒng)中管理地理信息的高級空間數據服務器，是一個位于ArcGIS其它軟件產品和關系型數據庫之間的數據服務器。它是geodatabase（空間數據庫）應用程序操縱geodatabase的一個通道，并且讓geodatabase能夠在關系數據庫中準確地表達。Geodatabase應用軟件提供高級的數據處理功能，而ArcSDE保證了在多種DBMS體系中有效地存儲和訪問數據。ArcSDE為用戶提供大型空間數據庫支持，并且支持多用戶編輯。ArcSDE可以支持海量的空間數據庫和任意數量的用戶，直至DBMS的上限。業(yè)務數據本項目業(yè)務數據將來源于XX區(qū)域醫(yī)療信息平臺的數據中心，主要涵蓋在XX區(qū)衛(wèi)生數據中心中保存的健康檔案、診療信息本次是否包括及從國家直報系統(tǒng)落地到XX區(qū)的疫情數據和XX區(qū)傳染病管理系統(tǒng)中的一些傳染病監(jiān)測預警信息。本次是否包括病例地址匹配病例地址匹配是地理數據和業(yè)務數據關聯的重要途徑，通過獲取病例的居住地址信息并進行空間定位，查看其在地圖上的具體地理位置。需要完成以下兩方面的工作：定位數據條件：為了保證病例地址定位的準確性和匹配度，以及后續(xù)疫情動態(tài)變化展示等功能的需要，必須有標準格式的病例地址數據及全面精確的空間地理數據的支持。病例地址格式標準：XX街道（鎮(zhèn)）XX路XX號（弄）地理數據要求：道路圖層中每條道路均有左、右兩端門牌號信息。匹配算法：將病例地址數據中的道路名稱和門牌號信息提取出來后，與地理數據中道路圖層進行匹配，在假設一條道路上的門牌號平均分配的原則下，利用道路兩邊端點的坐標信息計算出病例地址的坐標，并將其定位到地圖上。病例地址匹配示意圖系統(tǒng)主要功能基本功能基本功能主要是對地圖窗口的內容進行有關操作。主要涵蓋以下內容：地圖基本操作地圖基本操作提供給用戶方便的對地圖進行瀏覽的各項功能。包括地圖的放大、縮小、漫游、全景、前一視圖、后一視圖、地圖放大鏡和圖例功能。地圖縮放：包括地圖放大和縮小，實現方式可是拉框縮放或任意點縮放。地圖漫游：拖動地圖到目標范圍或者點擊“方向箭頭”圖標移動地圖范圍。地圖全景：將地圖范圍調整為顯示整個XX區(qū)。地圖瀏覽歷史：前一視圖、后一視圖功能可查看地圖歷史瀏覽范圍。地圖放大鏡：選擇放大鏡按鈕后，通過拖拽放大鏡的位置，查看放大鏡中心區(qū)域的詳細信息，并可通過改變左下角的數字來改變放大鏡的放大倍率。圖例：顯示圖形區(qū)域中各個地理圖層的符號標識說明，有助于用戶識別地圖所表達的內容。在地圖顯示專題圖的情況下，點擊此按鈕將顯示專題圖的圖例信息。地圖量算提供功能為用戶指定的任意多個點進行折線距離量算；同時可針對任意選定的區(qū)域（多邊形）面積進行面積和周長的量算操作。距離量算示意圖面積量算示意圖圖層控制通過圖層設置，靈活地控制當前地圖窗口中的圖層的疊加順序、可見性等信息，查詢到相關醫(yī)療機構、道路、街道、河流、綠地等分類信息在地圖上的位置，在地圖上清晰直觀展示各圖層的分布情況。地圖導出用戶可對不同狀態(tài)下的地圖（如生成的各類專題圖）導出成圖片格式，以備查看或打印。導出格式包括JPG、BMP、GIF和PNG四種。地圖導出示意圖空間分析空間查詢空間查詢是空間分析的基礎，是基于地理對象位置的操作去獲取其相應的屬性信息。通過空間查詢，用戶可獲得地圖上不同圖層的各類信息。6.2.1.1點擊查詢點擊查詢是空間查詢最常用的方式。通過點擊查詢獲取醫(yī)院和學校圖層的基礎信息。