移动GIS在传染病防控方面的应用——以COVID-19为例

胡 盼，何 艺，刘 韬，黄铁军，何 超

(1.湖北省航测遥感院, 湖北 武汉 430074；
2.湖北省测绘工程院，湖北 武汉 430074；
3.武汉市交通发展战略研究院，湖北 武汉 430017)

移动GIS是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统，是继桌面GIS、WebGIS之后又一新的技术热点。移动定位、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求，移动GIS就是其中最核心的部分，使得各种基于位置的应用层出不穷[1]。移动GIS是综合GIS与GPS及无线互联网三者的一体化技术，是移动通信技术与地理信息技术相结合的产物，通常由无线通信网络、移动终端设备、地理应用服务器及地理数据库组成[2]。在新发传染病不断出现的当今，应用GIS可以分析流行病学涉及的空间数据，分析疾病随区域的分布和变化，研究致病因子及有关影响因子，从而在预测预警、防控措施及其效果评价等方面提供决策依据[3]。本文旨在探讨移动GIS在传染病防控中的应用。

1.1 移动GIS的组成

移动GIS主要由移动终端设备、无线通信网络、地理应用服务器及空间数据库组成[2]。

(1)移动GIS终端设备必须是便携、低耗的,适合于地理应用,并且可以用来快速、精确定位和地理识别的设备[4]。用户通过该终端向远程的地理信息服务器发送服务请求，然后接收服务器传送的计算结果并显示出来[5]。全面普及且功能强大的智能手机已变为用户的第一选择。

(2)无线通信网络是连接用户终端和应用服务器的纽带，它将用户的需求无线传输给地理信息应用服务器，再将服务器的分析结果传输给用户终端[6]。移动GIS的无线通信网络方式由从20世纪90年代前期移动GIS刚形成时的个人移动电台，到基于蜂窝通信的GSM、GPRS、CDMA以及现如今广泛使用的4G通信技术。

(3)地理应用服务器为移动GIS用户提供大范围的地理服务及潜在的空间分析和查询操作服务[7]。应具备以下功能：数据的整理和存储功能、地理信息空间查询和分析功能、图形和属性查询功能，以及强计算能力和处理超大量访问请求的能力；
数据更新功能，及时向移动环境中的客户提供动态数据；
可连接空间数据库，对海量数据进行存储和管理[8]。

(4)移动空间数据库是移动GIS的数据存储中心，且能对数据进行管理，为移动应用提供各种空间位置数据，是地理应用服务器实现地理信息服务的数据来源[2]。移动空间数据库使得移动终端设备可以与多种数据源进行交互，从而屏蔽固定网络环境的差异，优化查询条件[9]。

1.2 移动GIS的特点

移动GIS包含传统GIS的数据采集、整理、储存、查询、空间分析和结果展示等常规功能，同时具有以下几个特点：

(1)移动性。由于移动GIS是运行在各类移动终端设备上，客户端借助于无线通信技术与服务器端交互，使得用户无论在何时何地(前提是有无线运营商提供服务)都能获取空间信息服务。

(2)客户端多样性。移动GIS客户端包括嵌入了GPS芯片或北斗芯片等有定位功能的室外移动终端设备，也包括室内终端设备(室内设备通常用于管理系统)，其可供选择的范围非常广泛。既可以是拥有强大数学计算能力的电脑，也可以是屏幕较小、功能受限的各类移动计算终端，如PDA、移动电话等，甚至可以是专用的GIS嵌入设备，这决定了移动GIS应该是一个开放的可伸缩的平台[10]。

(3)服务实时性。移动GIS最大的特点就是在各种导航定位设备的支持下，在移动的过程中，不受限制地把采集到的相关信息及时处理并发布给用户[11]。

(4)数据资源分散、多样性。移动GIS运行平台建立于无线互联网技术之上，极大地拓展了其应用范围。由于移动用户的位置是不断变化的，移动用户需要的信息也是多种多样的，这就需要系统支持不同的传输方式，任何单一的数据源都无法满足所有的移动数据请求[12]。

