Анализ риска COVID-19 с помощью ArcGIS Pro

Изучение данных

Для начала вы скачаете пакет проекта ArcGIS Pro и изучите данные.

Скачайте пакет COVID-19 Risk Data.
Дважды щелкните загруженный файл COVID19RiskData.ppkx, чтобы открыть проект в ArcGIS Pro.
Примечание:
Если у вас нет доступа к ArcGIS Pro или учетной записи организации ArcGIS, см. варианты доступа к программному обеспечению.
На панели Содержание щелкните правой кнопкой слой HKG Constituency Data и выберите Таблица атрибутов.
В таблице есть данные для 431 района Гонконга (также называемых округами). Данные включают сведения о демографии и пространственную информацию, которую можно использовать для оценки риска распространения инфекции, восприимчивости к COVID-19 и нехватки ресурсов здравоохранения.
Проект включает в себя несколько слоев:
- Поля Total Population 2018, Pop Density per SqKM 2018, Seniors (60+) per 1000 people, 2018 Tobacco: Index и 2018 Purchasing Power: Index были добавлены с помощью инструмента Обогатить.
- Для полей 2018 Tobacco: Index and 2018 Purchasing Power: Index значения менее 100 ниже среднего для Гонконга, а значения более 100 выше среднего. Индекс табака будет полезен для определения риска, потому что COVID-19 - респираторное заболевание, а индекс покупательной способности поможет определить уровень доходов и бедности.
- Поле Healthcare Resource Index отражает число больничных коек и, соответственно возможности округов по реагированию и лечению случаев заболевания COVID-19.
- Поле Spatial Interaction Index было вычислено на основе связности дорожной сети.
- Поле Relative Case Distance показывает расстояние (в метрах) от каждой центральной точки округа до ближайших 10 процентов симулированных случаев COVID-19.
Закройте таблицу.
На панели Содержание отметьте слой Target Risk, чтобы включить его.
Щелкните правой кнопкой мыши слой Target Risk и выберите Таблицу атрибутов.
Атрибуты слоя Target Risk аналогичны атрибутам слоя HKG Constituency Data. Однако значения в слое Target представляют собой значения самых плохих случаев, встреченных в Гонконге. Они включают в себя самую высокую плотность населения, наибольшее количество пожилых людей на 1000 человек, самый высокий индекс табака, наименьшую покупательную способность и так далее. Эти значения самых плохих случаев будут использоваться в качестве целевых, на основе которых будут ранжироваться все остальные группы для определения риска.
Закройте таблицу. Снимите отметку со слоя Target Risk.
На панели Содержание включите слой Cases (Simulated).
Всего с 22 января 2020 г. по 23 февраля 2020 г. в Гонконге был выявлен 71 случай COVID-19. Местоположения и даты, связанные с каждым из них, были изменены для данного упражнения.

Картографирование риска передачи

Наибольший потенциал распространения инфекции приходится на области с высокой областью населения и большим числом пространственных взаимодействий. Вы будете использовать инструмент Поиск сходства для создания карты риска передачи, используя переменную плотности населения и индекс пространственного взаимодействия.

Щелкните вкладку Анализ на ленте. В группе Геообработка щелкните кнопку Инструменты.
Откроется панель Геообработка.
На панели Геообработка в поисковой строке введите Поиск сходства и нажмите Enter. В списке результатов щелкните инструмент Поиск сходства, чтобы открыть его.
Этот инструмент определяет, какие объекты-кандидаты больше всего и меньше всего похожи на входные объекты на основе их значений атрибутов. Вы воспользуетесь им, чтобы определить, какие округа больше всего похожи на объекты с самыми тяжелыми случаями из Target Risk.
На панели инструмента Поиск сходства для Входных объектов для сопоставления выберите слой Target Risk. Для Объекты-кандидаты выберите слой HGK Constituency Data.
Для Выходных объектов введите Transmission_Risk. В опции Число результатов введите 0.
Примечание:
Параметр Сократить выходные данные до точек указывает, будет ли геометрия для параметра Выходные объекты свернута в точки или будет соответствовать исходной геометрии (линиям или полигонам) входных объектов, если значения параметров Входные объекты для сопоставления и Объекты-кандидаты являются линиями или полигонами. Параметр Сократить выходные данные до точек доступен только в ArcGIS Pro Advanced. Узнайте больше об инструменте Параметры Поиска сходства.

Устанавливая количество результатов равным 0, вы указываете инструменту ранжировать все объекты-кандидаты. Далее вы выберите нужные атрибуты. Для риска передачи вы выберете поля с полностью населения и индексом пространственного взаимодействия.
В Атрибуты интереса поставьте отметки для Pop Density per SqKM 2018 и Spatial Interaction Index.
Также вы присоедините ID поля к результатам.
Разверните Дополнительные опции и отметьте ID.
Щелкните Запустить.
Инструмент запустится, и новый слой добавится на карту. Каждый округ будет ранжирован от 1 (больше всего похож на самый тяжелый случай) до 431 (меньше всего похож на самый тяжелый случай). У объектов более темного цвета значения плотности населения и пространственного взаимодействия больше всего похожи на значения в слое Target Risk. Вы можете сравнить области с самым высоким риском с симулированными местоположениями случаев COVID-19.
Усилия по минимизации передачи (такие как поощрение использования масок, увеличение количества станций для дезинфекции рук, отмена больших групповых мероприятий и распространение информации о передовых методах снижения передачи) будут наиболее важными в местах, связанных с самыми темными областями карты.
Какие дополнительные действия могут быть эффективными в областях с высоким риском передачи заболевания? Существуют ли методы, правила или меры, уникальные для вашего региона?

