中國(guó)病毒性肝炎流行狀況GIS空間分析

李 揚(yáng)耿愛生△汪心海尹德芬李 曉焦華安孫夢(mèng)綺

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中國(guó)病毒性肝炎流行狀況GIS空間分析

李 揚(yáng)1耿愛生1△汪心海2尹德芬3李 曉3焦華安3孫夢(mèng)綺4

【提 要】 目的 從空間自相關(guān)角度分析我國(guó)2004-2013年病毒性肝炎流行狀況。方法 運(yùn)用ArcGIS10.2軟件空間自相關(guān)分析方法對(duì)中國(guó)病毒性肝炎疫情數(shù)據(jù)進(jìn)行空間顯示和統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果 病毒性肝炎發(fā)病率空間分布圖和空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示，2004-2013年病毒性肝炎發(fā)病存在高發(fā)區(qū)和低發(fā)區(qū)，存在空間聚集性；局部Local Moran′s I自相關(guān)分析結(jié)果表明，青海、寧夏、甘肅為高高值（HH）聚集區(qū)，山東、江蘇為低低值（LL）聚集區(qū)。結(jié)論 我國(guó)病毒性肝炎具有明顯的地域分布，存在空間聚集性，對(duì)其形成原因和相關(guān)機(jī)制進(jìn)一步探索。

【關(guān)鍵詞】病毒性肝炎 空間自相關(guān)分析 聚集性

1.中國(guó)海洋大學(xué)（266100）

2.山東大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院

3.山東省日照市人民醫(yī)院

4.青島市市北區(qū)疾病預(yù)防控制中心

病毒性肝炎是由肝炎病毒引起的一組傳染性疾病，其傳染性較強(qiáng)、傳播途徑復(fù)雜、發(fā)病率高，在我國(guó)流行廣泛，給家庭、社會(huì)造成了沉重的疾病與經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)引起一系列社會(huì)問題，是我國(guó)目前較為突出的公共衛(wèi)生問題［1］。中國(guó)屬于甲、乙型肝炎的高發(fā)地區(qū)，探討病毒性肝炎的流行規(guī)律，對(duì)于做好病毒性肝炎的預(yù)防和控制具有重要意義［2］。

地理信息系統(tǒng)技術(shù)是將有關(guān)空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析相結(jié)合的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)［3］，它以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理位置進(jìn)行模擬分析，從根本上改變了傳統(tǒng)的分析觀念。病毒性肝炎是一組流行病，據(jù)統(tǒng)計(jì)80%的流行病學(xué)資料具有空間屬性，由于人或動(dòng)物發(fā)病總是發(fā)生在一定的空間位置，使得流行病學(xué)的大部分信息與特定的空間位置相關(guān)聯(lián)，所以疾病的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有空間分布的屬性［4］。長(zhǎng)期以來流行病學(xué)家在研究數(shù)據(jù)時(shí)多限于對(duì)疾病發(fā)生的單一描述［5］，忽視了疾病數(shù)據(jù)的空間屬性，影響了研究結(jié)果的可靠性。只有將疾病數(shù)據(jù)建立在空間屬性上，才能有效的研究疾病的發(fā)生、發(fā)展以及影響因素［6-8］。

利用GIS空間分析技術(shù)可揭示病毒性肝炎的空間相關(guān)特質(zhì)，探討病毒空間流行規(guī)律。本研究將地理空間信息與我國(guó)病毒性肝炎發(fā)病屬性相結(jié)合，描述病毒性肝炎的空間分布并進(jìn)行空間分析，識(shí)別病毒性肝炎重點(diǎn)防控區(qū)域，為肝炎防治工作提供依據(jù)。

資料與方法

1.資料來源收集2004-2013年中國(guó)大陸地區(qū)（不包括香港、澳門、臺(tái)灣）病毒性肝炎發(fā)病情況資料及其相關(guān)人口資料，數(shù)據(jù)均來自2004-2013年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《我國(guó)衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。以全國(guó)行政區(qū)劃矢量地圖作為基礎(chǔ)地圖。利用ArcGis10.2軟件將整理完善的2004-2013年中國(guó)病毒性肝炎發(fā)病資料與基礎(chǔ)地圖上的行政區(qū)劃進(jìn)行匹配，建立相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.方法應(yīng)用ArcGIS 10.2軟件對(duì)病毒性肝炎數(shù)據(jù)進(jìn)行等級(jí)分布，以由淺到深的顏色表示發(fā)病率從低到高，同時(shí)使用柱形圖表示不同年份各個(gè)省病毒性肝炎發(fā)病率的變化趨勢(shì)。根據(jù)我國(guó)行政區(qū)劃地理相鄰關(guān)系，利用基于反距離的空間概念化方法生成空間權(quán)重矩陣。在定義好的權(quán)重矩陣基礎(chǔ)上，本文運(yùn)用Moran′s I分析方法分別從全局和局部?jī)蓚€(gè)方面來分析我國(guó)病毒性肝炎空間分布是否有集聚性以及集聚性強(qiáng)度，揭示疾病空間分布的集聚類型，繪制疫情聚集分布圖。

