基于GIS的河南COVID-19疫情空间格局演化研究_陈小龙.pdf

第 卷 第 期 年 月测绘与空间地理信息 ，收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）；河南省科技厅软科学基金项目（）；河南省高等学校重点科研项目（）资助作者简介：陈小龙（），男，黑龙江哈尔滨人，讲师，硕士，年毕业于河南师范大学旅游管理专业，主要从事 应用、乡村旅游及大数据遥感分析等方面的教学与科研工作。基于 的河南 疫情空间格局演化研究陈小龙，刘依锋（河南工学院 管理学院，河南 新乡）摘要：为研究河南疫情空间格局的演化规律，运用计量地理模型统计方法对河南已确认感染的 例确诊病例进行系统研究。结果表明：）月 日至 月 日（疫情前增长期）、月 日至 月 日（疫情高水平流行期）、月 日至 月 日（疫情低水平流行期），感染 疫情确诊病例整体增长态势上呈现“少多少”。）月 日至 月 日的疫情平均发病率为 万。万 万 万 万。均 万。）从均匀性来看，豫南 豫中 豫东 豫北 豫西。说明河南下属 个市分布不均匀。）月 日至 月 日时间节点内河南省感染 疫情确诊病例地区靶点空间重心由北向南偏移。）高密度聚集区空间上由北向中部区域移动，整体上呈现“五大高密度聚集核心”的分布集聚态势。关键词：地理信息系统（）；河南；空间分布中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：（）（），（），（），（），均 （），豫南豫中豫东豫北 豫西 （），（），：（）；引 言 年“新型冠状病毒肺炎（）”出现在人们的视野当中，随后疫情以井喷式的速度蔓延国内外。相关数据显示，截至 年 月 日，除内陆国家朝鲜和土库曼斯坦，以及汤加和帕劳群岛等太平洋群岛大约 个国家和地区尚未报告新新冠病例，全球其余大约 个国家和地区受到 灾难性波及。本研究从地学角度出发，利用 空间可视化工具分析河南 的空间格局演化特征，为后期流行病的公共卫生管理积累一定的理论依据。目前，国内对 疫情空间的研究，从地域区块范围来看，主要集中在东南沿海及疫情蔓延比较快的省份，对以内陆区块为代表的中西部省份作为研究靶区的较少。杨凯杰、白雪等人对浙江的疫情蔓延因素进行比较分析。叶玉瑶、孟静涛分别以广东和山东的疫情空间进行了分析。刘斌、丁波以武汉为研究靶区，探究地铁交通工具的人员流动性的优良防控，力求在源头上对感人乘客进行系统追踪，并以此为基础对公共交通的防控措施提出相关建议。研究区概况河南地处中原腹地，东西南北区块方位的中心位置，与陕西、安徽、山东、湖北等省份相邻。河南省辖 个地级市（县），其中包括 个地级市和 个省直辖县。以南阳、信阳为代表的豫南地区与湖北武汉等疫情高发地相接壤。河南属于近湖北疫情高发区，可以作为开展城市群市际间疫情研究的典型案例。数据来源和研究方法 数据来源本研究中数据信息来源于以下渠道：）感染人群的数量指 标 主 要 来 源 于 河 南 省 卫 生 健 康 委 员 会 网 站（：）。其他部分零散信息资源来源于国家卫建委、河南政府网、百度（数据超市）和中国 数据库。）探测因子涉及的交通区位、社会经济等来源于河南省统计局和河南省人民政府门户网站。）河南省行政区划图等 矢量图来源于国家基础地理信息系统及（阿里云地图网）。时间节点选取以河南省卫健委官方网站数据为准，月 日以后出现的新增确诊病例已经趋向于 值。因此，截取 月 日 月 日总共 作为区域研究的靶区时间段。