Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng GIS GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM ● Sinh hoạt khoa học chuyên đề lần 5
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GISGEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM● Sinh hoạt khoa học chuyên đề lần 5
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Nội dung
1. Giới thiệu GIS, dữ kiện sử dụng
2. Giới thiệu trình bày dữ kiện không gian
3. Giới thiệu phân tích không gian
4. Sử dụng Quantum GIS trình bày dữ kiện không gian
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GISGiới thiệu
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
NHẤT CỰ LI“Everything is related to everything else, but near things are more related than distant things”
Waldo Tobler. Economic Geography (1970:236)
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GIS: là gì?
● hệ thống dùng mô tả các đặc tính địa lý nhằm trình bày và
phân tích thông tin liên quan
● được xem là một hệ thống thông tin mạnh nhất vì có tác dụng
tổng hợp kiến thức từ nhiều nguồn khác nhau (qua các lớp
trong bản đồ)
● hấp dẫn vì mang đến nhận thức thông qua xem hình ảnh
● kết hợp giữa công cụ trực quan - dùng bản đồ để truyền đạt
và hiển thị - và các phân tích thống kê mạnh và các mô hình
có cơ sở khoa học.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GIS và YTCC
YTCC(1) tập trung vào sức khỏe cộng đồng hơn là cá nhân
(2) tập trung vào phòng ngừa hơn là điều trị
(3) can thiệp chủ yếu ở mức bối cảnh chính sách
hơn là riêng lẻ.
GIS
...
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Lịch sửDr. Snow vẽ tay bản đồ và phân tích vị trí các ca chết do tả và các bơm nước ở London 1850s.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Hiện nay Chuyên ngành
Tin học YTCC (PH informatics)
Phát triển các hệ thống thu thập và hiển thị thông tin
Phát triển các phương pháp phân tích
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GISĐặc điểm
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Dữ kiệnThông tin dạng lớp:
Đường giao thông
Tình trạng sử dụng
đất: dân cư, khu công
nghiệp, rừng,...
Các vùng hành chính
Hồ nước và sông suối
Cao độ và địa hình
Hình ảnh vệ tinh
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Dữ kiệnThông tin dạng tập hợp• Điểm tọa độ• Đường ranh
giới• Các dạng hình
học• Các chú thích,
nhãn
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Dữ kiệnThông tin dạng mành:• Hình vệ tinh• Cao độ• Tình trạng sử
dụng đất
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Dữ kiệnThông tin đặc
tính và mô tả:
–Mã số
–Địa chỉ
–Tọa độ
–Số ca bệnh
–Tổng dân số
–…
Tham chiếu địa lý và hệ tọa độ
Tọa độ gốc Tọa độ được xử lý
WGS-84 VN-2000 UTM zone 48N
lat: 14.871666 lon: 108.6577964
N14 52.300 E108 39.468
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GISPhương pháp trình bày
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Các dạng trình bày thông tin phổ biếnBản đồ vùng (Pattern)
Dự báo dịch sốt rét tại Nam Phi, màu đậm hơn cho tỷ suất cao hơn
Bản đồ vùng nóng (Heatmap)
Phần trăm người lớn có nguy cơ cao đái tháo đường tại làng Towner
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Các dạng trình bày thông tin phổ biến
2D 3D
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Các dạng trình bày thông tin phổ biến…
Tạo vùng đệm Tạo vùng phân cắt
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GISPhân tích không gian
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Để trả lời cho các câu hỏi• Tóm tắt thông tin:
• Trung tâm nằm ở đâu?• Địa điểm nào dễ tiếp cận nhất?• Hướng nào là chủ yếu?• Các đặc điểm phân tán, tập trung hay liên kết như thế nào?• Có xu hướng theo phương hay không?
• Xác định các cụm có ý nghĩa thống kê• Điểm nóng nằm ở đâu? Điểm lạnh? Tính cụm có mạnh không?• Giá trị ngoại lai ở đâu?• Các nguồn lực nên phân bổ như thế nào là tốt nhất?• Nơi nào cách xa với vấn đề nhất?
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Để trả lời cho các câu hỏi• Đánh giá chung các đặc điểm không gian
• Các đặc tính không gian có khác nhau?• Có thay đổi theo thời gian?• Các lớp không gian có diễn tiến giống nhau?• Có tương quan không gian giữa các lớp?
• Mô hình hóa mối liên quan• Có tương quan với nhau? Mạnh như thế nào? Có ổn định giữa các
khu vực khác nhau?• Yếu tố nào có thể góp phần tạo ra kết cuộc? Nơi nào sẽ có thể xảy
ra kết cuộc giống như vậy?• Yếu tố nào có ảnh hưởng mạnh nhất?• Các đặc điểm có thể thay đổi như thế nào? Cần phải chuẩn bị gì?• Tại sao một địa điểm lại là điểm nóng? Điểm lạnh?