（1）全局空間自相關(guān)

全局空間自相關(guān)是對(duì)某一屬性在整個(gè)研究區(qū)域空間特征的描述，反映整個(gè)研究區(qū)域的空間模式，定量的揭示空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)類型和高位聚集區(qū)。Moran′s I是一種應(yīng)用廣泛的全局空間自相關(guān)統(tǒng)計(jì)量，取值范圍介于-1到1之間。對(duì)Moran′s I可用標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量Z （I）來檢驗(yàn)空間自相關(guān)的顯著水平。具體公式如下：

式中，n為觀察值的數(shù)量，在本文中為我國(guó)大陸省、直轄市、自治區(qū)（以下簡(jiǎn)稱省市）的數(shù)目；xi代表省市i的病毒性肝炎發(fā)病率，xj表示省市j的病毒性肝炎發(fā)病率；為我國(guó)31省市病毒性肝炎發(fā)病率的平均值；w為空間權(quán)重矩陣，wij代表省市i和省市j之間的影響程度。

（2）局部空間自相關(guān)

局部空間自相關(guān)可用來識(shí)別不同空間位置上可能存在的不同空間關(guān)聯(lián)模式，從而可以觀察空間局部不平穩(wěn)性，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的空間異質(zhì)性，為分類或區(qū)劃提供決策依據(jù)［9-10］。從本質(zhì)上看，Local Moran′s I是將全局Moran′s I分解到各個(gè)單元［11］，Anselin將其稱為L(zhǎng)ISA，即局部空間關(guān)聯(lián)指標(biāo)（local indicators of spatial association，LISA）。采用空間關(guān)聯(lián)指標(biāo)聚集性地圖和顯著性地圖來表示區(qū)域空間自相關(guān)分析的聚集結(jié)果。具體公式如下：

式中xi表示省市i的病毒性肝炎發(fā)病率；xj表示省市j的病毒性肝炎發(fā)病率；為我國(guó)大陸31個(gè)省市病毒性肝炎發(fā)病率的平均值；s2為xi的離散方差；wij為權(quán)重矩陣。

結(jié) 果

1.全國(guó)病毒性肝炎空間分布

利用ArcGIS10.2中等級(jí)分割法，按照病毒性肝炎發(fā)病率由高到低，將各省病毒性肝炎發(fā)病率分成5個(gè)等級(jí)：第一個(gè)等級(jí)病毒性肝炎發(fā)病率最低，為16.58～26.75/10萬；第二個(gè)等級(jí)病毒性肝炎發(fā)病率較低，為26.75～56.77/10萬；第三個(gè)等級(jí)病毒性肝炎發(fā)病率中等，為56.77～103.56/10萬；第四個(gè)等級(jí)病毒性肝炎發(fā)病率較高，為103.56～168.70/10萬；第五個(gè)等級(jí)最高，為168.70～283.71/10萬，以由淺到深的顏色表示發(fā)病率從低到高。同時(shí)使用柱狀圖表示各個(gè)年份各省病毒性肝炎發(fā)病率的變化趨勢(shì)，見圖1。

圖1　病毒性肝炎等級(jí)分布圖

圖中提示病毒性肝炎發(fā)病存在高發(fā)區(qū)和低發(fā)區(qū)，高發(fā)區(qū)域可能存在潛在危險(xiǎn)因素。整體趨勢(shì)上病情大致呈現(xiàn)由東向西先升高后降低再升高，由北向南先降低后升高的趨勢(shì)。天津、北京、江蘇、浙江、西藏、上海、山東、黑龍江8?。ㄖ陛犑?自治區(qū)）發(fā)病率較低，青海、新疆、山西、廣東、海南、福建、內(nèi)蒙古、湖北、廣西、河南、湖南11省（直轄市/自治區(qū)）發(fā)病率較高。表明東北部和西南部發(fā)病率較低，西北部、中部和南部地區(qū)發(fā)病率較高這種分布模式在一定程度上反映了空間聚集的存在。

表1　2004-2013年全國(guó)病毒性肝炎發(fā)病率全局Moran' I空間自相關(guān)分析及變化趨勢(shì)

2.空間自相關(guān)分析

（1）全局Moran′s I自相關(guān)分析全局Moran′s I空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示見表1，2004-2013年病毒性肝炎空間自相關(guān)指數(shù)均為正值，其中2004-2011年P(guān)值均＜0.05，表明病毒性肝炎疫情在區(qū)域范圍內(nèi)自相關(guān)關(guān)系有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即病毒性肝炎發(fā)病率較高的省市相鄰，而發(fā)病率較低的省市也趨于相鄰，存在顯著地空間聚集現(xiàn)象。

