[發(fā)明專利]一種基于離散格網(wǎng)的傳染病時空擴(kuò)散演變和人為防控仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110281511.5
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113192645B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41173
• 代理人: 李悅

本發(fā)明涉及傳染病防控技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種基于離散格網(wǎng)的傳染病時空擴(kuò)散演變和人為防控仿真方法，具體包括以下步驟：作出區(qū)域內(nèi)的人口分布和人口劃分、進(jìn)行傳染病時空擴(kuò)散模型的構(gòu)建和進(jìn)行人為防控措施模型的構(gòu)建。本發(fā)明提出了離散格網(wǎng)下的傳染病疫情時空擴(kuò)散和人為防控措施仿真方；針對現(xiàn)有人為防控措施仿真方法較少有時空信息的融入，模型參數(shù)缺時空演變的描述，將基于時序的傳染病模型和地理學(xué)相結(jié)合，利用離散格網(wǎng)劃分地理區(qū)域，并以患者與格網(wǎng)之間的相關(guān)性設(shè)計了傳染病的時空擴(kuò)散模型。同時將干預(yù)措施模型映射到相應(yīng)的格網(wǎng)，進(jìn)而在利用傳染病模型進(jìn)行量化分析的同時可以將仿真模型對應(yīng)到實際地理空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳染病防控技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于離散格網(wǎng)的傳染病時空擴(kuò)散演變和人為防控仿真方法。

背景技術(shù)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，城市的發(fā)展使得人類的居住環(huán)境也越來越集中，但這也給傳染病的爆發(fā)帶了巨大契機(jī)。頻繁的活動交往不僅增加了傳染病爆發(fā)的可能性，也會大大增加傳染病的傳播能力，因此傳染病的傳播和防控已成為政府和科學(xué)界關(guān)注的重點和難點，通過計算機(jī)仿真模擬不同科學(xué)防控決策對抑制疫情擴(kuò)散的潛在效果是亟待解決的重點和難點問題，它可以為全球疫情的科學(xué)防控以及精準(zhǔn)施策提供重要的輔助決策信息。

傳染病在時空上的傳播具有一定的規(guī)律，它不僅反應(yīng)了感染到恢復(fù)或死亡的時間傳播過程，又體現(xiàn)了人群在空間上的分布與交互活動的空間傳播信息，因而傳染病的防控需要掌握更多傳染病的傳播擴(kuò)散規(guī)律，同時傳染病防控措施研究的最終意義在于落實到具體應(yīng)急政策的制定，可以為突發(fā)應(yīng)急政策實施者提供切實準(zhǔn)確的信息。然而，目前大部分的模型都是以房室模型為主體，缺乏空間信息的表達(dá)，從而使得模型承載的屬性信息有限，較難得到傳染病空間擴(kuò)散方面的信息。除此之外，大多數(shù)的方法都是在構(gòu)建預(yù)測分析模型的基礎(chǔ)上調(diào)整模型參數(shù)來模擬不同措施狀態(tài)下疫情的傳播趨勢，但對模型參數(shù)值與實際應(yīng)用意義的映射卻沒有合理的解釋，較難為不同地區(qū)的科學(xué)決策的制定提供較為直接的指導(dǎo)性信息。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于離散格網(wǎng)的傳染病時空擴(kuò)散演變和人為防控仿真方法。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于離散格網(wǎng)的傳染病時空擴(kuò)散演變和人為防控仿真方法，包括以下步驟：

步驟1：作出區(qū)域內(nèi)的人口分布和人口劃分，利用街道人口數(shù)據(jù)和街道級行政區(qū)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金空間插值獲取研究區(qū)域的人口分布，然后根據(jù)傳染病的動力學(xué)模型將整個疫區(qū)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(fù)人群R(t)，N為整個研究區(qū)域的人口數(shù)量；

步驟2：進(jìn)行傳染病時空擴(kuò)散模型的構(gòu)建,具體包括以下步驟：

a.求取新增的感染區(qū)域：利用離散的網(wǎng)格劃分疫情區(qū)域，根據(jù)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(fā)，逐步向周圍擴(kuò)散的模式，以當(dāng)前所有已經(jīng)被感染的網(wǎng)格區(qū)域為中心，利用人們每天平均的生活半徑r構(gòu)建緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)與整體的疫區(qū)格網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行疊加分析求取下一時刻新增的感染格網(wǎng)區(qū)域；

b.計算新增感染區(qū)域內(nèi)的感染數(shù)量；

步驟3：進(jìn)行人為防控措施模型的構(gòu)建，其構(gòu)建過程包括以下步驟：

a.隔離措施的建立；

b.醫(yī)療收治措施的模型建立；

c.自我防護(hù)措施的建立。

優(yōu)選的，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(fù)人群R(t)的變化利用以下微分方程進(jìn)行量化體現(xiàn)，表示每天各人群的變化：