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Các bước tiến trình phân tích không gian
1. Xây dựng mục tiêu và câu hỏi nghiên cứu
2. Thu thập, sắp xếp và chuẩn bị dữ kiện phân tích.
3. Xây dựng mô hình phân tích.
4. Phân tích và tạo kết quả.
5. Khám phá, đánh giá, vẽ biểu đồ, tóm tắt, diễn giải, trình bày hiểu và phân tích các kết quả.
6. Kết luận, ghi nhận kết quả.
7. Trình bày kết quả và các phát hiện.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Phân tích không gian
Quá trình mô hình hóa, chuyển hóa kết quả bằng xử lý vi tính, kiểm tra và diễn giải kết quả của mô hình.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Z-score và P-value
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GIS: PHÂN TÍCH KHÔNG GIANTóm tắt thông tin
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Trung tâm ở đâu?
Dữ kiện cần được xử lý (projected) trước khi tính.
Dân số tập trung ở đâu và có thay đổi theo thời gian hay không?
Trung bình:
Tình bằng điểm trung bình giá trị tọa độ x và y dựa trên thang đo Euclidean hoặc Manhattan
Trung vị:
Tính bằng thuật toán để tìm điểm có khoảng cách Euclidean nhỏ nhất tới các đặc điểm khác. Ít bị ảnh hưởng bởi giá trị ngoại lai
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Địa điểm nào dễ tiếp cận nhất?Chốt cấp cứu mới nên được đặt ở đâu?
Vị trí trung tâm
Xác định điểm nằm trung tâm nhất của các điểm, đường, đa giác.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Hướng nào là chủ yếu?Hướng gió chính vào mùa hè?
Trung bình hướng tuyến tính
Xác định trung bình hướng, độ dài, và trung tâm của nhiều vec tơ
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Phân tán, tập trung, liên kết như thế nào?Có xu hướng theo phương không?
Chủng bệnh nào có phân bố rộng nhất?
Hướng phân bố của các vùng quặng là gì? Các quặng này tập trung ở đâu?
Khoảng cách tiêu chuẩn
Đo lường mức độ tập trung/phân tán quanh trung tâm trung bình địa lý
Hướng phân bố
Hình bầu dục để tóm tắt khuynh hướng tập trung, phân tán và cả hướng tuyến tính.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GIS: PHÂN TÍCH KHÔNG GIANXác định các cụm có ý nghĩa thống kê
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Điểm nóng nằm ở đâu? Điểm lạnh? Tính cụm có mạnh không?Giá trị ngoại lai ở đâu?Phân bổ nguồn lực như thế nào là tốt nhất?Nơi nào cách xa với vấn đề nhất?
Đâu là ranh giới rõ nhất giữa vùng giàu và nghèo?
Đâu là vùng có đa dạng sinh học nhất và chất lượng sinh thái tốt nhất?
Đâu là vùng có đặc điểm bất thường ở HCM?
Vùng nào có tỷ lệ mắc ĐTĐ cao bất thường?
Các cơn đột quỵ xảy ra vào ban ngày có cùng đặc điểm không gian với nhưng ca ban đêm?
Nên di dân đến đâu?
Phân tích Điểm nóng (Hot spots)
Tạo ta dữ kiện được hiệu chỉnh, xác định các điểm nóng có ý nghĩa thống kê bằng thống kê Getis-Ord Gi*
Phân tích cụm và ngoại lai
Tạo ra dữ kiện được hiệu chỉnh, xác định điểm nóng, lạnh và ngoại lai bằng thống kê Anselin Local Moran's I
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GIS: PHÂN TÍCH KHÔNG GIANĐánh giá chung các đặc điểm không gian
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Các đặc tính không gian có khác nhau?Có tương quan không gian giữa các lớp?
Loại bệnh nào tập trung theo khu vực nhất?
Chủng vi rút nào phân tán giữa các khu vực nhiều nhất?
Tự tương quan
Đo lường tự tương quan không gian dựa trên thông tin vị trí và giá trị đặc tính bằng thống kê Global Moran's I
Trung bình gần nhấtTính điểm I gần nhất dựa trên khoảng cách trung bình từ mỗi điểm đến điểm gần nhất xung quanh nó
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Có thay đổi theo thời gian?Các lớp không gian có diễn tiến giống nhau?
Giàu và nghèo tăng hay giảm sự cách biệt không gian?
Bệnh có cố định tại địa phương theo thời gian hay đang lan sang các vùng lân cận?
Biện pháp cô lập bệnh có hiệu quả hay không?
Phân bố không gian có của bệnh có phản ánh phân bố không gian của dân số nguy cơ?