醫(yī)院圖層基礎信息：醫(yī)療機構名稱、地址、電話；學校圖層基礎信息：學校名稱、地址、電話。點擊查詢示意圖6.2.1.2資源框選查詢疫情報告后，可通過拉框查詢發(fā)病地址附近的醫(yī)療資源，如二級醫(yī)院、社區(qū)衛(wèi)生服務中心、社區(qū)衛(wèi)生服務站。資源框選查詢示意圖緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析幫助了解單個或多個病例一定距離的影響范圍。實現方式可以是以病例為圓心，通過填入的半徑距離，畫出病例的影響范圍。病例影響范圍示意圖疫情分布監(jiān)測XX區(qū)傳染病信息系統(tǒng)整理了XX區(qū)自采用中國疾病預防控制中心傳染病報告系統(tǒng)以來的法定傳染?。òㄊ肿憧诓〉萖X市規(guī)定傳報的疾?。┑膱蟾姘l(fā)病數據。報告系統(tǒng)中的信息項包括：報告單位、發(fā)病時間、發(fā)病地點、病情種類（甲、乙、丙、其它類），傳播途徑（呼吸道、消化道、血液、蟲媒等）、患者信息（年齡、性別、民族、戶籍、職業(yè)、現住詳細地址、就讀學校等）、實驗室診斷情況等。GIS系統(tǒng)將整合利用XX區(qū)傳染病信息系統(tǒng)中的數據，分析各類疫情的分布狀況。進而輔助用戶查看某類疫情是否有短時間發(fā)病增多情況，起到提前警示作用。疫情基于上報醫(yī)院分布示意圖疫情基于街道分布示意圖密度分析空間密度分析用于分析離散的病人分布在空間上（居住地址）的聚集性。用戶根據某段時間疫情發(fā)病離散空間點數據，判斷疫情在空間上的分布是一種隨機的分布還是具有某種聚集性。密度分析可表現疫情兩個方面信息：發(fā)病數量和空間分布位置。密度分析示意圖同時針對每一個點也可更精確的定位到比較小的地域范圍，或直接查找到指定病人的發(fā)病地點，如下圖。精確定位示意圖疫情動態(tài)變化監(jiān)測通過監(jiān)測一段時間傳染病發(fā)病的變化情況，分析傳染病的分布狀況及變化趨勢，及時發(fā)現潛在的某類疾病的暴發(fā)或流行。實現方式：時間段按日（或月）統(tǒng)計，計算出該時間段內每日（或月）上報的病例個案信息，分別制作每日（或月）病例分布狀態(tài)圖（病例的居住地址與地理數據進行匹配并顯示在地圖上），并按日（或）進行播放，以便從地圖上直觀觀察某段時間傳染病的分布狀況及變化趨勢?；谛室蛩?，一次播放動態(tài)分布圖不宜過多。以下圖示假設是手足口病患兒一段時間的發(fā)病變化情況。由動態(tài)變化圖可以看出，3月份手足口病的病例數快速增多，已有暴發(fā)的趨勢，這個時期應當加強手足口病的預防和控制，5月份已經集中在幾個街道暴發(fā)。XX年1月份手足口病分布圖XX年2月份手足口病分布圖XX年3月份手足口病分布圖XX年4月份手足口病分布圖XX年5月份手足口病分布圖疫情預警XX區(qū)傳染病信息系統(tǒng)采用移動百分位數法的基本原理，根據既往的同期（近2年）歷史周期的癥狀病例數（采用加權的方法盡量排除爆發(fā)疫情對周期歷史發(fā)病水平的影響），通過移動計算百分位數的方法，觀察每天為單位移動的周期發(fā)病水平，并同步移動計算歷史同期各百分位數，確定預警閾值。實現動態(tài)自動預警。GIS系統(tǒng)將與XX區(qū)傳染病信息系統(tǒng)預警結果進行關聯，實時表達各監(jiān)測點的異常報警情況。當日異常情況預警GI