一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法

文档序号:26091535发布日期:2021-07-30 18:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:作出区域内的人口分布和人口划分,利用街道人口数据和街道级行政区划数据进行克里金空间插值获取研究区域的人口分布,然后根据传染病的动力学模型将整个疫区的人口分为易感染人群s(t)、潜伏人群e(t)、无症状感染人群a(t)、临床感染人群i(t)、被检测的感染人群c(t)和康复人群r(t),n为整个研究区域的人口数量;

步骤2:进行传染病时空扩散模型的构建,具体包括以下步骤:

a.求取新增的感染区域:利用离散的网格划分疫情区域,根据传染病的传播总体上是从与传播途径空间邻近的地方出发,逐步向周围扩散的模式,以当前所有已经被感染的网格区域为中心,利用人们每天平均的生活半径r构建缓冲区,将缓冲区与整体的疫区格网区域进行叠加分析求取下一时刻新增的感染格网区域;

b.计算新增感染区域内的感染数量;

步骤3:进行人为防控措施模型的构建,其构建过程包括以下步骤:

a.隔离措施的建立;

b.医疗收治措施的模型建立;

c.自我防护措施的建立。

2.根据权利要求1所述的一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,其特征在于,步骤1中易感染人群s(t)、潜伏人群e(t)、无症状感染人群a(t)、临床感染人群i(t)、被检测的感染人群c(t)和康复人群r(t)的变化利用以下微分方程进行量化体现,表示每天各人群的变化:

其中,β0是传染率,σ是潜伏状态到感染状态的转化率,υ是无症状感染者的比例,α是无症状感染人群的传染率较临床感染者感染率的调整比例,γa,γo,γc分别是无症状感染者、临床感染者和被检测患者的康复率,do,dc分别为无症状感染者和被检测患者的死亡率。

3.根据权利要求2所述的一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,其特征在于,步骤2中计算新增区域内感染数量的具体方法为:以整个疫区为主体利用传染病动力学模型计算每日新增的潜伏人群、无症状感染人群、临床感染人群、被检测感染人群和康复人群的数量。即令t=1,初始化总人口n为该疫区的总人口,易感染人群s1=n-c1,潜伏人群e1=0,无症状人群a1=0,临床人群i1=1,被检测感染人群c1=0,康复人群r1=0。由微分方程(1-6)可以计算接下来每天各人群的数量。然后计算各感染网格区域到第一例感染者出现区域的距离反比(idw)为空间权重,将该权重乘上每天新增的各人群数量即可得到相应的感染格网区域中,权重计算如下式7-8。为新感染格网区域到第一例患者出现区域的反比例权重,为已感染网格到第一例感染区域的距离,为感染网的中心点坐标,(x0,y0)为首例患者的发病位置,p为任意正实数,通常为2

4.根据权利要求1所述的一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,其特征在于,步骤3中隔离措施的建立按以下形式建立:设传染病传播的研究区域为reg,利用离散格网将研究区域划分为n个子区域regi(i∈[1,2,...,n]),在疫情爆发前期,格网以虚线表示相邻区域之间可通行,而实线则表示相邻格网之间无法通行,此时刻的疫区内的各人群变化可以以整体区域进行计算,如下式微分方程(9-14)

5.根据权利要求1所述的一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,其特征在于,步骤3中医疗收治措施的模型建立按以下方式进行:引入每日感染人数的百分比参数δ模拟医院每天投入使用的床位数量即为每日收治人数,通过计算医院与各感染网格的距离反比作为权重,进而将医院的每日收治人数分配到对应感染网格区域中,如下式(21-23),式中为所有医院对某网格的收治病例数,hij为医院到网格区域的距离,wij为医院收治人数分配到各感染网格的权重,(xi,yi)是网格区域的中心点坐标,(xj,yj)为医院的位置坐标,ni表示该医院所能收治的网格区域数量,分别为医院的介入时间和关闭时间

6.一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,其特征在于:步骤3中自我防护措施的建立按以下方法进行:引入参数ε表示有效自我防护的人群占总人群的比例,对于每个格网则该参数为该网格区域内人口总数的比例,在计算易感染人群的变化时,对于有效自我防护的易感染人群,感染概率降低为正常值的30%,其他人的感染率保持不变,如下式(28-29)所示


技术总结
本发明涉及传染病防控技术领域,且公开了一种基于离散格网的传染病时空扩散演变和人为防控仿真方法,具体包括以下步骤:作出区域内的人口分布和人口划分、进行传染病时空扩散模型的构建和进行人为防控措施模型的构建。本发明提出了离散格网下的传染病疫情时空扩散和人为防控措施仿真方;针对现有人为防控措施仿真方法较少有时空信息的融入,模型参数缺时空演变的描述,将基于时序的传染病模型和地理学相结合,利用离散格网划分地理区域,并以患者与格网之间的相关性设计了传染病的时空扩散模型。同时将干预措施模型映射到相应的格网,进而在利用传染病模型进行量化分析的同时可以将仿真模型对应到实际地理空间。

技术研发人员:曹闻;戴浩然;彭斐琳;朱婧雯;田玉珍;刘文浩;王剑飞
受保护的技术使用者:郑州大学
技术研发日:2021.03.16
技术公布日:2021.07.30
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