圖2　病毒性肝炎Moran′s I空間自相關(guān)對(duì)比分析圖

（2）局部Local Moran′s I自相關(guān)分析局部Local Moran′s I空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示見圖2，直觀顯示了病毒性肝炎發(fā)病率在空間上的分布及其與周圍省市的關(guān)系。可以看出，全國(guó)大部分省空間自相關(guān)性不顯著，青海、甘肅、寧夏除2012年和2013年外，其他年份均為高高值（HH）聚集區(qū)，2013年青海為高低值（HL）聚集區(qū)；西藏2004-2013年為低高值（LH）聚集區(qū)；新疆2006-2008年、2010-2013年為高低值（HL）聚集區(qū)，其他年份空間自相關(guān)性不顯著；江蘇2005-2007年、2010-2011年為低低值（LL）聚集區(qū)，其他年份空間自相關(guān)性不顯著；河南2006年、2011年、2012年為高低值（HL）聚集區(qū)外其他年份空間自相關(guān)性不顯著；山東省在2010年和2011年為低低值（LL）聚集區(qū)，其他年份空間自相關(guān)性不顯著。從各年度變化來看，相比2004年，2005年江蘇由空間自相關(guān)性不顯著變化為低低值（LL）聚集性，并持續(xù)到2007年；2006年新疆、河南由2005年的空間自相關(guān)性不顯著變化為高低值（HL）聚集性，其中新疆除2009年外，直至2013年均為高低值（HL）聚集性，河南2007年轉(zhuǎn)化為空間自相關(guān)性不顯著；2008年和2009年變化不大；2010年山東和江蘇由空間自相關(guān)性不顯著變化為低低值（LL）聚集性，并持續(xù)到2011年；2011年河南變化為高低值（HL）聚集性，并持續(xù)到2012年；2012年青海、甘肅、寧夏由高高值（HH）聚集性變化為空間自相關(guān)性不顯著；2013年青海由空間自相關(guān)性不顯著變化為高低值（HL）聚集性，河南變化為空間自相關(guān)性不顯著。

討 論

病毒性肝炎的傳播受到傳染源、傳播途徑、易感人群等因素限制，而這些因素又受到地理環(huán)境的限制，使得病毒性肝炎的發(fā)病具有明顯的地理空間特征?；诘乩韺W(xué)第一定律的空間自相關(guān)分析突破了大多數(shù)經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)的“樣本獨(dú)立性”這一基本假設(shè)，可以客觀的發(fā)現(xiàn)疾病空間分布規(guī)律。近年來在探索流行病的分布特征中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用［4］。

本研究表明，2004-2013年全國(guó)病毒性肝炎疫情在省級(jí)層面無論是從時(shí)間維度分析還是從10年總發(fā)病率分析，均存在空間聚集。對(duì)2004-2013年病毒性肝炎變化趨勢(shì)分析，得到病毒性肝炎整體趨勢(shì)上病情大致呈現(xiàn)由東向西先升高后降低再升高，由北向南先降低后升高的趨勢(shì)。Moran′s I自相關(guān)分析表明，全國(guó)病毒性肝炎存在空間聚集，其中青海、寧夏、甘肅為高高值（HH）聚集區(qū)，位于西北地區(qū)，十年中變化不大；山東、江蘇為低低值（LL）聚集區(qū)位于東部沿海地區(qū)，其中2004、2008-2009、2012-2013年不存在聚集性。本研究采用空間自相關(guān)方法對(duì)2004-2013年全國(guó)病毒性肝炎疫情進(jìn)行了空間聚集性分析，從省級(jí)層面對(duì)聚集性進(jìn)行了分析，解釋了病毒性肝炎的空間流行情況及分布規(guī)律，為傳染病相關(guān)的衛(wèi)生資源合理區(qū)域配置及綜合性防治措施的有效實(shí)施提供了理論依據(jù)。

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（責(zé)任編輯：郭海強(qiáng)）

Spatial Analysis on Viral Hepatitis in China Based on Geographic Information System

Li Yang，Geng Aisheng，Wang Xinhai，et al.（Ocean University of China（266100），Qingdao）

【Abstract】Objective To analyze the epidemic characteristics of viral hepatitis in China in 2004-2013.Methods Using ArcGIS10.2 software spatial autocorrelation to analyze viral hepatitis epidemic in China.Results The incidence maps of viral hepatitis and spatial autocorrelation analysis showed that the spatial aggregation existed in viral hepatitis during 2004-2013.Local Moran′s I spatial autocorrelation analysis identified the“high incidence region”and“l(fā)ow incidence region”.Conclusion The incidence of viral hepatitis is obviously geographical distribution in China.Spatial clustering nature of viral hepatitis appeared in China between 2004-2013.To deal with the formation reasons and related mechanism，further explore is needed.

【Key words】Viral hepatitis；Spatial autocorrelation analysis；Clustering

通信作者：△耿愛生，E-mail：gas617@ hotmail.com