(5)信息载体的多样性。在移动GIS中，用户与服务器、用户与用户之间的交互方式呈多样化，如图像、文本、语音、视频及定位信息服务等。

GIS技术的逐渐成长为传染病的防控和科学研究指出了新的道路。历史上，很早已将该地图用到该领域中，通过进行数据管理分析，获得大量数据与信息[3]。1854年英国霍乱大流行，那个时代医学水平尚不发达，主流观点认为霍乱是通过空气传播的。英国医生约翰·斯诺(John Snow，1813—1858年)认为霍乱很有可能是通过饮用水传播。他通过各种方法获取到病亡者的住址，并在地图上标出死于霍乱之人的位置，通过分析后将传染源锁定在布劳德大街的公用水井上，因为通过地图很明显发现病亡者数量和分布以水井为中心扩散开来。这便是历史上赫赫有名的“斯诺的霍乱地图”。GIS在传染病防控中主要用于疫情监测预警、疫情分析、突发公共卫生事件应对、管理与决策研究等。相对于传统GIS，移动GIS在传染病防控中无疑具有更大的优势。在本次新冠肺炎疫情防控中，移动GIS的作用得到了充分的体现。

2.1 疫情监测及分析

移动GIS应用于流行病学调查和疫情监测中，可以显示流行病空间位置分布与实时动态变化情况。传统GIS用于传染病防控中，用户主要为政府工作人员和流行病学专家。随着智能手机的全面普及，广大居民都可以成为用户。疫情成果发布后几乎能覆盖全体国民，对“群防群控”起到了很大的推动作用。开发者通过官方发布的疫情数据制作各种专题地图，广大居民在保持网络畅通的情况下随时随地打开手机就能看到实时疫情地图与疫情动态变化情况(如图1所示)。有的开发者还发布了小区疫情地图，可帮助用户实时查看自己周围小区感染情况，规避感染风险。同时流行病学调查人员也可以利用移动GIS快速采集、上传疫情相关信息。卫生防疫专家借助GIS的显示和分析功能，评估疫区的疫情发展情况，利用各种空间分析功能，及时锁定最有可能的传染源；
同时尽快隔离牵涉到的人员，并封锁危险系数较高的区域。在本次疫情防控中，各地政府根据自身疫情发展情况，先后采取了坚决、果断的防疫措施。

图1 某开发者发布的疫情地图

2.2 助力感染者识别和隔离

“四早”(早发现、早报告、早隔离、早治疗)是传染病防控的重要手段。在还没有新冠肺炎特效药之前，做到“四早”，是防控新冠肺炎疫情的最好办法。暴露史和接触史是早期发现传染病患者和感染者的重要信息[13]，通过调取手机用户一段时间的位置信息，获取其行动轨迹可以辅助研判其是否有暴露史和接触史，可作为是否需要隔离观察的依据之一。此次疫情防控中，各地纷纷推出的“健康码”也是移动GIS的一种应用(如图2所示)。“健康码”以真实数据为基础，由市民通过手机终端自行网上申报健康状况，经过位置信息等大数据比对，判定市民的风险等级，生成属于个人的二维码作为个人在当地出入通行的一个电子凭证，大大减轻了疫情防控期间入户排查及卡口检查的工作量。

图2 健康码

随着我国经济的不断增长和科技的不断进步，GIS的运用更为广泛，已成为传染病控制的重要组成部分[14]。移动互联和GIS开始进入生活的各个层面，GIS的社会化时代已经到来[15]。移动GIS可为用户及管理者提供随时随地的位置信息服务，作为移动终端设备的智能手机普及率也越来越高。得益于移动GIS的移动性、服务实时性，可以为传染病防控带来很大帮助。未来随着技术的发展，可以考虑在疫情防控期间，利用各种手机应用程序，获取用户位置信息，建立移动对象数据库用于防控。通过每个移动对象(人)的运动轨迹，结合大数据分析筛选高危人群。当然，其中涉及的法律和海量数据处理技术问题还需要进一步研究。

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