[发明专利]融合发热人数和人口背景数据的流行病疫情时空预警方法

权利要求书

1.融合发热人数和人口背景数据的流行病疫情时空预警方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1，收集并预处理发热症状数据；

步骤S2，提取发热症状时间与空间信息；

步骤S3，发热病例密度指标和时空扫描窗口的构建；

步骤S4，前瞻性时空重排扫描与显著性计算；

步骤S5，预警结果的识别。

2.根据权利要求1所述的融合发热人数和人口背景数据的流行病疫情时空预警方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11，剔除异常值；去除地址及时间等关键数值为空、时间段位于研究时间范围外的数据；

步骤S12，将发热症状数据中的地址描述信息转换为空间坐标位置数据，典型的用经纬度表示，并对所在的地理分析单元进行编码；

步骤S13，剔除研究区域范围外的数据。

3.根据权利要求1所述的融合发热人数和人口背景数据的流行病疫情时空预警方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S21，提取发热症状时间信息；提取研究区域和研究时段内每个地理分析单元在每个时间分析单元的发热症状病例的数量；

步骤S12，提取发热症状空间信息；提取每个地理分析单元的经纬度坐标，这些经纬度坐标即是扫描时扫描窗口底面的圆心；其中，地理分析单元和时间分析单元选取根据实际情况确定，常用的地理分析单元包括县区、乡镇等行政区划，常用的时间分析单元如小时、天及月。

4.根据权利要求1所述的融合发热人数和人口背景数据的流行病疫情时空预警方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S31，构建研究区域融合人口数量的计算指标，包括研究区总发热病例密度、圆柱体窗口内实际发热病例密度、期望发热病例密度以及每个扫描窗口的GLR值；

步骤S32，构建时空圆柱体扫描窗口；通过一系列位置和大小不同的时空圆柱体扫描窗口在时空范围内对发热病例进行遍历扫描，其中圆柱体的底面对应空间范围，圆柱体的高表示时间范围。

5.根据权利要求4所述的融合发热人数和人口背景数据的流行病疫情时空预警方法，其特征在于，建立X，Y，Z的三维空间坐标系，X与Y围成的平面区域为研究区域，Z为时间轴；构建圆柱体时空扫描窗口，圆柱体的高代表研究时间间隔，即扫描结束时间与扫描开始时间之差，对于前瞻性时空重排扫描，每一个圆柱体的扫描结束时间是一致的；

设实心圆点表示发生的事件，空间点位置坐标(x,y)在研究区域内映射的点由数值k来注记，设研究区域内共有v个观测点，则k∈{k₁,k₂,…,k_v},v≥1,v∈Z，k₁表示第1个观测点的数值，k₂表示第2个观测点的数值，k_v表示第v个观测点的数值；则在i∈{1,2,...f,..F},1≤f≤F,F∈R，j∈{1,2,..t,...T},1≤t≤B,T∈R，的时空域内得到一个时空矩阵N；其中，集合{1,2,...c,..C}表示以某个观测点为起始扫描点的所有空间分析单元，共F个同心圆；集合1,2,..t,...T表示研究时间阈值内所对应的所有时间分析单元，T表示研究时间上限；则某观测点k_m的时空矩阵N由公式1表示，1≤m≤v，m∈Z:

其中，n₁₁,n₁₂,…,n_FT表示以该观测点为起始点的扫描过程中的所有圆柱体扫描窗口；假定C_sd为某一个扫描窗口所覆盖区域s在d天时间范围内的发热病例数量，则时空扫描区域所有时间范围内的总发热病例数E由公式2表示：

设C_s为某个观测点在d天中整个研究区域s范围内的病例数，C_d为某个观测点在研究区域s中整个研究时间范围内的病例数；分别由公式(3)和(4)表示：

根据观测值得到每一个观测点每一天的发病例数期望值，并通过公式(5)计算:

构建发热病例密度指标Q，设总研究区域M由G个子区域组成，即M＝M_g|1≤g≤G,g∈R，例如若M为省级，则G为市、县、区；设研究区域M的总人口数量为P，则每个子区域的人口数量为P₁、P₂、…、P_G，且满足那么区域g的发热病例密度为：

其中，E_g为子区域g的观察病例数；那么在扫描过程中对于任意圆柱体扫描窗口A，A内的期望发热病例密度：

令C_A为圆柱体窗口A中的实际发热病例密度，C_A服从均数为μ_A的超几何分布，当∑_sQ_sd和∑_dQ_sd相对于∑_s∑_dQ_sd非常小时，C_A近似服从均值为μ_A的泊松分布；基于此，采用泊松广义似然函数判定圆柱体窗口A是否聚集，GLR的表达式为：