Tập trung cao/thấp
Đo lường mức độ tập trung cụm bằng thống kê Getis-Ord General G.
Phân tích cụm không gian đa khoảng cách (Ripley's K Function) xác định liệu các đặc điểm hoặc các giá trị của liên quan đến đối tượng cho thấy mức tập trung cụm có ý nghĩa thống kê hay phân tán.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
GIS: PHÂN TÍCH KHÔNG GIANMô hình hóa mối liên quan
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Mô hình hóa mối liên quan• Có tương quan với nhau? Mạnh như thế nào? Có ổn định
giữa các khu vực khác nhau?• Có mối liên quan giữa trình độ học vẫn và thu nhập? Mối liên quan
này có giống nhau ở các khu vực khác nhau?• Bệnh có tăng khi ở gần với nguồn nước?
• Yếu tố nào có thể góp phần tạo ra kết cuộc? Nơi nào sẽ có thể xảy ra kết cuộc giống như vậy?• Các biến số nào có thể giải thích tỷ lệ tai nạn giao thông cao?• Vùng nào nên được bào vệ để giảm mắc bệnh lao?
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Mô hình hóa mối liên quan• Yếu tố nào có ảnh hưởng mạnh nhất?
• Yếu tố nào là yếu tố tiên đoán mạnh nhất trong mỗi khu vực có tỷ lệ tai nạn cao?
• Các đặc điểm có thể thay đổi như thế nào? Cần phải chuẩn bị gì?• Nơi đâu là điểm nóng mại dâm? Biến số nào dự đoán hiệu quả
lượng người hành nghề mại dâm? Dự kiến nhu cầu cho các đáp ứng khẩn cấp?
• Tại sao một địa điểm lại là điểm nóng? Điểm lạnh?• Tại sao tỷ lệ mắc ung thư lại quá cao trong một vùng nhất định? Có
vùng nào mà người dân liên tục chết trẻ? Tại sao?
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Các mô hình thống kê không gianCó mối liên quan giữa trình độ học vẫn và thu nhập? Mối liên quan này có giống nhau ở các khu vực khác nhau?
Bệnh có tăng khi ở gần với nguồn nước?
Các biến số nào có thể giải thích tỷ lệ tai nạn giao thông cao?
Vùng nào nên được bào vệ để giảm mắc bệnh lao?
Yếu tố nào là yếu tố tiên đoán mạnh nhất trong mỗi khu vực có tỷ lệ tai nạn cao?
Nơi đâu là điểm nóng mại dâm? Biến số nào dự đoán hiệu quả lượng người hành nghề mại dâm? Dự kiến nhu cầu cho các đáp ứng khẩn cấp?
Tại sao tỷ lệ mắc ung thư lại quá cao trong một vùng nhất định? Có vùng nào mà người dân liên tục chết trẻ? Tại sao?
Bình phương tối thiểu (Ordinary Least Squares - OLS)
Mô hình hồi quy tuyến tính OLS được dùng để mô hình hóa hay dự đoán biến số phụ thuộc trên tập hợp các biến độc lập.
Mô hình hồi quy hiệu chỉnh địa lý
Geographically Weighted Regression
Một loại mô hình hồi quy tuyến tính mô hình hóa sự biến thiên mối liên quan không gian
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Vấn đề y đức• Chú ý đến tính bảo mật và riêng tư
• Cần gộp thông tin để trình bày trên toàn vùng để giúp tránh bị nhận diện.
• Thay đổi thang đo để giấu bớt thông tin về nhận dạng.• Các yếu tố có thể giúp nhận diện (như tên đường) nên loại bỏ để
giúp tránh nhận diện được vị trí chính xác.
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Tóm lại• “Use of GIS in public health is an application area still in its
infancy.• Like most new applications,
• there is a lot of promise,• but also a lot of pitfalls that must be avoided…”
Wikipedia
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Công cụ
ArcGIS
• Bản 1 người dùng $1,500• Kết nối và vẽ với Google
Earth (cần bản quyền Google Earth)
• Công cụ phân tích có sẵn và đa dạng
Quantum GIS
• Miễn phí• Nhập trực tiếp hình vệ
tinh vào Qgis• Công cụ phân tích hạn
chế, cần tải về từng gói, nhưng được đóng góp liên tục bởi người dùng
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Sử dụng QGIS• Cài phần mềm• Tách tỉnh, huyện, xã mong muốn• Vẽ các ca bệnh tại theo Tỉnh, Huyện, Xã.• Sử dụng chức năng tạo vùng đệm cho các ca bệnh• Sử dụng chức năng tạo vùng đệm cho các dòng suối
Đại học Y Dược Tp.HCM :: Khoa Y tế Công cộng
Kết quả
Vùng đệm suối Vùng đệm ca bệnh (0.0005)