國內(nèi)城市公共衛(wèi)生安全應急管理技術的調(diào)研報告
從國內(nèi)城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的研究和應用現(xiàn)狀出發(fā)，指出城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)建設的核心要務是集成現(xiàn)有的衛(wèi)生信息系統(tǒng)、消除衛(wèi)生信息孤島、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交換;并提出了城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集類型和業(yè)務支持部門。在此基礎上，構建了一個基于數(shù)據(jù)倉庫、以gis為應急響應支持平臺、能統(tǒng)一管理信息、可與其他電子政務系統(tǒng)互連互通的城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)框架結構，并詳細闡述了各業(yè)務模塊的基本功能和系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術方法。
1 引言
公共衛(wèi)生事件是一種極具破壞力的自然或人為災害。近年來，由于人口持續(xù)增長、城市盲目擴張、工業(yè)高度密集，資源環(huán)境破壞，人與人的安全衛(wèi)生距離不斷縮小，使預防公共衛(wèi)生事件的形勢日趨嚴峻 。因其具有復雜性和不確定性，使預測、預警與應急管理成為有效預防、及時控制和消除公共衛(wèi)生事件及其危害的重要手段，并引起研究者的普遍關注。如熊光魁 等研究了救災防病應急反應專家管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用;潘海東等 提出了構建國家級公共衛(wèi)生應急系統(tǒng)的思路;王平 、杜江等 設計了基于web gis的公共衛(wèi)生安全監(jiān)督與控制系統(tǒng)方案;杜鵬等 基于模型分析規(guī)劃了公共衛(wèi)生事件監(jiān)測與預警系統(tǒng)的建設;李琦等 在北京市傳染性非典型肺炎分析決策支持系統(tǒng)的基礎上，提出了城市突發(fā)公共衛(wèi)生疫情分析與決策系統(tǒng)的構建方法。這些思路和方案從不同角度對系統(tǒng)功能模塊、體系結構、業(yè)務模型等做了較為詳細的闡述，對豐富公共衛(wèi)生事件應急管理系統(tǒng)的應用功能，促進地區(qū)公共衛(wèi)生信息化建設有積極作用。但有關公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的應用范圍、系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)類型，以及系統(tǒng)支持部門等問題尚未明確提出，特別是如何處理公共衛(wèi)生領域各部門現(xiàn)有的信息系統(tǒng)長期以來一直被忽視。這些信息系統(tǒng)建于不同時期，采用不同軟件平臺和數(shù)據(jù)格式，系統(tǒng)之間的衛(wèi)生數(shù)據(jù)無法共享和交換，形成大量的衛(wèi)生信息孤島。另外，這些信息系統(tǒng)存有大量有價值的歷史和現(xiàn)實數(shù)據(jù)，如果放棄它們，則需很大的重復投資，并造成不必要的浪費，這與建立節(jié)約型社會的主題相違背。因此，集成先進技術，整合城市現(xiàn)有衛(wèi)生信息資源，消除衛(wèi)生信息孤島，實現(xiàn)公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)的共享與交換，成為當前城市公共衛(wèi)生應急管理系統(tǒng)建設的核心要務。
基于上述情況，在“十.五” 國家重點科技攻關計劃《區(qū)域可持續(xù)發(fā)展關鍵技術研究與示范》延續(xù)項目“中小城市公共安全應急系統(tǒng)技術集成” 的支持下，通過調(diào)查和分析廣州市公共衛(wèi)生信息系統(tǒng)的建設和應用情況，本研究從新的視角提出了建設基于城市的公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的技術方案。
2 系統(tǒng)總體設計
2.1 系統(tǒng)建設目標
