地理大数据与公共健康——R语言应用实战

作者：张朝//李子悦//韩继冲

页数：379

出版社：科学出版社

出版日期：2021

ISBN：9787030698698

电子书格式：pdf/epub/txt

内容简介

本书从阐析公共健康和健康风险管理等基本概念和理论方法出发，结合大量的实际案例，详细介绍了如何采集相关的大数据、如何从庞杂的数据中分析提炼出规律和真知、如何通过图表来展示研究结果、如何发展和构建流行病动力模型，以及如何定量评价公共决策对流行病防控的贡献、如何定量评估特别温度对公共健康的影响、如何设计天气指数健康保险产品等具体问题。本书是R语言和大数据分析技术在公共健康领域近期新很前沿的实战训练，将为过分偏重理论讲授的我国高等教育打开一扇崭新的窗口。全书紧密结合近期新的科研成果通过鲜明的案例来增强学生们的动手能力，同时结合典型案例的课堂讲授也将大大激发学生们的学习兴趣，大大提升研究生们的科研综合素质。
本书可望为安全科学与工程、防灾减灾工程、自然地理学、公共健康、流行病等专业领域的本科生或研究生学习提供有益的帮助和科学的指导，也可为相关领域工作的各级决策管理者、科研院所的研究者和高等院校的老师们提供参考。

作者简介

张朝，女，湖南湘潭人，教授，现就职于北京师范大学国家安全与应急管理学院。1995年本科毕业于武汉大学环境科学系；1998年硕士毕业于中国科学院生态环境研究中心环境化学专业；2007年博士毕业于日本筑波大学生命环境科学院。主要研究方向为公共健康与环境安全，国家粮食安全,担任Agricultural systemes,Applied Sciences杂志编委，在靠前期刊已经发表专业论文110余篇，引用5100余次,h-index 38。