选取 月 日（起始点）、月 日（新增确诊病例峰值）、月 日（新增峰值回落）和 月 日（确诊病例数值停滞，新增趋于 值）个时间节。研究方法 地理集中指数（）运用地理集中指数计算河南省感染 疫情确诊病例的空间分布均衡情况。地理集中指数是用来表明某项研究对象在地域上集中程度的重要指标。其公式为：|（）其中，表示地理集中指数，表示第 个地级市感染 疫情感染确诊病例的数量，表示河南省感染 疫情感染确诊病例的总数量，表示河南省的地级市总数。标准差椭圆及重心（）标准差椭圆（）及空间重心可以直观地反映各时期确诊病例空间的离散程度与方向性。主要由转角、长轴、短轴组成，椭圆的长短轴的地学表征为空间分布的离散程度标准差，转角（）反映的确诊病例要素的表征主趋方向。其公式为：（?）（?）（?）?（）（?）（）（?）（）重心模型分析主要是分析研究区域内各个要素空间重心演变过程的方法，本文用来分析河南省感染 疫情感染确诊病例空间格局分布重心的演变。其公式为：（）（）式中，、分别代表的是在研究区域范围内第 个旅游景区的经纬度，并且在公式中 的取值为。核密度估计分析法（）核密 度 估 计（）也 被 称 为 窗分析法，是一种估算未知密度函数的方法模型。计算公式为：（）|（）河南 疫情概况分析据相关数据显示，河南省下属管辖总共 个地级市（县）。豫南辖属南阳信阳等地与湖北武汉等疫情高发地接壤。河南属于近湖北疫情高发区，可以作为开展城市群市际间疫情研究的典型案例。河南首例输入性新冠病毒感染的确诊病例出现在 年 月 日，该确诊病例有长期武汉居住史，于 月 日死亡，是河南省出现的首例确诊及死亡患者。河南省很快出台疫情防控安全措施进行预先防御工作。据河南卫健委网站公布的相关数据，月 日河南省感染 疫情确诊病例达到 例，新增人数达到最高峰值（例），其主要原因是春节年后返工浪潮。随后在河南省紧急预案的防控力度 测绘与空间地理信息 年下，日出现新增确诊病例下降到 以下，同比 日新增确诊病例 例。月 日是河南省新增确诊病例的峰值，同样也是数据下降的分水岭，新增确诊病例开始出现回落趋势。到 月 日出现确诊病例的增长数为 的突破。根据传染病发病率公式：发病率（某时期内某人群中某病新病例人数 同时期内暴露人口数），可计算出河南 月 日至 月 日的 疫情发病率（见表）。月 日河南省感染 疫情发病率为 万；月 日相关数据上升到 万；月 日 疫情发病率为 万，平均发病率为 万，即 万 万 万 万。均 万。表 河南省感染 疫情发病率 （月 日 月 日）（）日期确诊感染病例（个）人口数（万）发病率（万）月 日 月 日 月 日 月 日 合计 均 河南疫情空间集聚特征 集中程度分析根据地理集中指数的公式（），通过计算得出河南省感染疫情确诊病例各个时间节点（月 日 月 日）的地理集中指数（见表）。表 河南省感染 疫情确诊病例空间分布的 地理集中指数 日期确诊感染病例（个）地级市数（个）实际地理集中指数均匀分布时的地理集中指数均 月 日 月 日 月 日 月 日 假设是一种平衡状态，确诊病例平均分布在下属的 个市内，平均每个市有 例感染确诊病例。实际地理集中指数始终大于均匀分布时的假设状态的地理集中指数（均）。说明 月 日 月 日河南省感染确诊病例空间集中程度趋于分散。以接近武汉传染源的豫南地区的信阳、南阳为中心漫射波及豫中省会郑州、豫东及豫北部分城市。整体上呈现由集中聚集向零散布局状态。