Карта риска восприимчивости

У большинства людей, столкнувшихся с COVID-19, симптомы оказываются неярко выраженными, также большинство полностью выздоравливает. Большинство детей и взрослых выздоравливают хорошо, но уровень смертности среди пожилых людей и тех, кто страдает от существующих хронических заболеваний или других факторов, таких как курение, высок. Риск повышается в областях, где большое количество восприимчивых людей живет на плотнозаселенных территориях. С помощью инструмента Поиск сходства вы создадите карту рисков, которая покажет, где доля смертности может оказаться самой высокой. Вы уже использовали инструмент на предыдущем шаге, поэтому вам нужно только изменить несколько параметров.

В инструменте Поиск сходства для Выходных объектов введите Susceptibility_Risk.
В Атрибутах интереса отметьте Seniors (60+) per 1000 people, 2018 Tobacco: Index и 2018 Purchasing Power: Index. Оставьте отмеченным Pop Density per SqKM 2018 и снимите отметку с Spatial Interaction Index.
Значение оставшихся параметров, включая входные объекты, объекты-кандидаты и число результатов должны быть задана на основе предыдущего запуска инструмента.
Щелкните Запустить.
Инструмент запустится, и новый слой добавится на карту. Как и в случае со слоем риска передачи, слой риска восприимчивости будет ранжировать округа на основе сходства со значениями наихудших случаев для каждого из атрибутов интереса. В более темных округах на карте скорее всего будет проживать большее количество пожилых людей на 1000 человек, там будут тратиться большие суммы на табак, а общая покупательная способность будет при этом ниже.
Усилия по минимизации воздействия на наиболее уязвимые группы населения (ограничение доступа к домам престарелых, создание карантинных центров, ограничение поездок и работа из дома) будут наиболее важными в местах, связанных с самыми темными регионами карты.
Какие дополнительные усилия, правила или меры могут помочь снизить риск для наиболее уязвимых групп населения?

Карта риска нехватки ресурсов здравоохранения

Еще одна проблема, связанная со вспышкой COVID-19, заключается в том, что ресурсы здравоохранения ограничены, а это может усилить негативные последствия вспышки заболевания. Вы снова запустите инструмент Поисх сходства, чтобы выявить области с наибольшим риском нехватки ресурсов. Сейчас в качестве атрибута интереса вы будете использовать поле Healthcare Resource Index. В качестве меры оценки людей, которые наиболее серьезно пострадают, если они заразятся COVID-19 (и тем самым увеличат нагрузку на ресурсы здравоохранения), вы будете использовать поле Seniors (60+) per 1000 people.

В инструменте Поиск сходства для Выходных объектов введите Insufficient_Resource_Risk.
В Атрибутах интереса отметьте Healthcare Resource Index. Снимите отметки для Pop Density per SqKM 2018, 2018 Tobacco: Index и 2018 Purchasing Power: Index.
Отмеченными должны остаться только поля Seniors (60+) per 1000 people и Healthcare Resources Index.
Щелкните Запустить.
Инструмент запустится, и новый слой добавится на карту. Самые темные области на карте меньше всего готовы столкнуться с большим числом случаев COVID-10 среди наиболее уязвимых групп населения.
Если COVID-19 начнет распространяться быстро, ресурсы здравоохранения достаточно быстро себя исчерпают. Очень важно иметь план по увеличению ресурсов (таких как возможные карантинные учреждения, тестовые наборы, аппараты ИВЛ, защитная одежда и маски).
Какие еще дополнительные усилия, правила или стратегии будут важны в ситуации нехватки ресурсов в случае взрывной вспышки COVID-19? В частности, что можно сделать заранее, чтобы подготовиться к потенциальной массовой вспышке?

Карта риска подверженности

Далее вы создадите карту, показывающую область с наибольшим риском подверженности COVID-19. Поле Relative Case Distance представляет собой суммарное расстояние от каждого центроида округа до ближайший 10 процентов всех случаев COVID-19. В округах, расположенных ближе всего к большому количеству выявленных случаев, риск подверженности больше, чем у остальных.

В инструменте Поиск сходства для Выходных объектов введите Exposure_Risk.
В Атрибутах интереса поставьте отметку для Relative Case Distance. Снимите отметку с Seniors (60+) per 1000 people и с Healthcare Resources Index.
Отмечено только Relative Case Distance.
Щелкните Запустить.
Инструмент запустится, и слой добавится на карту.

Теперь у вас есть четыре слоя, которые ранжируют факторы риска COVID-19.

