初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法及系统，首先利用传染病时空传播模型模拟传染病在不同位置暴发后的时空传播情况，得到模拟结果；然后将模拟结果处理为时空传播风险定量化评估指标。本发明专利技术提供一种系统化的方法和定量化的指标来评估城市内部不同暴发位置所致时空传播风险，以帮助政府制定更具前瞻性和空间精确性的干预和控制措施，促进地理信息科学理论和方法在公共卫生领域的应用。生领域的应用。生领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
tracing and household quarantine on second waves of COVID
‑
19.Nature Human Behaviour,4(9),964
‑
971.
[0010][5]Yin,L.,Zhang,H.,Li,Y.,Liu,K.,Chen,T.,Luo,W.,...&Mei,S.(2021).A data driven agent
‑
based model that recommends non
‑
pharmaceutical interventions to suppress Coronavirus disease 2019 resurgence in megacities.Journal of the Royal Society Interface,18(181),20210112.
[0011][6]Lai,S.,Ruktanonchai,N.W.,Zhou,L.,Prosper,O.,Luo,W.,Floyd,J.R.,...&Tatem,A.J.(2020).Effect of non
‑
pharmaceutical interventions to contain COVID
‑
19in China.nature,585(7825),410
‑
413.
[0012][7]Yang,Z.,Zeng,Z.,Wang,K.,Wong,S.S.,Liang,W.,Zanin,M.,...&He,J.(2020).Modified SEIR and AI prediction of the epidemics trend of COVID
‑
19 in China under public health interventions.Journal of thoracic disease,12(3),165.
[0013][8]Zhou,Y.,Xu,R.,Hu,D.,Yue,Y.,Li,Q.,&Xia,J.(2020).Effects of human mobility restrictions on the spread of COVID
‑
19in Shenzhen,China:a modelling study using mobile phone data.The Lancet Digital Health,2(8),e417
‑
e424.

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于提供初始暴发位置所致传染病时空传播风险定量评估方法及系统，以克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种系统化的方法和定量化的指标来评估城市内部不同暴发位置所致时空传播风险，以帮助政府制定更具前瞻性和空间精确性的干预和控制措施，促进地理信息科学理论和方法在公共卫生领域的应用。
[0015]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0016]初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，包括：
[0017]利用传染病时空传播模型模拟传染病在不同位置暴发后的时空传播情况，得到模拟结果；
[0018]将模拟结果处理为时空传播风险定量化评估指标。
[0019]进一步地，所述传染病时空传播模型的构建过程具体为：
[0020]首先根据研究需要划定基本评估单元，之后将手机定位数据处理为基于基本评估单元的若干类数据，所述基于基本评估单元的若干类数据包括：各基本评估单元居住人口数量、各基本评估单元每日外出人口数量和基本评估单元间人口流动量；
[0021]根据基于基本评估单元的若干类数据构建基于易感
‑
潜隐
‑
感染
‑
移除的传染病时空传播模型。
[0022]进一步地，所述基于易感
‑
潜隐
‑
感染
‑
移除的传染病时空传播模型构建具体为：
[0023]将每个基本评估单元内的居住人口分为易感人群、潜隐期人群、感染期人群和移除人群，其中感染期人群包括显性感染者和隐性感染者；
[0024]基于发病和传播机制，构建易感
‑
潜隐
‑
感染
‑
移除的传染病时空传播模型如下：
[0025][0026][0027][0028][0029][0030]其中，即基本评估单元内的总居住人口保持不变；
[0031]N
l
为基本评估单元l的居住人口数量；
[0032]S
i
(t)、L
i
(t)、和R
i
(t)分别表示第t天基本评估单元i内的易感者、潜隐者、显性感染者、隐性感染者和移除者的数量，和分别表示第t天基本评估单元l内的显性感染者和隐性感染者的数量；
[0033]β为显性感染者的有效感染率(显性感染者平均每天的传染人数)；
[0034]δ为潜隐期到感染期的转化率，值为潜隐期的倒数；
[0035]γ1为显性感染者的移除率，值为显性感染者感染期的倒数；
[0036]γ0为隐性感染者的移除率，值为隐性感染者感染期的倒数；
[0037]ε表示隐性感染者与显性感染者的有效感染率的比值；
[0038]σ为显性感染者的比例；
[0039]h
ij
表示全天从基本评估单元i到j的人数，h
lj
