[發明專利]一種基于離散格網的傳染病時空擴散演變和人為防控仿真方法

有效

• 申請號: 202110281511.5
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113192645B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 曹聞;戴浩然;彭斐琳;朱婧雯;田玉珍;劉文浩;王劍飛
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G16H50/80
• 分類號: G16H50/80;G06F30/23;G06F17/13;G06F111/10
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 李悅

1.一種基于離散格網的傳染病時空擴散演變和人為防控仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：作出區域內的人口分布和人口劃分，利用街道人口數據和街道級行政區劃數據進行克里金空間插值獲取研究區域的人口分布，然后根據傳染病的動力學模型將整個疫區的人口分為易感染人群S(t)、潛伏人群E(t)、無癥狀感染人群A(t)、臨床感染人群I(t)、被檢測的感染人群C(t)和康復人群R(t)，N為整個研究區域的人口數量；

步驟1中易感染人群S(t)、潛伏人群E(t)、無癥狀感染人群A(t)、臨床感染人群I(t)、被檢測的感染人群C(t)和康復人群R(t)的變化利用以下微分方程進行量化體現，表示每天各人群的變化：

其中，β₀是傳染率，σ是潛伏狀態到感染狀態的轉化率，υ是無癥狀感染者的比例，α是無癥狀感染人群的傳染率較臨床感染者感染率的調整比例，γ_a，γ_o，γ_c分別是無癥狀感染者、臨床感染者和被檢測患者的康復率，d_o,d_c分別為無癥狀感染者和被檢測患者的死亡率；

步驟2：進行傳染病時空擴散模型的構建,具體包括以下步驟：

a.求取新增的感染區域：利用離散的網格劃分疫情區域，根據傳染病的傳播總體上是從與傳播途徑空間鄰近的地方出發，逐步向周圍擴散的模式，以當前所有已經被感染的網格區域為中心，利用人們每天平均的生活半徑r構建緩沖區，將緩沖區與整體的疫區格網區域進行疊加分析求取下一時刻新增的感染格網區域；

b.計算新增感染區域內的感染數量；

步驟3：進行人為防控措施模型的構建，其構建過程包括以下步驟：

a.隔離措施的建立；

b.醫療收治措施的模型建立；

c.自我防護措施的建立。

2.根據權利要求1所述的一種基于離散格網的傳染病時空擴散演變和人為防控仿真方法，其特征在于，步驟2中計算新增區域內感染數量的具體方法為：以整個疫區為主體利用傳染病動力學模型計算每日新增的潛伏人群、無癥狀感染人群、臨床感染人群、被檢測感染人群和康復人群的數量，即令t＝1，初始化總人口N為該疫區的總人口，易感染人群S₁＝N-C₁，潛伏人群E₁＝0，無癥狀人群A₁＝0，臨床人群I₁＝1，被檢測感染人群C₁＝0，康復人群R₁＝0，由微分方程(1-6)可以計算接下來每天各人群的數量，然后計算各感染網格區域到第一例感染者出現區域的距離反比為空間權重，將該權重乘上每天新增的各人群數量即可得到相應的感染格網區域中，權重計算如下式7-8，為新感染格網區域到第一例患者出現區域的反比例權重，為已感染網格到第一例感染區域的距離，為單個網格中心點投影坐標，(x₀,y₀)為首例患者的發病位置，p為任意正實數。

3.根據權利要求1所述的一種基于離散格網的傳染病時空擴散演變和人為防控仿真方法，其特征在于，步驟3中隔離措施的建立按以下形式建立：設傳染病傳播的研究區域為reg，利用離散格網將研究區域劃分為n個子區域reg_i(i∈[1,2,K,n])，在疫情爆發前期，格網以虛線表示相鄰區域之間可通行，而實線則表示相鄰格網之間無法通行，此時刻的疫區內的各人群變化可以以整體區域進行計算，如下式微分方程(9-14)。