王文革，趙志云，曹偉杰，裴嵩楠

基于地理信息系統(tǒng)的衛(wèi)勤資源管理方案設(shè)計

王文革，趙志云，曹偉杰，裴嵩楠

目的：設(shè)計一種基于地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）的數(shù)據(jù)管理方案，用于衛(wèi)勤部門管理下屬醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的衛(wèi)生資源。方法：按照數(shù)據(jù)服務層、應用服務層、表現(xiàn)層的邏輯功能設(shè)計總體方案，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理空間數(shù)據(jù)和衛(wèi)勤資源數(shù)據(jù)的存儲、轉(zhuǎn)換和關(guān)聯(lián)。結(jié)果：該系統(tǒng)可實現(xiàn)地理空間信息和衛(wèi)勤專題信息的導入、導出、維護、匯總、查詢分析等功能。結(jié)論：該系統(tǒng)為提高衛(wèi)勤保障能力和衛(wèi)勤管理效率提供了新途徑。

衛(wèi)勤管理；地理信息系統(tǒng)；衛(wèi)生資源

0　引言

地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）的主要功能是采集、儲存、管理、分析和描述地球表面與空間地理分布的有關(guān)數(shù)據(jù)[1]。由于能夠提供各種空間地理信息服務，GIS廣泛應用于農(nóng)林、地礦、國土資源、應急救災等領(lǐng)域[2-3]。

在公共衛(wèi)生領(lǐng)域，GIS已開始用于疾病監(jiān)測和預防、環(huán)境健康、衛(wèi)生服務利用和公共衛(wèi)生突發(fā)事件等方面的研究[4-5]。通過分析評價醫(yī)療保健的空間可用性、衛(wèi)生資源配置和衛(wèi)生干預措施的地理分布特點，衛(wèi)勤部門和研究機構(gòu)能夠更精確地掌握某一特定區(qū)域內(nèi)衛(wèi)生服務的應用效果和資源配置的合理性[6]。然而對于隸屬于同一衛(wèi)勤部門管理、分布在不同地區(qū)的眾多醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)而言，往往存在醫(yī)療力量發(fā)展不平衡、機構(gòu)之間信息溝通不暢、對駐地周圍地理環(huán)境和空間信息缺乏了解等問題，不利于上級衛(wèi)勤部門統(tǒng)籌規(guī)劃、應急處突和協(xié)調(diào)利用衛(wèi)生資源。

為了有效解決這些問題，協(xié)調(diào)管理分布在不同地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)，及時掌握各單位的人員、設(shè)備、保障對象等具體情況，有必要將GIS和衛(wèi)勤管理數(shù)據(jù)集成在一起，實現(xiàn)空間地理信息和衛(wèi)勤專題信息的綜合應用，以便充分利用醫(yī)療衛(wèi)生資源，對各種緊急狀況作出快速響應，最大程度地發(fā)揮醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的作用。

1　地理信息應用策略

1.1坐標體系

本方案的GIS地理信息數(shù)據(jù)以地球參考橢球面作為幾何基準，參考體系使用大地坐標系（B，L，H），參數(shù)B、L、H分別對應于坐標系中任意點P的緯度、經(jīng)度和高度，且

其中，ξ是高程異常；H正高為P點至大地水準面的距離。系統(tǒng)選擇新54坐標系作為統(tǒng)一坐標系，以“1985國家高程基準”作為高程系；選用二維投影面BOL，將空間點P沿鉛垂線投影到BOL上。

1.2信息描述

地理信息的描述和管理以圖層數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。在金字塔式的圖層中，不同分辨率的空間數(shù)據(jù)決定了對應圖層的信息量。根據(jù)具體的衛(wèi)勤管理需求，可以將空間數(shù)據(jù)的顯示圖層設(shè)置為4至8層。

在本方案中，為區(qū)分不同的空間元素，將空間實體劃分為11類，即地名、測量控制點、獨立地物、居民地、交通、管線與垣柵、境界與政區(qū)、水系、地貌、土質(zhì)、植被。此外，根據(jù)元素的維度和屬性，空間實體還可分為點狀要素、線狀要素、面狀要素。因此在矢量電子地圖中，可以利用拓撲學原理，按照點、線、面關(guān)系建立空間實體之間的關(guān)系模型。