均匀程度分析从确诊病例分布的均匀性来看，河南省感染确诊病例在下属的 个市分布不均匀（见表）。从分布来看确诊病例数量明显南部多于北部区域，东部多于西部区域（见表）。从表 可以看出，感染确诊病例 以上集中分布在信阳、南阳、郑州、驻马店和商丘 个地级市。确诊比例数占比较小的地区为济源市、三门峡、濮阳及鹤壁等地级市。以区块进行划分，确诊病例所占比例大小如下：豫南 豫中 豫东 豫北 豫西表 河南感染 疫情确诊病例数量分布 统计表（月 日 月 日）（）地区 月 日（个）月 日（个）月 日（个）月 日（个）总数（个）比重（）累计比重（）信阳郑州南阳驻马店商丘周口平顶山新乡安阳许昌漯河焦作洛阳开封鹤壁濮阳三门峡济源总数 表 河南感染 疫情确诊病例数量各区域分布 统计表（月 日 月 日）（）地区 月 日（个）月 日（个）月 日（个）月 日（个）总数（个）比重（）累计比重（）豫南豫北豫中豫西豫东总计 以上数据显示，河南省感染疫情确诊病例集中在豫南地区，豫西地区所占比例最低，以距武汉地理距离由近第 期陈小龙等：基于 的河南 疫情空间格局演化研究至远呈现空间逐级递减特征。河南省感染 疫情确诊病例时空格局演化规律 河南省感染 疫情确诊病例时间分布格局据河南卫健委网站公布的相关数据，月 日，河南省感染 疫情确诊病例新增人数达到最高峰值（例）（如图 所示），主要原因是春节后返工浪潮的到来。随后在河南省紧急预案的防控下，日新增确诊病例下降到 以下，同比 日新增确诊病例 例。由数据可知，月 日是河南省新增确诊病例的一个峰值，也是一个分水岭，新增确诊病例出现回落趋势。月 日出现确诊病例的增长数为 的突破。图 河南感染 疫情确诊病例数量及 新增病例（月 日 月 日）（）河南 月 日至 月 日的 疫情发病率（见图 所示）。月 日河南省感染 疫情发病率为 万。月 日相关数据上升到 万。月 日疫情发病率为 万。平均发病率为万。数据一直呈现增长趋势。截止到 日，数据出现增长停滞。从时间纬度进行观测，在 月 日以前基本上整体呈现数据增长趋势。日以后，新增确诊病例的增长值趋于 值，出现增长停滞现象。从表 显示数据可知，月 日 月 日（疫情前增长期）、月 日 月 日（疫情高水平流行期）、月 日 月 日（疫情低水平流行期）。感染确诊病例增长整体呈现“少多少”的趋势。河南省感染 疫情确诊病例空间分布格局河南省感染 疫情确诊病例的地理重心分析利用重心模型计算确诊病例空间重心的偏移轨迹。由图 可知，月 日至 月 日时间节点内河南省感染 疫情确诊病例地区靶点经纬度变化，。，。如图 所示，月 日，疫情重灾区为郑州，标准差图 河南省感染 疫情确诊病例空间格局 演化（月 日 月 日）（）椭圆呈现西北偏东南布局，标准差椭圆的重心点在许昌长葛市境内（，）。说明河南省感染 疫情确诊病例空间重心由北向南偏移。从 月 日至 月 日，标准差椭圆空间重心由偏北整体向西南转移，标准差椭圆形状由西北偏东南方位整体右旋转向偏南方位转移。说明河南省确诊病例空间重心由北向南偏移，从疫情最先报道确诊病例的以始源地信阳、郑州为中心辐射点的区域向周口、驻马店、商丘、安阳等地衍射。图 河南感染 疫情确诊病例空间分布 标准差椭圆图（月 日 月 日）（）河南省感染 疫情确诊病例的核密度分析利用 得到 月 日至 月 日时间节点确诊病例的核密度分析图（如图 所示）。对其进行仔细对比，选取 月 日、月 日、月 日及 月 日 个时间节点，并分析近两个月内疫情确诊病例的空间集 测绘与空间地理信息 年聚特征。