目录

节选

|第1章| 大数据和公共健康概述 1.1 公共健康概述 1.1.1 公共健康定义 狭义的健康（health）常理解为身体没有器质性病变，身体的各组成部分的指标和相应的机能都正常。1946年世界卫生大会通过的《世界卫生组织宪章》对健康作了更为全面的定义，“健康是身体、精神与社会等方面整体的良好状态，而不仅仅是没有疾病或者不虚弱”。该定义从广义的视角明确了健康的多维特征，丰富了健康的内涵和外延。本书涉及的健康既非个体意义上狭义的健康，也不是世界卫生组织给出的具有多维特征的定义。 “公共健康”（public health）也被称为公众健康，凡是与公众相关的健康问题都可以理解为公众健康问题。与一般健康概念相比，公众健康具有5个主要特点。 1）重视“公众”的健康，强调群体性健康而不是个人的健康。如对于一个感冒患者，通常提出的问题是“为何这位患者会患这种疾病”；而从公众健康的角度出发，则提出的问题是“为何这群人都会感冒，而其他人却很少见”。由此可见，前者试图解释一个人发病的原因，而后者则探求群体的病因。 2）以“预防”为主，其基本原则是对威胁群体健康的病因进行积极的预防，而不是针对某个患者的治疗和康复。 3）涵盖范围大，包括所有与公众健康相关的问题，而不仅是指医疗保健制度、医疗机构、医患的关系等，还涉及社会的多个方面（环境污染、极端气候、自然灾害、应急管理等）。 4）公共健康是一种社会状态，也是一种群体性行为，要达成这一目标必须通过社会的力量来实现。 5）威胁公共健康的直接原因大致可以归结于三大类的环境问题：不安全的环境物理要素，危险的环境化学要素，威胁人类生存的环境微生物因素。当然影响公共健康的因素还包括经济因素，社会因素，教育因素，以及卫生医疗等，这些间接因素不在本章节涉及。通过下面的概念图进一步理清本书公共健康的定义（图1-1）。 图1-1 公共健康学主要特征 引发公共健康问题的原因可概括为环境物理、环境化学和生物的三大自然诱因。环境物理要素主要指人类赖以生存的环境中的气象条件（温度、降水、风速等气象要素）或地质条件（地震带和火山带等）。该类物理要素的变化或剧烈变动极易引发各种自然灾害（洪水、飓风、低温冷冻、高温热浪、地震等），从而威胁人类的健康。环境化学因素主要是指环境中的化学物质（污染物）浓度升高导致的环境污染问题。如大气中 PM2.5带来的空气污染，水和土壤中重金属含量增加造成的水和土壤重金属污染等问题。危害公共健康的生物因素包括环境中各种致病微生物，如严重急性呼吸综合征（SARS）病毒、中东呼吸综合征（MERS）病毒、禽流感病毒以及最近全世界范围大流行的新型冠状病毒。这三类环境要素既具有局地环境的时空特征，也可具备大区域的典型特征［如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和东亚季风带来的极端天气事件］，甚至能波及全世界，所以是威胁公共健康的三个非常重要的因素。 1.1.2 公共健康发展历程 传统公共健康主要针对环境中致病微生物的研究，研究的主要内容包括流行病（研究疾病的传播）、生物统计（发现感染人群并探究其中的原因）和健康服务三方面的内容。流行病学形成发展的前两个重要阶段：学科形成前期和学科形成期几乎和环境化学诱因的污染类型同步，都是在17世纪中叶前后因一些公共健康问题引起了公众的关注，进而得到专业人士的重视，经过两个多世纪的摸索和探究，从初期的萌芽才逐步形成为一门学科。研究方法从最初的观察记录开始，经过不断地实践，并在实际中不断地验证和完善，最终才能上升为理论，进而总结出基本规律，并采取相应办法解决公众关心的健康问题，这些都是公共健康学科发展的必然轨迹。在这漫长的发展过程中，许多专家和学者功不可没，正是他们的卓越贡献推动了公共健康学科的形成和发展（表1-1）。 表1-1 公共健康学的三大分支及学科发展的重要阶段 公共健康学科形成前期是指人类自有文明史以来至公共健康学正式形成前 （18世纪）的一个漫长历史时期。这一时期公共健康学科尚未形成，但是与其密切相关的概念、涉及健康的问题、观察的现象及采取的措施已构成公共健康学学科的基本雏形。例如，公元前约450年古希腊的希波克拉底（Hippocrates）在最著名的《空气、水及地点》中系统表述了自然环境与健康和疾病的关系，而且流行（epidemic）一词也是在他的著作中最早出现。在我国，“疫”“时疫”“疫疠”等文字记载也几乎同时出现，如《说文解字》中的“疫者，民皆病也”和《素问 刺法论》中“五疫之至，皆相染易，无问大小，症状相似”。 除文字明确记载之外，古代先驱们在解决公共健康问题中也总结出许多智慧的成果，尤其是在拥有5000多年悠久历史文明的中国，具体如下。 1）环境卫生：秦朝时，国家就处罚破坏环境的行为。据《史记 李斯列传》记载，“商君之法，刑弃灰于道者。”翻译成白话文就是随便丢弃垃圾要处以罚款或鞭刑。古人也讲究焚香沐浴，衣冠不整面容不洁者同样有处罚。而且在中国古代就已经存在了城市排水系统，以更好的保持城市内部的环境卫生。考古发掘，在4300多年的河南淮阳平粮台古城城内就已铺设了陶质排水管道。管道逐节相连，可以排泄污水，减少城市内部的污染，保持环境的整洁。这在当时的世界范围内都是极为先进的。 2）疫情隔离：在古代，中医师们就意识到了瘟疫有着极强的传染性，并发现隔离具有传染性的患者是必要的。据史料记载，公元2年，青州大疫，汉平帝诏曰：“民疾疫者，舍空邸第，为置医药。”就是说政府在那时就已经安排宅房作为隔离医院，诊疗瘟疫患者。同时考古还发现，在中国汉朝时就存在“病迁坊”等类似的设施。唐朝时，佛教盛行，他们设立了“病人坊”用于隔离病人，武则天时期，改称为“悲田养病坊”。“病迁坊”“病人坊”等其他设施相当于现代的慈善机构，由政府出面管理，用于隔离传染性病人。