2　總體方案

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

基于GIS的衛(wèi)勤資源管理系統(tǒng)按照邏輯功能分為數(shù)據(jù)服務層、應用服務層、表現(xiàn)層3層。軟件系統(tǒng)的開發(fā)也相應采用3層模型的開發(fā)部署。系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1　軟件系統(tǒng)模型

2.1.1數(shù)據(jù)服務層

數(shù)據(jù)服務層為應用服務層提供信息支撐。在數(shù)據(jù)服務層建立空間信息數(shù)據(jù)庫、衛(wèi)勤專題信息數(shù)據(jù)庫、鏈接關(guān)系數(shù)據(jù)庫，用于存儲系統(tǒng)的信息資源，并利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和各種數(shù)據(jù)接口，對地理空間信息和衛(wèi)勤數(shù)據(jù)進行管理和應用。在數(shù)據(jù)服務層的數(shù)據(jù)庫中，空間信息主要包括1∶600萬的全國行政區(qū)劃圖和1∶50萬的全國地圖；衛(wèi)勤專題信息主要包括基層醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)信息、醫(yī)院信息、衛(wèi)生人員信息、衛(wèi)生裝備信息、醫(yī)療保障對象信息等。

2.1.2應用服務層

應用服務層由應用服務系統(tǒng)和各種組件構(gòu)成，用以實現(xiàn)系統(tǒng)的功能并完成對數(shù)據(jù)庫的訪問。應用服務器是整個衛(wèi)勤資源管理系統(tǒng)的核心，承擔衛(wèi)勤數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的管理、檢索、顯示等任務，并將結(jié)果傳送給客戶端。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮和多進程檢索，在局域網(wǎng)內(nèi)采用客戶端/服務器（client/server，C/S）方式，提供空間信息和衛(wèi)勤專題信息的檢索、瀏覽、查詢、統(tǒng)計、輸出等功能。相應的組件具有良好的重用性，可以對部件獨立升級，根據(jù)衛(wèi)勤管理需求可增加新的接口（屬性與方法），拓展系統(tǒng)功能。

2.1.3表現(xiàn)層

表現(xiàn)層負責用戶與系統(tǒng)的交互處理。針對衛(wèi)勤管理業(yè)務的特點和任務，建立相對獨立的功能模塊，滿足衛(wèi)勤管理人員、數(shù)據(jù)庫管理員、信息維護人員的不同需求。功能模塊包括信息應用子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、圖形維護子系統(tǒng)和系統(tǒng)維護子系統(tǒng)。4個子系統(tǒng)通過調(diào)用應用服務層的組件，完成信息查詢、業(yè)務處理和數(shù)據(jù)維護等任務。

2.2系統(tǒng)功能

系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)和基于網(wǎng)絡的地理信息系統(tǒng)技術(shù)，具備良好的開放性和擴展性，可實現(xiàn)地理空間信息與衛(wèi)勤專題信息的導入、導出、維護、匯總、查詢分析等功能。通過分級管理、權(quán)限控制等手段，實現(xiàn)對信息流向和操作進程的可查、可控、可追蹤，確保信息和系統(tǒng)的安全。

系統(tǒng)主要功能有信息應用、數(shù)據(jù)庫管理、圖形維護和系統(tǒng)維護。其中，信息應用功能主要包括衛(wèi)勤專題信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫查詢、統(tǒng)計、分析，衛(wèi)勤專題信息的空間位置查詢、統(tǒng)計，衛(wèi)勤專題信息與空間位置信息連接關(guān)系的建立，空間信息量算，地圖打印等。數(shù)據(jù)庫管理功能主要是對數(shù)據(jù)庫信息進行編輯修改，包括衛(wèi)勤專題信息的采集建庫、數(shù)據(jù)匯總、信息編輯、表格打印、統(tǒng)計查詢、用戶管理等。圖形維護功能針對地圖數(shù)據(jù)進行編輯修改，對矢量電子地圖等空間信息進行調(diào)用、顯示、編輯、測量、匯總、檢索等操作。系統(tǒng)維護功能則對各項數(shù)據(jù)進行更新、備份和恢復。

3　技術(shù)實現(xiàn)

