一种传染病传播模拟方法、系统、终端以及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种传染病传播模拟方法、系统、终端以及存储介质。包括：根据防控区域内的多源数据构建个体移动模型；基于所述个体移动模型构建基于个体的时空动态接触网络；针对所述防控区域内实施的非药物干预措施进行建模；基于所述动态接触网络以及所述干预措施建模构建基于个体的传染病传播模型，通过所述传染病传播模型对所述防控区域内的传染病传播强度进行模拟。本发明专利技术通过传染病传播模型对防控区域的传染病传播强度进行模拟，并能够支撑各项非药物干预措施的融合建模，既有助于评估个体对各项干预措施的遵守程度，又可以准确评估各项非药物干预措施抑制传染病传播的有效性，从而系统地、科学地辅助应对未来的疫情防控。科学地辅助应对未来的疫情防控。科学地辅助应对未来的疫情防控。

【技术实现步骤摘要】
一种传染病传播模拟方法、系统、终端以及存储介质


[0001]本专利技术属于传染病计算
，特别涉及一种传染病传播模拟方法、系统、终端以及存储介质。

技术介绍

[0002]新型冠状病毒(COVID
‑
19)是一种可以经呼吸道飞沫传播的病毒，个体感染COVID
‑
19病毒后主要表现为发热、乏力、干咳等症状，具有肺炎影像学特征。根据世界卫生组织最新实时统计数据，截至北京时间2020年12月9 日，全球累计COVID
‑
19确诊病例67780361例，累计死亡病例1551214例。人类活动在时间和空间上的动态变化是传染病在人与人之间传播的关键驱动因素。世界上大多数国家开始实施各种非药物干预措施以应对COVID
‑
19在本国的扩散传播，其中包括封城、限制外出、禁止聚会等，这些措施严重干扰了人民的正常生活需求，同时对经济造成了严重损失。因此，面对人们逐渐恢复正常生活秩序的现实场景，科学采取简单有效的措施以抑制疫情再次爆发成为一项巨大的挑战。
[0003]通过构建基于个体的精细化传染病传播模型有助于追踪个体不同时刻的出行位置，从而重构个体间的动态接触网络，以准确模拟传染病在人与人之间的时空传播过程。基于个体的精细化传染病传播模型可支持个体级别的时空扩散模拟和精细化的防控措施评估，但生成个体移动模型依赖详细个体属性信息、个体活动轨迹，以构建个体动态接触网络。研究传染病在城市层级的传播，个体移动模型需要在人口属性、出行特征等方面与研究区域进行匹配，更需要用城市真实感染病例数据对模型进行验证。干预措施效果评估只能对干预措施在疫情扩散中所起的效果进行衡量，无法针对实际情景给出抑制疫情爆发所需的合理方案。此外，基于个体的精细化传染病传播模型运行所需的巨大计算资源和计算时间，仍是较大挑战。
[0004]现阶段，实施高强度戴口罩与密接追踪国家的感染人数明显低于抵制戴口罩以及无力实施密接追踪的国家，感染者发病后及时进行检测直接缩短了感染者的传播时间，也提高了密接追踪的有效性。然而，极少有研究关注实施戴口罩、密接追踪、发病后及时检测速度三种干预措施对疫情爆发可能性的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种传染病传播模拟方法、系统、终端以及存储介质，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一种传染病传播模拟方法，包括：
[0008]根据防控区域内的多源数据构建个体移动模型；所述多源数据包括人口普查数据、建筑物普查数据、出行调查数据及手机信令数据；
[0009]基于所述个体移动模型构建基于个体的时空动态接触网络；
[0010]针对所述防控区域内实施的非药物干预措施进行建模；
[0011]基于所述动态接触网络以及所述干预措施建模构建基于个体的传染病传播模型，通过所述传染病传播模型对所述防控区域内的传染病传播强度进行模拟。
[0012]本专利技术实施例采取的技术方案还包括：所述根据防控区域内的多源数据构建个体移动模型具体为：
[0013]利用所述人口普查数据生成与人口总数相对应的合成个体，根据群体统计特征重构所述合成个体的个体属性信息；所述个体属性信息包括年龄、性别、家庭结构、居住地属性；
[0014]以所述手机信令数据为主、出行调查数据为辅，以所述合成个体的居住地属性作为共同语义，通过数据挖掘与融合进行所述合成个体的出行轨迹匹配，生成所述合成个体的24小时出行活动链以及各类出行活动对应的出行位置；所述出行活动包括居家、工作、上学以及其他公共场所活动。
[0015]本专利技术实施例采取的技术方案还包括：所述基于所述个体移动模型构建基于个体的时空动态接触网络具体为：
[0016]根据所述合成个体的24小时出行活动链，以小时为时间粒度，将同一小时内在同一建筑物进行同一出行活动的个体视为时空同现个体；
[0017]在所述时空同现个体基础上分别构建针对小部分熟人的固定接触圈和针对陌生人的随机接触圈。
[0018]本专利技术实施例采取的技术方案还包括：所述非药物干预措施包括隔离、及时检测、佩戴口罩、社交疏离、封城；所述针对所述防控区域内实施的非药物干预措施进行建模具体为：