15世纪中叶的意大利威尼斯也开始出现原始的海港检疫法规，要求外来船只必须先在港外停留检疫40天，检疫隔离（quarantine）也是传染病防治早期的实践证明。 3）消毒意识：在出土的云梦秦简中提到：《秦律》规定，东方六国的人到秦国来，入秦时必须用火熏其车上的衡轭。官方的解释是：如果来人不处治马身上的寄生虫，虫子附着在车的衡轭或驾马的绳索上，就会被带到秦国来，所以必须用火来熏，其目的就是消毒防疫。而在疾病暴发的区域，也有使用醋或者石灰等类似的东西进行处理。也存在用艾蒿等药物驱赶蚊虫，预防瘟疫的方法。 4）早期“疫苗”思想：“疫苗”这个名词是近代的产生的，疫苗本身也是近代的生物制品。但其实在中国古代就存在类似的思想。天花是中国常见的疾病，所以中医在充分总结了天花的疾病发生的规律之后，在公元980～1567年就发明了“人痘接种术”，即用天花病人身上痘疹疱里的痘浆、痘疮结痂、或是用天花病人穿过的沾有天花痘浆和痘疹的衣服，去感染未患过天花的人。以现代医学来解释，被接种的人会感染轻微的天花病毒，但会被人体的免疫系统解决掉，从而获得了免疫能力。相比于1797年英国医生 Edward Jenner发明的牛痘接种预防天花，古代中医的“人痘接种术”要提前好几百年。中国古代医家在2000多年前的医学专著《黄帝内经》中就提出了“不治已病治未病”的疾病预防原则，既在未发病之前“治疗”疾病，这种未病先防的治疗方法已被现代医学证明是最有效的预防传染病的方法。 公共健康学科的形成期是指18世纪末到20世纪初，大约200年的时间。西方开始了工业革命，资本主义社会形成并得到迅猛的发展，城市化开始兴起，环境污染影响健康的问题（伦敦毒烟雾、美国特大尘暴、烟囱工人普遍发现患阴囊癌等）也开始显现，人们的聚居等生活方式的出现为传染病大面积流行提供了可能，而传染病的肆虐使得公共健康学科的诞生成为了必然。以研究流行病类型的公共健康学为例，英国医生 Edward Jenner（1749～1823年）发明的牛痘接种以预防天花，从而使天花的烈性传染得到了有效的控制，为传染病的控制开创了主动免疫的先河。在此期间，Pierre Charles Alexandre Louis（1787～1872年）对现代流行病作了非常卓越的贡献。他利用寿命表对结核病的遗传作用进行了研究，和他的学生（William Farr，1807～1883年）首先进行了有关人口和死亡的资料收集，并提出了许多重要的概念，如标准化死亡率、人年、剂量反应关系、患病率=发病率×病程等。这一系列工作为流行病的定量化研究及对比研究等奠定了坚实的理论基础。1850年，世界上第一个流行病学学会“英国伦敦流行病学学会”成立。该学会的成立标志着流行病学科的形成。同年伦敦流行病学中心成立，并发布了霍乱流行的医学信息，这标志着以传染病控制为主的流行病学诞生了。 公共健康学从20世纪20年代以来逐渐由仅仅专注传染病发展为同时关注化学污染对公共健康的危害。早在1775年，英国著名外科医生 Percival Pott（1714～1788年）就通过发现扫烟囱工人患阴囊癌较多，认为这种疾病同接触煤烟有关。1915年经日本学者山极胜三郎（1863～1930年）和市川厚一（1888～1948年）用煤焦油多次涂抹兔耳，诱发皮肤癌成功。1933年 J.W.库克等人从煤焦油中分离出致癌的多环芳烃。从此，环境化学污染的致癌作用成为引人注目的研究课题。到了20世纪50年代环境污染问题已经成为全球性重大问题，许多科学家，包括生物学家、化学家、地理学家、医学家、工程学家、物理学家和社会科学家等对环境问题共同进行调查和研究，他们在各自原有学科的基础上，运用原有学科的理论和方法，研究环境问题。1964年国际科学联合会理事会议设立了国际生物方案，研究生产力和人类福利的生物基础，对于唤醒科学家注意生物圈所面临的威胁和危险产生了重大影响。国际水文10年和全球大气研究方案，也促使人们重视水的问题和气候变化问题。1968年国际科学联合会理事会设立了环境问题科学委员会。1972年英国经济学家 Barbara Ward（1914～1981年）和美国微生物学家 René Jules Dubos（1901～1982年）主编出版了《只有一个地球》一书，试图不仅从整个地球的前途出发，而且从社会、经济和政治的角度来探讨环境问题，要求人类明智地管理地球。这可以被认为是一部绪论性质的著作。不过这个时期有关环境问题的著作，大部分是研究污染或公害问题。20世纪下半期，人们认识到环境问题不再仅仅是排放污染物所引起的人类健康问题，也包括自然保护和生态平衡，以及维持人类生存发展的资源问题。专家们也越来越意识到要用系统性的方法和多部门的宏观协调手段来解决环境化学污染问题，并积极推进公众的积极参与，才能维护我们人类的生存环境，保障和促进公共健康。 相比于前两类（微生物要素的流行病类型和化学要素的环境污染类型）的公共健康学，环境物理要素（自然灾害类型）引发的公共健康问题直到20世纪末才得到国际社会广泛关注。人类社会的文明史也是一部伴随自然灾害的成长史。随着人类社会的发展，世界突发性灾害，诸如地震、滑坡、泥石流、火山喷发、海啸、风暴潮、洪水、森林火灾等发生的频率越来越多，灾害程度也越来越高。给公共健康甚至人类生命造成了巨大的威胁。1987年12月11日在第42届联合国大会上，通过了一项十分重要的决议，从1990年开始，把20世纪的最后十年定为“国际减轻自然灾害十年”（我国简称“国际减灾十年”），并开展广泛的国际活动。随后的1994年5月23日，第一届世界减灾大会在日本横滨开幕。出席会议的约有130个国家的政府机构代表和2000余名防灾专家。这次“联合国世界减灾十年（横滨）会议”呼吁各国加强协作，共同对付危及人类生命和财产的自然灾害。在该大会通过的《横滨声明》和《减灾行动计划》中指出，世界已进入日益相互依存的时代，各国应该在新的伙伴关系下对自然灾害采取行动，为了人类的共同利益建立起