表示全天从基本评估单元l到j的人数，h
ij
由两部分构成：当i≠j，h
ij
为全天从基本评估单元i到j的人数，当i＝j，h
ij
为全天没有离开基本评估单元的人数，在此基础上，对h
ij
矩阵的每一行进行归一化，以保证∑
j
h
ij
＝1,
[0040]∑
l
h
lj
N
l
表示人群混杂时基本评估单元j中的人口数量；
[0041]表示混杂时基本评估单元j中的感染者数量；
[0042]模型中仅有β为未知参数，且β估计方法如下：
[0043]1)对β取不同值，运行传染病时空传播模型，获得对应的全市每日新增病例数量曲线；
[0044]2)通过R语言的R0工具包，使用指数增长法从各个每日新增病例曲线中估计R0，从而得到多对(β,R0)值；
[0045]3)拟合β与R0之间的关系，获得传染病基本再生数R0对应的有效感染率β。
[0046]进一步地，所述利用传染病时空传播模型模拟传染病在不同位置暴发后的时空传播情况具体过程为：
[0047]根据研究需要，决定单个基本评估单元初始放置的种子数量；
[0048]针对某个基本评估本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，其特征在于，包括：利用传染病时空传播模型模拟传染病在不同位置暴发后的时空传播情况，得到模拟结果；将模拟结果处理为时空传播风险定量化评估指标。2.根据权利要求1所述的初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，其特征在于，所述传染病时空传播模型的构建过程具体为：首先划定基本评估单元，之后将手机定位数据处理为基于基本评估单元的若干类数据，所述基于基本评估单元的若干类数据包括：各基本评估单元居住人口数量、各基本评估单元每日外出人口数量和基本评估单元间人口流动量；根据基于基本评估单元的若干类数据构建基于易感
‑
潜隐
‑
感染
‑
移除的传染病时空传播模型。3.根据权利要求2所述的初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，其特征在于，所述基于易感
‑
潜隐
‑
感染
‑
移除的传染病时空传播模型构建具体为：将每个基本评估单元内的居住人口分为易感人群、潜隐期人群、感染期人群和移除人群，其中感染期人群包括显性感染者和隐性感染者；基于发病和传播机制，构建易感
‑
潜隐
‑
感染
‑
移除的传染病时空传播模型如下：移除的传染病时空传播模型如下：移除的传染病时空传播模型如下：移除的传染病时空传播模型如下：移除的传染病时空传播模型如下：其中，N
l
为基本评估单元l的居住人口数量；S
i
(t)、L
i
(t)、和R
i
(t)分别表示第t天基本评估单元i内的易感者、潜隐者、显性感染者、隐性感染者和移除者的数量，和分别表示第t天基本评估单元l内的显性感染者和隐性感染者的数量；β为显性感染者的有效感染率；δ为潜隐期到感染期的转化率，值为潜隐期的倒数；γ1为显性感染者的移除率，值为显性感染者感染期的倒数；γ0为隐性感染者的移除率，值为隐性感染者感染期的倒数；ε表示隐性感染者与显性感染者的有效感染率的比值；σ为显性感染者的比例；h
ij
表示全天从基本评估单元i到j的人数，h
lj
表示全天从基本评估单元l到j的人数，h
ij
由两部分构成：当i≠j，h
ij
为全天从基本评估单元i到j的人数，当i＝j，h
ij
为全天没有离开基本评估单元的人数，在此基础上，对h
ij
矩阵的每一行进行归一化，以保证∑
l
h
lj
N
l
表示人群混杂时基本评估单元j中的人口数量；表示混杂时基本评估单元j中的感染者数量；模型中仅有β为未知参数，且β估计方法如下：1)对β取不同值，运行传染病时空传播模型，获得对应的全市每日新增病例数量曲线；2)通过R语言的R0工具包，使用指数增长法从各个每日新增病例曲线中估计R0，从而得到多对(β，R0)值；3)拟合β与R0之间的关系，获得传染病基本再生数R0对应的有效感染率β。4.根据权利要求1所述的初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，其特征在于，所述利用传染病时空传播模型模拟传染病在不同位置暴发后的时空传播情况具体过程为：设定单个基本评估单元初始放置的种子数量；针对某个基本评估单元，若该基本评估单元总居住人口小于该种子数量，则在该基本评估单元放置的种子数量直接设置为该基本评估单元总居住人口，否则在该单元放置的种子数量设置为种子数量，之后进行传播模拟，记录下每一天的传播状况；遍历传染病时空传播模型中的全部基本评估单元，对全部模拟结果进行统计，获得各个基本评估单元作为初始暴发位置的疾病传播状况。5.根据权利要求1所述的初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，其特征在于，所述时空传播风险定量化评估指标具体包括：指标1：第d天全市累计感染人数；对于各个基本评估单元作为初始放置种子的基本评估单元的模拟结果，分别统计其第d天的全市累计感染人数；指标2：第d天疫情波及基本评估单元数量；对于各个基本评估单元作为初始放置种子的基本评估单元的模拟结果，分别统计其第d天的全市疫情波及基本评估单元数量，若基本评估单元内感染人数≥1，则认为该基本评估单元被疫情波及，算作统计范畴内；指标3：第d天疫情空间扩散程度；对于各个基本评估单元作为初始放置种子的基本评估单元的模拟结果，分别统计其第d天的全市疫情空间扩散程度。6.根据权利要求5所述的初始暴发位置致传染病时空传播风险定量评估方法，其特征在于，所述空间扩散程度的计算过程如下：首先计算感染重心的位置：之后计算空间扩散程度：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘康，尹凌，薛建章，
申请(专利权)人：中国科学院深圳理工大学筹，
类型：发明
国别省市：