Карта профилей риска

Далее вы создадите карту профилей риска, которые комбинируют все факторы риска, которые вы проанализировали. Ваша итоговая карта будет показывать области, которые сталкиваются со сходными вызывами по отношению к COVID-19, ее можно будет использовать для разработки целевых мер. Для начала вы добавите ранги из всех четырех слоев в слой HKG Constituency Data. Для этого вы добавите поля по каждому из четырех рангов в таблицу атрибутов.

На панели Геообработка щелкните кнопку Назад.
Найдите и откройте инструмент Добавить поля (несколько).
Примечание:
Узнайте больше об инструменте Добавить поля (несколько).
На панели инструмента Добавить поля (несколько) в качестве Входной таблицы выберите HKG Constituency Data. Для Имени поля введите Transmission_Risk, а для Типа поля выберите Long (32-разрядное целочисленное).
Щёлкните кнопку Добавить другое изображение.
Появятся шесть новых параметров.
Для Имя поля введите Susceptibility_Risk. Для Типа поля выберите Длинное (32-разрядное целое число).
Добавьте еще два поля, одно с Именем поля Insufficient_Resource_Risk и Типом поля Long (32-разрядное целочисленное), а другое с Именем поля Exposure_Risk и Типом поля Long (32-разрядное целочисленное).
Теперь инструмент Добавить поля включает четыре новых поля, которые будут добавлены в таблицу.
Щелкните Запустить.
Инструмент запустится, а в таблицу атрибутов слоя HKG Constituency Data будут добавлены четыре поля.
Откройте таблицу атрибутов для слоя HKG Constituency Data, чтобы убедиться, что все поля были добавлены в конец таблицы.
По умолчанию все поля пусты, значений в них нет. Вы присоедините ранги из слоев, которые создали, в слой HKG Constituency Data. Когда вы запускали инструмент Поисх сходства, вы проверяли, что поле ID присоединялось к результатам. Теперь вы используете это поле для выполнения соединений.
На панели Геообработка щелкните кнопку Назад. Найдите и откройте инструмент Добавить соединение.
На панели инструмента Добавить соединение введите следующие параметры:
- Для Входной таблицы выберите HKG Constituency Data.
- Для Входного поля соединения выберите ID.
- Для Присоединяемой таблицы выберите Transmission_Risk.
- В опции Выходное поле соединения выберите ID.
Появится предупреждение для параметра Входное поле соединения. Оно говорит о том, что выбранное поле не проиндексировано, что может сказаться на скорости работы инструмента. В любом случае, инструмент выполнит свою работу быстро, поэтому вы проигнорируете это предупреждение.
Щелкните Запустить.
Инструмент запустится, таблицы присоединятся. Если у вас все еще открыта таблица HKG Constituency Data, вы увидите несколько новых добавленных полей, не только то, которое содержит рейтинги.
Далее вы вычислите поле Transmission_Risk, которое вы добавили, на основе соответствующих значений рангов, а затем удалите соединение.
На панели Геообработка щелкните кнопку Назад. Найдите и откройте инструмент Вычислить поле (Инструменты управления данными).
Все рейтинги представляют собой значения от 1 до 431, где 1 представляет наибольший риск. Вы обратите значения рейтинга, чтобы большие цифры соответствовали высокому риску.
В инструменте Вычислить поле задайте следующие параметры:
- Для Входной таблицы выберите HKG Constituency Data.
- Для параметра Имя поля (существующего или нового) выберите Transmission_Risk.
- Для параметра Выражение постройте выражение 432 - !Transmission_Risk.SIMRANK!.
Выражение будет вычитать значения рейтинга из 432, таким оразом наибольший риск будет соответствовать 431, а наименьший - 1.
Щелкните Запустить.
Поле вычисляется Далее вы удалите соединение.
На панели Геообработка щелкните кнопку Назад. Найдите и откройте инструмент Удалить соединение.
На панели инструмента Удалить соединение для Имя слоя или представления таблицы выберите HKG Constituency Data. Для Соединения выберите Transmission_Risk.
Щелкните Запустить.
Соединение будет удалено. Далее вы повторите процесс для остальных трех слоев риска.
Запустите инструмент Добавить соединение, инструмент Вычислить поле и инструмент Удалить соединение, используя те же параметры, что и раньше, но заменив следующие:
- В инструменте Добавить соединение в качестве Соединяемой таблицы выберите Susceptibility_Risk.
- В инструменте Вычислить поле для параметра Имя поля выберите Susceptibility_Risk и в качестве выражения введите 432 - !Susceptibility_Risk.SIMRANK!.
- В инструменте Удалить соединение для Соединения выберите Susceptibility_Risk.
Повторите процесс для слоев Insufficient_Resource_Risk и Exposure_Risk.
Теперь вычислены все четыре добавленных поля.
Закройте таблицу.
Далее вы создадите кластеры округов со сходными характеристиками на основе этих четырех полей с помощью инструмента Многофакторная кластеризация (Пространственная статистика).

Использование инструмента Многофакторная кластеризация (Пространственная статистика)

Инструмент Многофакторной кластеризации создает группировки таким образом, что значения внутри каждой группы максимально похожи, а сами группы максимально различны.