结果表明，月 日至 月 日时间节点疫情确诊病例数量呈现增长趋势，空间凝聚度不断增强。表 河南省感染 疫情确诊病例空间重心 日期确诊病例（个）纬度（）经度（）月 日 月 日 月 日 月 日 图 河南感染 疫情确诊病例空间分布 核密度分析图 截至 月 日，较高聚集核心出现在以靠近传染源的信阳及省会郑州（省会城市处于交通要道，空间上人口流动性较强），在南阳、驻马店局部城市呈现零散聚集。截至 月 日，确诊病例数有所增长，在空间上表现为“五大高密度聚集核心”的分布集聚态势。截至 月 日，高密度聚集区出现在离传染源武汉较近的信阳，次级密度聚集区由北部转移到人口流动量较大的省会郑州，形成较稳定的“三核心”高密度聚集区。截至 月 日，疫情确诊病例为 例，确诊病例数值停滞，新增趋于 值。此后感染确诊病例数保持这一水平，不再上涨，表明确诊病例的表征空间分布状态趋于稳定，核密度图基本与 月 日保持一致。结束语通过 遥感对河南已确认感染的 例确诊病例进行分析，结果显示疫情确诊病例分布不均匀，呈现时间节点及空间重心的转移性。辖属 个地级市在感染疫情确诊病例传染源、传染方式、传染途径、新增确诊病例等方面都存在着差异，后续研究中可以考虑以豫北、豫东、豫西、豫南和豫中为视角来研各个地市级感染疫情确诊病例的发展存在的差异及其驱动力。发现中西部区域疫情空间分布的规律性，为后期流行病的公共卫生管理积累一定的理论依据。参考文献：罗婉全球仅 个国家和地区未报告新冠病例：朱启贵 新冠肺炎疫情对世界主要经济体的影响与中国对策 上海交通大学学报（哲学社会科学版），（）：杨凯杰，乔观民，李加林，等 浙江省新型冠状病毒疫情空间扩散特征及影响因子探究 病毒学报，（）：白雪，乔观民，李加林，等 浙江省新型冠状病毒感染肺炎疫情时空分布特征 地理科学，（）：叶玉瑶，王长建，张虹鸥，等 基于人口流动的广东省 疫情风险时空分析 地理学报，（）：孟静涛 山东省新冠肺炎疫情地理信息分析平台设计与实现 现代测绘，（）：刘斌，丁波，彭瑾蓉，等 新型冠状病毒肺炎疫情防控期间武汉地铁客流控制方案研究及评估 铁道科学与工程学报，（）：朱凤林 人口因素对河南省经济发展影响研究 北京：中共中央党校，张延炀，肖占沛，杨凯朝，等 河南省新型冠状病毒肺炎时空聚集性 中华疾病控制杂志，（）：朱沁夫，李昭，杨樨 用地理集中指数衡量游客集中程度方法的一个改进 旅游学刊，（）：王宝军 基于标准差椭圆法 图像颗粒定向研究原理与方法 岩土工程学报，（）：王仁，赵长胜 广义交叉准则与有偏估计下的坐标重心化转换模型 测绘通报，（）：胡康，赵榕，程晨，等 基于核密度分析的食源性疾病热点探测 中国卫生信息管理杂志，（）：胡涛，樊志伟，姚丹丹 河南省新冠肺炎确诊病例时空特征分析 许昌学院学报，（）：刘勇，杨东阳，董冠鹏，等 河南省新冠肺炎疫情时空扩散特征与人口流动风险评估 基于 例病例报告的分析 经济地理，（）：刘天，姚梦雷，黄继贵，等 神经网络模型和 模型在荆州市乙类传染病发病数中的预测效果比较 中国社会医学杂志，（）：梁泽，王玥瑶，孙福月，等 我国城市新冠肺炎发病率的地理分布格局：人口迁徙与社会经济因素的影响环境科学研究，（）：李慧聪，李金仙，荆文君，等 河南省新型冠状病毒（）疫情分析 重庆理工大学学报（自然科学版），（）：编辑：张 曦第 期陈小龙等：基于 的河南 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