[0019]当所述易感个体在无任何干预措施的情况下与感染个体接触，所述易感个体被感染的概率p为：
[0020]p＝pTrans
×
I
c
×
r
[0021]当佩戴口罩时，所述易感个体被感染的概率为：
[0022]p＝pTrans
×
I
c
×
r
×
(1
‑
θ)
[0023]当所述感染者发病后在家进行自我隔离时，家庭内部每次接触感染者的概率为：
[0024]p＝pTrans
×
I
c
×
r
×
(1
‑
δ)
[0025]上式中：pTrans为每次接触的传播概率，I
c
为接触程度，θ为口罩有效性，δ为自我居家隔离有效性，r为感染者出现症状前后传播病毒的能力；当所述易感个体与感染者接触后生成一个[0,1]均匀分布的随机数x，将所述随机数x与感染概率p进行比较，如果x≤p，表示所述易感个体被感染。
[0026]本专利技术实施例采取的技术方案还包括：所述基于所述动态接触网络以及所述干预措施建模构建基于个体的传染病传播模型还包括：
[0027]采用所述防控区域内的真实发病数据对所述传染病传播模型进行校验；所述校验过程具体为：在无任何干预措施的场景中基于给定的R0值对传播概率pTrans进行拟合；在基准疫情场景中，以最小化模拟结果与所述防控区域内的真实发病数据曲线之间的均方根误差为标准，对口罩有效性θ和居家隔离有效性δ两个参数进行拟合；所述基准疫情场景是指所述防控区域内经历的第一波传染病疫情的场景。
[0028]本专利技术实施例采取的技术方案还包括：所述基于所述动态接触网络以及所述干预
措施建模构建基于个体的传染病传播模型还包括：
[0029]针对常态化防疫场景下的散发疫情，模拟所述传染病在密接追踪、佩戴口罩与及时检测三种措施组合下的爆发概率，并生成抑制传染病传播的干预措施组合方案；所述常态化防疫场景指所述传染病得到抑制后恢复正常生活的场景。
[0030]本专利技术实施例采取的技术方案还包括：所述模拟所述传染病在密接追踪、佩戴口罩与及时检测三种措施组合下的爆发概率为：
[0031]将所述密接追踪等级分为不实施密接追踪、追踪家庭密接成员、追踪固定接触圈密接成员、追踪固定接触圈与50％的随机密接者和追踪所有密接者5 个密接追踪等级，并分别设置所述口罩有效性低和高两种情景进行所述爆发概率的模拟，计算每种防疫情景在发现第一例病例后设定时间内的疫情爆发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传染病传播模拟方法，其特征在于，包括：根据防控区域内的多源数据构建个体移动模型；所述多源数据包括人口普查数据、建筑物普查数据、出行调查数据及手机信令数据；基于所述个体移动模型构建基于个体的时空动态接触网络；针对所述防控区域内实施的非药物干预措施进行建模；基于所述动态接触网络以及所述干预措施建模构建基于个体的传染病传播模型，通过所述传染病传播模型对所述防控区域内的传染病传播强度进行模拟。2.根据权利要求1所述的传染病传播模拟方法，其特征在于，所述根据防控区域内的多源数据构建个体移动模型具体为：利用所述人口普查数据生成与人口总数相对应的合成个体，根据群体统计特征重构所述合成个体的个体属性信息；所述个体属性信息包括年龄、性别、家庭结构、居住地属性；以所述手机信令数据为主、出行调查数据为辅，以所述合成个体的居住地属性作为共同语义，通过数据挖掘与融合进行所述合成个体的出行轨迹匹配，生成所述合成个体的24小时出行活动链以及各类出行活动对应的出行位置；所述出行活动包括居家、工作、上学以及其他公共场所活动。3.根据权利要求2所述的传染病传播模拟方法，其特征在于，所述基于所述个体移动模型构建基于个体的时空动态接触网络具体为：根据所述合成个体的24小时出行活动链，以小时为时间粒度，将同一小时内在同一建筑物进行同一出行活动的个体视为时空同现个体；在所述时空同现个体基础上分别构建针对小部分熟人的固定接触圈和针对陌生人的随机接触圈。4.根据权利要求1所述的传染病传播模拟方法，其特征在于，所述非药物干预措施包括隔离、及时检测、佩戴口罩、社交疏离、封城；所述针对所述防控区域内实施的非药物干预措施进行建模具体为：当所述易感个体在无任何干预措施的情况下与感染个体接触，所述易感个体被感染的概率p为：p＝pTrans
×
I
c
×
r当佩戴口罩时，所述易感个体被感染的概率为：p＝pTrans
×
I
c
×
r
×
(1
‑
θ)当所述感染者发病后在家进行自我隔离时，家庭内部每次接触感染者的概率为：p＝pTrans
×
I
c
×
r
×
(1
‑
δ)上式中：pTrans为每次接触的传播概率，I
c
为接触程度，θ为口罩有效性，δ为自我居家隔离有效性，r为感染者出现症状前后传播病毒的能力；当所述易感个体与感染者接触后生成一个[0,1]均匀分布的随机数...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹凌，张浩，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：