城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的建設是在城市現(xiàn)有公共衛(wèi)生安全體系下，圍繞城市公共衛(wèi)生信息化建設的總體目標，綜合運用計算機工程、衛(wèi)生統(tǒng)計、人工智能、數(shù)據(jù)倉庫、中間件、地理信息系統(tǒng)等技術，建立一個能快速、及時、準確收集、存儲、處理突發(fā)公共衛(wèi)生事件信息和其他相關信息，并以超媒體(文字、聲音、影像等)方式顯示各類信息和分析結果，為城市突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急處理機構提供全過程、多層次信息服務和多種支持手段的應急指揮和輔助決策系統(tǒng)。系統(tǒng)建設的最終目標是將現(xiàn)有公共衛(wèi)生領域各業(yè)務部門相對獨立的操作型系統(tǒng)集成在一起，以基礎空間地理數(shù)據(jù)及各類專題圖形數(shù)據(jù)為基礎，建立集中統(tǒng)一的公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)倉庫和相應的預警指標、應急預案等知識庫和模型庫;以數(shù)據(jù)上報一采集一管理一分析一決策一展示為主線，建立具有公共衛(wèi)生事件監(jiān)測預警、仿真預測、虛擬現(xiàn)實、指揮調(diào)度、信息發(fā)布等專業(yè)應用功能的各子系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)服務平臺，以提高突發(fā)事件應急處理和指揮調(diào)度能力，為城市突發(fā)公共衛(wèi)生事件決策指揮提供科學依據(jù)和技術支持。
2.2 系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)類型與支撐單位
傳統(tǒng)的公共衛(wèi)生領域以傳染病防治為主要內(nèi)容，數(shù)據(jù)類型單一;公共衛(wèi)生事件的應急處理也主要由衛(wèi)生部門唱獨角戲。隨著社會進步，公共衛(wèi)生安全的范圍變得越來越廣泛。因不合理飲食結構、不良生活方式引發(fā)的慢性非傳染性疾病，因空氣、水源、噪聲、化學污染等環(huán)境危害引發(fā)的健康問題，也正上升為公共衛(wèi)生問題 。因此設計系統(tǒng)建設方案時，充分考慮社會經(jīng)濟發(fā)展和居民健康與生命財產(chǎn)安全的需求，除衛(wèi)生監(jiān)測數(shù)據(jù)、疫情監(jiān)測數(shù)據(jù)、衛(wèi)生資源數(shù)據(jù)等基本數(shù)據(jù)類型外，環(huán)境衛(wèi)生數(shù)據(jù)、食品藥品衛(wèi)生數(shù)據(jù)、公共衛(wèi)生危險因素數(shù)據(jù)，以及社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)等一并列為系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)類型(見表1)。
城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)支持單位除醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)各部門外，把與數(shù)據(jù)供給和應急管理有關的如環(huán)境監(jiān)測、食品藥品監(jiān)督、質(zhì)量技術監(jiān)督及公安、消防、交通等部門也列入系統(tǒng)支持單位(見表2)。
2.3 系統(tǒng)業(yè)務結構模型
城市公共衛(wèi)生應急管理系統(tǒng)圍繞城市公共衛(wèi)生安全構建，在體系結構上采用開放式的網(wǎng)絡結構設計，系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與其他應用系統(tǒng)之間都能容易地實現(xiàn)互連互通。其概念模型(如圖1)從底層至頂層分為數(shù)據(jù)層、應用服務層和用戶層3個層次。
數(shù)據(jù)層有分布數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)、信息采集和信息管理系統(tǒng)組成。在該層中，信息采集系統(tǒng)利用etl工具把存放在各業(yè)務部門異構系統(tǒng)中的衛(wèi)生數(shù)據(jù)采集到公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)中，并建立面向公共衛(wèi)生事件應急管理的專業(yè)數(shù)據(jù)集市。城市基礎數(shù)據(jù)倉庫中存有大量基礎空間數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)，包括影像、地圖、氣候、人口、宏觀經(jīng)濟等。城市基礎數(shù)據(jù)倉庫的應用是對公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的資源支持。