3.1開發(fā)環(huán)境和工具

根據(jù)衛(wèi)勤管理業(yè)務的需求和特點，系統(tǒng)提供單機和網(wǎng)絡2種版本。網(wǎng)絡版主要在衛(wèi)勤機關(guān)日常辦公時使用，單機版適用于外出、駐訓、突發(fā)應急等無網(wǎng)絡環(huán)境。網(wǎng)絡版采用C/S模式，可運行于Windows環(huán)境，服務器數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2005，開發(fā)語言使用PowerBuilder，主要利用分布式應用技術(shù)、面向?qū)ο箝_發(fā)技術(shù)和組件開發(fā)技術(shù)。此外，網(wǎng)絡版系統(tǒng)采用胖客戶端形式，衛(wèi)勤數(shù)據(jù)統(tǒng)計和空間查詢等信息處理與應用集中在客戶端，地理和專題信息的儲存與管理則集中在服務器端。這種設(shè)計既可降低系統(tǒng)對網(wǎng)絡速度的要求，又可以充分利用客戶端資源來提高圖形信息的裝載速度。

系統(tǒng)平臺采用Sybase公司推出的具有工業(yè)強度的EAServer應用服務器。EAServer包含Jaguar CTS和PowerDynamo 2個部分，能夠提供圖形界面Jaguar Manager，而且可以配置應用服務器并定義和部署組件和軟件包。

3.2數(shù)據(jù)接口和管理

在本方案中，空間數(shù)據(jù)和衛(wèi)勤專題數(shù)據(jù)均存儲于SQL Server數(shù)據(jù)庫，由關(guān)系數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理?？臻g數(shù)據(jù)引擎（spatial database engine，SDE）作為擴展的功能組件，負責連接GIS應用與關(guān)系數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠處理空間數(shù)據(jù)幾何屬性的格式轉(zhuǎn)換問題，從而實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的存取和管理。這種基于關(guān)系模型的管理模式可以有效地解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性、數(shù)據(jù)共享以及海量數(shù)據(jù)存儲等問題[8]。

地理空間數(shù)據(jù)與衛(wèi)勤資源數(shù)據(jù)的連接主要通過屬性表來實現(xiàn)。以基層醫(yī)療機構(gòu)信息為例，其屬性表結(jié)構(gòu)中包含單位代碼、單位名稱、高程、經(jīng)度、緯度等字段（見表1）。這些字段在基層醫(yī)療機構(gòu)信息與基礎(chǔ)圖層數(shù)據(jù)和空間實體（如居民地、河流等）圖層數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，便于在地圖上顯示相關(guān)信息，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化效果。

表1　基層醫(yī)療機構(gòu)屬性表結(jié)構(gòu)

3.3系統(tǒng)安全策略

為確保衛(wèi)勤信息安全和系統(tǒng)正常運行，本方案采用統(tǒng)一的身份認證管理體系，實施操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的雙重身份認證。對網(wǎng)絡用戶進行分級授權(quán)，如衛(wèi)勤管理用戶僅具備統(tǒng)計和查詢權(quán)限，衛(wèi)勤數(shù)據(jù)維護用戶可以修改和更新衛(wèi)勤專題數(shù)據(jù)，系統(tǒng)維護用戶可修改GIS屬性數(shù)據(jù)等。建立IP地址訪問控制列表，通過IP地址管理用戶權(quán)限。此外，系統(tǒng)對用戶的操作進行監(jiān)控，防止用戶誤操作或非法操作。系統(tǒng)工作日志可記錄不同用戶的操作信息，包括用戶名、IP地址、登錄退出時間和操作內(nèi)容等。

4　效果分析

空間信息的廣泛應用和地理信息相關(guān)技術(shù)的日趨成熟，為GIS與衛(wèi)生信息管理的融合提供了有利條件[9-10]。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有的GIS技術(shù)，結(jié)合地理空間信息和衛(wèi)勤管理專題信息，構(gòu)建衛(wèi)勤資源綜合管理平臺。利用該平臺提供的功能，用戶可以及時了解各級醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的地理位置、周邊環(huán)境、業(yè)務相關(guān)單位、衛(wèi)生裝備配置、醫(yī)務人員數(shù)質(zhì)量、保障對象數(shù)量和范圍等，為提高基層醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)衛(wèi)勤保障能力和工作效率提供了新的途徑。系統(tǒng)為衛(wèi)勤管理部門進行業(yè)務統(tǒng)籌調(diào)整、應急處突、資金和裝備配置等工作提供決策支持，在實踐中取得了較為滿意的效果。用戶在應用過程中也發(fā)現(xiàn)一些不便之處，主要原因是各種衛(wèi)勤專題信息來源于不同類型的數(shù)據(jù)庫或文件，當衛(wèi)生機構(gòu)、人員、裝備等信息發(fā)生變化時，更新數(shù)據(jù)的過程較為繁瑣。今后將針對專題信息的采集更新工作進一步優(yōu)化系統(tǒng)接口。

