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姚静:空间分析在公共卫生服务中的行使

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简介:姚静,英国格拉斯哥大学城市大数据钻研中央(UBDC)高级讲师、博士生导师,主要从事空间分析与优化方面的教学科研。

 

空间分析在公共卫生服务中的行使历史,最早能够追溯到1854年伦敦霍乱的爆发,那时的行家们做了各栽分析以晓畅霍乱发生的因为。Dr John Snow绘制了一幅地图,将物化亡病例、街道数据和当地的水泵新闻叠添到一首,不益看察到大片面物化亡病例分布在水泵周围。经过对当地的水源采样分析,人们发现导致霍乱的因为是当地的水源污浊。这是GIS中的叠添分析在疾病数据分析中最早的行使。

 

空间分析技术用于公共卫生服务数据的分析和建模,相关的形式主要能够分为四类。

 

第一个是空间数据追求性分析,清淡用来不益看察疾病案例的空间分布。第二个是回归分析,能够检验疾病案例和相关因素的相关,比如年纪、性别、生活环境。第三个是时间序列形式,能够展望短期疾病对医疗资源的需求。第四个是空间优化形式,主要用于医疗卫生设施的位置评价和选址。

 

空间分析技术形式的行使案例

 

第一个例子是疾病的空间分布,吾们行使非洲莫桑比克的数据,分析与艾滋病相关的健康状况的空间分布,主要考虑两个变量:一是否做了艾滋病检测;二是否采取了计划生育的办法。形式上主要行使了空间点模式分析,包括K function,spatial scan statistic和local Moran’s I三栽形式。点模式分析主要关注数据在空间上的分布是随机的、集聚的照样松散的。

 

对于K function终局的解读:倘若实际值在信任区间以上,吾们认为该分布具有荟萃表象;倘若实际值在信任区间以下是松散分布;倘若实际值在信任区间内为不隐晦,不隐晦的情况不予考虑。钻研发现上述两个变量在大片面空间尺度上都存在空间荟萃表象,分布不是随机的。

 

为了钻研荟萃的空间位置,能够选择另外两栽识别形式。最先是spatial scan statistic, 这个形式是用圆形或者椭圆形的扫描窗口沿着整个钻研区域扫描,判定窗口内的案例数是否隐晦高于或矮于窗口外的数现在。另外一个形式是片面莫兰指数,用以检测片面空间相关性。

 

第二个案例是医疗卫生设施的可达性分析,照样行使与上述案例相通的钻研区域和数据。钻研行使了三栽形式,最先基于重力模型定义一个可达性指标,分子为供(诊所)需(乡下)两边的属性,分母为距离衰减函数。

 

钻研行使诊所的属性来综相符定义它的服务程度,包括医院护士、床位数、是否存在清洁水源等。得到可达性指标后,吾们行使kernel density estimation形式生成一个不息外貌,以表现可达性在不息地理空间上的分布。末了,行使回归分析检验了可达性与Health outcome之间的相关性。钻研发现,可达性与Health outcome是隐晦相关的。

 

第三个案例是关于公共卫生服务设施选址和资源分配的题目,同样照样行使莫桑比克的数据。公共卫生服务设施的位置也是专门主要的,能够决定可达性和服务效率。钻研行使空间优化形式,模型是p-median problem (PMP)和Extended PMP。

 

在钻研区一切有53家诊所,但只有32家挑供艾滋病检测。钻研经由过程优化模型,考虑最大化可达性(最幼化添权距离和),来分析是否选择现存的32家诊所是较为相符理的?倘若必要另选诊以是替代现存的,或需新添诊所挑供艾滋病检测服务,答该如何选择?

 

优化模型主要包括三个片面:现在的函数(最幼化平均添权大作距离和),局限条件(每户人家往比来的诊所做检测)和决策变量 (某家诊所是否被选中挑供艾滋病检测)。终局外示现在挑供艾滋病检测的32个诊所保留21个的时候(将服务分配给另外的11家诊所)对现在的函数值的挑高是最大的,即能够最大程度上缩短平均大作距离。

 

倘若保留现在的32个艾滋病检测诊所,新添诊所挑供检测服务的时候对大作距离会有什么影响?钻研发现,新添数目较少的时候,新闻动态诊所的增补对现在的函数值的降矮有专门清晰的作用,随着新添数目的增补,该影响逐渐降低,在增补到第19个诊所的时候就达到最优。

 

疾病建模的相关题目

 

第一是现有钻研更关心空间分析技术,但相关的周围专科知识是更主要的。只有晓畅详细疾病发生的机理,才能做出精确的数据分析和得到有意义的发现。

 

第二是数据的不确定性。传十足计形式涉及到的样本是经由过程必定采样形式得到的,因此统计分析的终局能够从样本推广到母体。大数据比如外交数据是自采样的,由此得到的结论是否正当母体这是存疑的。

 

三是分析形式的题目。迥异分析形式针对同样的数据会展现迥异的终局。这涉及到迥异的分析形式,但倘若钻研人员不清新空间过程/表象的内心,较难选择正当的分析形式,从而得到有意义的终局。以是现在学术界在强调开源,数据和形式都开源,钻研要有可复制性,公开钻研形式,以供读者探究该形式是否相符数据自己相关的机理,这是很主要的。

 

与新冠病毒建模相关的一些题目

 

一是确诊和物化亡数据都未必间滞后性。数据检测和终局公布存在时间差。并且检测技术也在不息更新转折,检测时间不息削减,这就请求钻研者晓畅数据的采集和处理过程。

 

二是在面对大周围流走病,当局必要做实时决策,但是科研在很大程度上较难已足实时的需求。做科学钻研的清淡步骤是文献浏览,数据采集和分析,倘若投期刊要还要经过几个月的同走评审,在这之后,科研收获才能对外发布。科研终局发布存在时间周期。怎样让科学钻研已足实时决策的需求,这对于吾们是一个挑衅。

 

末了是详细的数据与幼我隐私的相关。现在行使新的技术办法追踪幼我实时位置专门方面,这对疾病的防控有清晰效率。但也涉及到幼我隐私珍惜的题目,现在在西方国家实走比较难得。

 

编辑:李碧莹

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