應用服務層由面向事件的數(shù)據(jù)共享與交換平臺、面向事件的gis(geographical information system)應急響應服務平臺和專業(yè)應用分析子系統(tǒng)三個功能子層組成。數(shù)據(jù)共享與交換平臺是系統(tǒng)各子系統(tǒng)實現(xiàn)集成的關鍵和基礎，它以靈活的方式與數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)連接，為各業(yè)務子系統(tǒng)提供基本的數(shù)據(jù)組織形式，并設有系統(tǒng)與其他應用系統(tǒng)對接的公共數(shù)據(jù)接口。
gis應急響應服務平臺實現(xiàn)城市公共衛(wèi)生突發(fā)事件應急管理過程中所需的各種基礎性服務及平臺支撐，能為各業(yè)務子系統(tǒng)提供通用的功能模塊，還可以在其上方便地構建應用系統(tǒng)。該平臺本身具有強大的空間分析功能，并能把各業(yè)務子系統(tǒng)的分析結果展示出來。緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡分析、dem(digital elevation mode1)分析、疊置分析等屬于此層。
專業(yè)應用分析子系統(tǒng)在繼承gis通用功能層的基礎上，針對城市公共衛(wèi)生應急管理和決策需求，開發(fā)出多種專業(yè)應用模塊。其中知識管理和決策支持系統(tǒng)實現(xiàn)知識庫和模型庫的管理，并把相應的知識和規(guī)則運用到信息采集、信息管理、監(jiān)測與預警、分析與預測、指揮調(diào)度等系統(tǒng)中;突發(fā)事件分析與預測系統(tǒng)針對事件特點和應急管理需求對衛(wèi)生數(shù)據(jù)進行多種分析，并根據(jù)歷史經(jīng)驗及專家知識對相關突發(fā)事件的危害程度進行仿真模擬和預測，為控制事件發(fā)生提供輔助決策;突發(fā)事件監(jiān)測與預警系統(tǒng)根據(jù)事先定義好的邏輯關系定期掃描檢查衛(wèi)生數(shù)據(jù)倉庫，對發(fā)現(xiàn)的異�，F(xiàn)象發(fā)出預警;突發(fā)事件應急調(diào)度系統(tǒng)通過gis應急響應服務平臺實現(xiàn)跨部門分散資源的統(tǒng)一調(diào)度;公共衛(wèi)生信息發(fā)布系統(tǒng)主要向公眾公布已經(jīng)或正在發(fā)生的公共衛(wèi)生事件的各類信息。
用戶層主要將下層數(shù)據(jù)的分析結果以友好直觀的方式反饋給各個不同需求層次的用戶。整個系統(tǒng)從下到上互為基礎，互相作用。
3 系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術
3.1 利用數(shù)據(jù)倉庫技術進行數(shù)據(jù)中心建設
城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)需要對分散在各部門異構系統(tǒng)中的衛(wèi)生數(shù)據(jù)進行集成分析，但由于各異構系統(tǒng)的分散性、數(shù)據(jù)類型的不一致性，以及一些歷史數(shù)據(jù)的離線等問題，使目前這種以事務處理為主體的數(shù)據(jù)環(huán)境難以滿足公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析要求，因此網(wǎng)絡環(huán)境下的城市應急管理系統(tǒng)需要建立獨立于應用的數(shù)據(jù)環(huán)境和相應的技術支持。數(shù)據(jù)倉庫是一種面向數(shù)據(jù)應用的數(shù)據(jù)管理技術，它提供集成化、歷史化的數(shù)據(jù)管理功能，支持綜合性的數(shù)據(jù)分析 。對城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)倉庫可為公共衛(wèi)生事件的監(jiān)測與預警、分析與預測、決策支持等子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析與處理創(chuàng)造良好的條件。
城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的創(chuàng)建過程遵循以下步驟：首先從各分布數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中抽取有用的公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)準備區(qū)(如圖2)，然后對數(shù)據(jù)準備區(qū)中的`數(shù)據(jù)進行清洗、轉換，并通過元數(shù)據(jù)映射后裝入數(shù)據(jù)倉庫，再根據(jù)公共衛(wèi)生安全應急管理的具體需要建立專業(yè)數(shù)據(jù)集市，其結果由前端各專業(yè)應用子系統(tǒng)經(jīng)過多種分析后展現(xiàn)。
3.2 利用中間件技術進行系統(tǒng)應用集成