[1]鄔倫，劉瑜.地理信息系統(tǒng):原理、方法和應用[M].北京:科學出版社，2005:23.

[2]苗德強，胡鋒，李輝信.基于.NET和ArcGIS Engine的土壤污染評價管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技通報，2011，27（2）: 299-304.

[3]李樂明，張琪.GIS在政府應急管理中的應用研究[J].微計算機信息，2011，28（4）:93-95.

[4]別芹芹，邱冬生，胡輝，等.我國手足口病時空分布特征的GIS分析[J].地球信息科學學報，2010，12（3）:380-384.

[5]謝洪彬，劉芳，劉瑾奕，等.在衛(wèi)生監(jiān)督數(shù)據(jù)分析中使用GIS的探索[J].中國衛(wèi)生監(jiān)督雜志，2011，18（5）:428-431.

[6]張凱，伍瑞昌，陶學強.GIS在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（10）:41-42.

[7]蒲海霞，李佳田，李銳，等.非結(jié)構(gòu)化文本數(shù)據(jù)的GIS描述性查詢方法[J].計算機應用，2012，32（9）:2 483-2 487.

[8]向強盛，陸濤，胡建華，等.基于GIS的藥品銷售數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)[J].計算機應用與軟件，2013，30（2）:161-164.

[9]胡繼華，鐘廣鵬，嚴國燦.基于GIS的動態(tài)應急資源調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應用研究，2012，29（1）:200-202.

[10]李東平，姚遠.GIS的發(fā)展趨勢與數(shù)字地震應急救災的實現(xiàn)技術(shù)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2011，21（1）:214-217.

（收稿：2014-05-27修回：2014-09-20）

Design of health service resources management based on GIS

WANG Wen-ge,ZHAO Zhi-yun,CAO Wei-jie,PEI Song-nan
(Medical Information Center of Logistics Department of General Staff Headquarters,Beijing 100082,China)

Objective To design a data management solution based on geographic information system for health service units to deal with health resources of subordinate medical institutions.Methods The whole solution was developed with layer logic function of data service,application and presentation.Storage,transformation and relationship of both spatial data and health service data were totally managed by relational database.Results The system was able to import,export, maintain,sum,query and analyze geography spatial information and health service information.Conclusion A new method is provided to improve capability of health support and health service management efficiency.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：60-62]

health service management;geographic information system;health resource

[中國圖書資料分類號]R318；TP311.13A

1003-8868（2015）05-0060-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.060

王文革（1964—），男，高級工程師，主要從事衛(wèi)勤信息管理方面的研究工作，E-mail:yun309@163.com。

100082北京，總參衛(wèi)生信息中心（王文革，趙志云，曹偉杰，裴嵩楠）

1.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

通常用于描述空間數(shù)據(jù)的必要信息包括空間位置信息、屬性信息、符號信息和文字注記信息。這些信息用于表述空間元素的具體地理位置、類型、表現(xiàn)符號和描述文字信息等基本要素。此外，針對具體的地物要素，還應具備一定的索引信息，用于GIS的空間查詢、屬性查詢和描述性查詢等功能[7]。

GIS的空間數(shù)據(jù)具有相對獨立性，衛(wèi)勤業(yè)務數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)主要體現(xiàn)在屬性信息結(jié)構(gòu)中。通過建立單獨的屬性信息表、屬性對照關(guān)系表、符號對照表、注記關(guān)系表，可以簡化描述空間信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于這些表的數(shù)據(jù)相對固定，當客戶端程序啟動時，可以全部載入內(nèi)存。而在程序打開電子地圖時，僅需調(diào)用空間位置信息即可，從而節(jié)省了大量時間，提高了衛(wèi)勤資源管理的整體運行效率。