Гео-информационные системы и эпидемии гриппа

Введение

Современные гео-информационные системы (ГИС) в эпидемиологии - это совершенно новые компьютерные технологии, которые обеспечивают комплексную автоматизацию процессов сбора, хранения, обработки и анализа эпидемиологической информации с ее визуализацией на электронных картах. Как известно, ГИС развивались последние 30 лет, но только недавно, в последние 2-3 года, они стали д

оступными как по цене, так и по возможностям их применения рядовыми эпидемиологами и специалистами органов здравоохранения. Современные ГИС предлагают все расширяющиеся функциональные возможности для решения прикладных задач, связанных с оперативным анализом и прогнозом эпидемий и эпизоотий. Эпидемиологам сегодня есть что выбрать из многочисленных инструментов ГИС, которые приспособлены для обобщения результатов и процедур эпидемиологического анализа конкретных ситуаций, особенно в части визуализации результатов анализа на географических картах (4,5).

В настоящей статье дается описание функциональных возможностей современных ГИС, которые уже сегодня имеет смысл применять в исследованиях по прикладной эпидемиологии и эпизоотологии. Приводятся результаты исследований по моделированию эпидемий гриппа (птичьего гриппа), которые можно отобразить на географических картах с использованием современных ГИС-технологий.

1. Структура и функциональные возможности ГИС

ГИС применяют во многих сферах человеческой деятельности, особенно при использовании этих систем специалистами, решающими проблемы глобальной эпидемиологии - процессов распространения СПИДа, атипичной пневмонии, птичьего гриппа и других инфекционных заболеваний. Современные ГИС, которые могут работать в интересах решения прикладных задач эпидемиологии, содержат 5 ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение и эпидемиологические данные, обученных специалистов и специальные методы решения прикладных задач эпидемиологии (рисунок 1).

Аппаратные средства. Это современные персональные компьютеры с их программным обеспечением, или "математикой ГИС". Программное обеспечение ГИС содержит множество функций и различных инструментов для ввода, хранения, обработки, анализа, прогноза и визуализации исходной и результирующей эпидемиологической и географической (пространственной) информации. Основными компонентами программного обеспечения ГИС являются инструменты ввода и оперирования информации, инструменты системы управления базой данных (СУБД), инструменты поддержки информационных запросов, анализа и визуализации (отображения) эпидемиологической информации, инструменты графического и пользовательского интерфейса, который обеспечивает легкий доступ к другим инструментам ГИС.

Рисунок 1. Основные составляющие эпидемиологической ГИС.

Эпидемиологические и другие данные - наиболее важный компонент ГИС, обеспечивающий постановку и решение прикладных задач. Например, данные о пространственном распространении инфекционных заболеваний людей или животных могут быть связаны с таблицами, которые могут собираться и подготавливаться как самими эпидемиологами, так и приобретаться на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными в ГИС они интегрируются с другими данными (качественно иного типа), которые используются международными или национальными организациями эпидемиологического профиля.

Обученные исполнители ГИС. Широкое применение технологии ГИС в эпидемиологии невозможно без подготовки и обучения исполнителей, которые непосредственно работают с программными средствами и информацией ГИС и разрабатывают схемы их применения при решении реальных задач эпидемиологии. Потенциальными пользователями ГИС могут быть эпидемиологи, эпизоотологи, специалисты органов здравоохранения, ветеринарной, природоохранной служб, сотрудники учреждений Минздрава, Минсельхоза, РАН, РАМН, РАСХН, ВУЗов.

Методы решения прикладных задач. Эффективность применения ГИС в эпидемиологии (в том числе и экономическая) во многом зависит от правильно составленного плана исследований, от использования отработанных правил работы с ГИС, которые составляются заранее в соответствии со спецификой эпидемиологических или эпизоотологических задач. Прикладная ГИС хранит информацию о развитии эпидемической (эпизоотической) ситуации на конкретной территории в виде набора тематических слоев (население, животные, фауна, дороги, реки, учреждения здравоохранения, санитарно-эпидемиологической, ветеринарной служб, инфраструктура, домостроения и др.), объединенных между собой на основе их географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход интеграции данных доказал свою ценность при решении задач эпидемиологии. Например, при отслеживании процессов движения инфекционных болезней по территории страны, по движению "потоков" мигрантов из стран-очагов этих инфекций или по движению "потоков" домашних животных и связанной с ними инфекционной патологии.

Применение ГИС особенно эффективно для детального отображения текущей или будущей картины развития эпидемической (эпизоотической) ситуации, воздействия на нее принятых специалистами мер по противодействию патогенам, по прогнозированию процессов распространения патогенов на региональном или глобальном уровне. Эпидемическая или иная служебная информация в ГИС может содержать множество сведений о пространственном положении источников инфекции, распределении по территории действующих сил эпидемии или эпизоотии с привязкой к географическим или другим координатам на карте территории. ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных - векторными и растровыми.

В векторной модели данных информация о точках, линиях или площадях (полигонах) кодируется и хранится в виде набора координат (X, Y) территории. Местоположение точки (точечного объекта), например, природного очага инфекции, описывается также парой координат (X, Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки сохраняются в ГИС как наборы координат (X, Y). Полигональные объекты типа речных водосборов, земельных участков или очагов распространения инфекций хранятся в виде замкнутого набора координат. Векторная модель данных особенно удобна при описании дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся объектов или их свойств, таких как типы почв или доступность объектов.

Растровая модель информации в ГИС оптимальна для работы с непрерывными свойствами эпидемиологических объектов. Растровое изображение информации представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек) объектов (эпидемий или эпизоотий), что подобно отсканированной карте или картинке. Оба типа информационных моделей имеют свои преимущества и недостатки, поэтому в современных ГИС они могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями.

В эпидемиологической ГИС, в числе прочего, реализуются основные функции-инструменты для работы с исходными данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализация.

 Скачать реферат