城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)要在不同網(wǎng)絡產(chǎn)品、硬件平臺、網(wǎng)絡協(xié)議等組成的異構環(huán)境中運行，同時還需支持多種應用軟件和管理多種應用系統(tǒng)。因此系統(tǒng)內(nèi)部各軟、硬件平臺之間、系統(tǒng)與其他電子政務系統(tǒng)之間要有可靠和高效的信息傳遞與數(shù)據(jù)轉換技術支持。中間件(如圖3)是基于分布式處理技術的一類軟件，它介于應用軟件和系統(tǒng)軟件之間，既能解決客戶與服務器方的互聯(lián)，又能實現(xiàn)不同技術組件之間的集成 。
公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的應用集成分為系統(tǒng)內(nèi)部服務集成和系統(tǒng)外部服務集成，它們因功能不同對中間件的要求也不同。內(nèi)部服務集成需要整合長期形成的大量遺留系統(tǒng)，共享不同平臺和異構數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)資源;外部服務集成要求系統(tǒng)能自動檢索到其他電子政務系統(tǒng)提供的相關服務，以構成更為廣泛的公共衛(wèi)生安全應急管理網(wǎng)絡�？紤]城市已有公共衛(wèi)生信息管理系統(tǒng)、軟硬件支持臺的特點，及將來系統(tǒng)擴展和兼容等因素，在城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，將j2ee、web services、xml信息交換中間件集成應用。其中j2ee標準用來解決服務器端應用間跨平臺、數(shù)據(jù)異構的集成及數(shù)據(jù)挖掘任務;webservices用于系統(tǒng)的信息發(fā)布與獲取;信息交換中間件在內(nèi)外集成系統(tǒng)之間起到信息及功能的橋接作用 。
3.3利用地理信息系統(tǒng)技術進行可視化顯示
公共衛(wèi)生事件不僅具有自身的屬性特征，更具有空 [5]間分布特點�；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)技術的公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)是gis和其他各功能子系統(tǒng)的無縫集成，是地圖和空間分析在公共衛(wèi)生安全應急管理中的具體應用。gis強大的空間分析功能(如緩沖區(qū)分析、疊置分析、路徑分析、網(wǎng)絡分析等)以其可視化、實時化、動態(tài)化等直觀的表現(xiàn)形式可廣泛應用于隔離區(qū)設置(以傳染病為例)、疫區(qū)定位、疫情顯示、空問傳播分析等方面 ，為管理部門迅速了解疫情傳播態(tài)勢，進行應急預案生成、衛(wèi)生資源配置等提供實施平臺。
根據(jù)公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)的業(yè)務特點，gis平臺采用c/s和b/s混合架構。c/s架構側重多角度空間數(shù)據(jù)分析，包括各種專題圖展示、路徑分析、緩沖區(qū)分析、插值分析等。b/s架構除支持矢量地圖基本操作(如放大、縮小、平移、量測、圖元選擇、圖元查詢等)以外，還強調(diào)對地理相關業(yè)務數(shù)據(jù)分析功能的支持，并能提供直觀和實時的數(shù)據(jù)展示。b/s架構采用面向接口的設計風格，無縫集成數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，可方便擴展到其他、 務應用系統(tǒng)。
4 結束語
本研究基于消除衛(wèi)生信息孤島，提高公共衛(wèi)生事件應急管理水平和應急預案的可操作性，構建了以數(shù)據(jù)倉庫為基礎、能統(tǒng)一管理信息、支持gis訪問、可與其他應用系統(tǒng)無縫連接的城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)，體現(xiàn)了城市公共衛(wèi)生資源的有效整合和先進技術的集成應用。但城市公共衛(wèi)生安全應急管理系統(tǒng)建設是一項復雜的系統(tǒng)工程。同時，普遍災難途徑，即各類突發(fā)事件的一體化管理將成為應急管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 。因此，隨著社會進步和對公共安全需求的增加，突發(fā)事件應急管理系統(tǒng)的應用范圍將會涵蓋整個城市公共安全領域，其服務功能也更加全面。本方案盡管在設計中充分考慮了系統(tǒng)的擴展性和兼容性，但還需在實際應用中不斷完善，以滿足日益發(fā)展的城市公共安全應急管理需求。
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