航空运输与流行病传播——空港社区流行病扩散过程与规模研究.pdf

年 月第 卷 第 期江苏第二师范学院学报 .航空运输与流行病传播 空港社区流行病扩散过程与规模研究胡 杨 张 蕾(.苏州科技大学地理科学与测绘工程学院 江苏苏州.江苏第二师范学院地理科学学院 江苏南京)摘 要 以南京市禄口国际机场为例我们探讨了航空运输引致的流行病在空港社区扩散的过程与规模 研究表明流行病在空港社区的传播具备如下特征:一是在扩散主体上居住小区蔓延先发自然村扩散更快二是在扩散方位上北部集中成片南部散点多发热力边界每阶段持续向外扩张约 三是在扩散特征上接触扩散和跳跃扩散并存 进一步对比流行病在陆侧、空侧的扩散过程发现陆侧和空侧扩散存在异同在扩散规模上陆侧远超空侧在扩散速度上陆侧增速放缓空侧逐渐赶超陆侧在扩散特征上均呈跳跃扩散和接触扩散兼有的特征关键词 航空运输 流行病 空港社区 扩散中图分类号 文献标识码 文章编号()围绕人类历史上严重的流行性病毒史学术界已经对流行病传播与交通运输的关系展开了深入研究 特别是自 全球新型冠状病毒流行病暴发以来新冠对航空运输业的影响成为学术研究的热点新冠对航空运输带来了极强的负面效应对我国航空运输业构成了严峻挑战流行病与航空运输是双向交互的关系除了研究流行病对航空运输的影响外学界对航空运输对流行病传播的影响也予以了一定关注 年 传播期间 等人将传染病全球性传播概率模型加入全球民用航空网络中发现航空网络的强异质性决定了病例扩散的高度可预测性 近年来国内研究则发现航空运输对流行病传播可能在短时间蔓延至整个航空网络特别是在新冠疫情扩散初期航空和高铁产生了重要助推作用例如我国较早出现疫情的城市主要分布于珠三角、长三角和京津冀等地区 然而已有研究主要聚焦全球、大洲和国家等中宏观尺度较少关注中小尺度下的国内枢纽机场引致的流行病传播过程与规模尤其是空港社区时空扩散过程与规模的研究有待补充对空侧和陆侧传播速度与规模的对比研究鲜见特别是流行病的潜伏期使空港社区时空与规模变化过程更为复杂 相关实证分析可有效补充流行病空间传播研究联合国定义新冠肺炎疫情为“大流行基金项目国家自然科学基金项目“长三角多机场空间组织机理与一体化效应研究”(项目编号:)收稿日期 作者简介 胡 杨男山西阳泉人苏州科技大学地理科学与测绘工程学院硕士研究生张 蕾女江苏如皋人江苏第二师范学院地理科学学院教授理学博士病”年国家卫健委将新冠肺炎更名为新型冠状病毒感染 月 日起实施“乙类乙管”综合考虑学术界在研究新冠肺炎疫情时通常将其归类为流行病因此本文除了文献回顾部分外统一采用“流行病”称谓一、文献回顾关于航空运输与流行病传播 在流行病传播的预测模型方面学术界已经形成较为科学的建模思路 汪慧等针对广东省广州市一起与航空器有关的新型冠状病毒肺炎聚集性疫情通过采用回顾性调查方法来探索可能的感染危险因素 王姣娥等从地理学视角研究了新冠肺炎疫情的城际空间扩散过程研究了新冠肺炎疫情的空间扩散过程与模式提出新冠肺炎疫情在中国的发展呈阶段性特征 李子垠等基于深度学习方法对流感疫情监测数据中的空间依赖性和时间依赖性进行建模有效地提升了时空预测模型的预测性能 张洪路等提出了基于空间关联感知的区域疫情预测方法使用区域之间的多种关联信息来建模疫情传播在多个地区之间的关联关系关于流行病的社区传播 迄今关于流行病的社区传播的研究主要集中于社区传播过程及其社会经济与空间特征 一是新冠疫情的社区传播过程 庞宇欣等运用回归分析等方法对疫情传播的影响因素进行分析认为湖北省新冠肺炎疫情的社区传播呈现阶段性特征 杜方叶、王姣娥等基于个体“移动接触”的空间交互网络的理论构建框架采用加权度中心性和 分解方法识别疫情高风险区域对基于各类交通系统的疫情风险评估具有普适性 二是社区传播社会经济与空间特征 曹永旺等利用空间自相关、地理探测器等方法从城市群视角探讨了新冠肺炎疫情在中国内地的时空扩散特征与影响因素提出空间扩张呈圈层特征发现人群特征、地形、经济发展水平等都会对疫情的社区传播产生影响关于疫情社区传播的识别技术方法 学者们从不同地区、疫情传播的不同时间以及不同的疫情传播规模出发设计了系列应用模型来识别疫情的社区传播 一是以采用综合评分法、数据分析法、综合评分法等探讨了社区疫情传播风险快速评估方法二是以地理信息系统 为主要工具进行建模以反映疫情社区传播的空间特征和规模模拟和预测疫情传播过程综上当前学术界的研究成果多聚焦于航空运输对流行病传播的影响以及社区流行病传播的时空特征但对航空运输影响下的空港社区流行病扩散涉足较少而空港社区作为航空运输与区域产生关联的首站需要予以足够关注在研究尺度上大尺度空间传播研究较多而中小尺度的空间传播研究较少在研究内容上航空运输对流行病传播的影响往往通过陆侧、空侧通道同步进行两类通道的传播速度与整体规模是否存在差异值得关注和探究二、研究区域、研究方法与数据来源.研究区域图 研究区域区位图本文以江宁区禄口街道、南京禄口国际机场为研究区域 本文整体研究时间跨度为 年 月 日至 月 日 数据追溯表明流行病的陆侧传播主要发生在这一阶段自 月 日南京江宁区禄口街道报告首例确世界卫生组织()在 年 月 日宣布将该疾病命名为 冠状病毒病()年 月 日宣布 为大流行病中华人民共和国国家卫生健康委员会:关于新型冠状病毒肺炎更名为新型冠状病毒感染的公告中国医药 年第 期诊病例后南京本地及江宁禄口范围内不断有新增确诊报告 本次流行病主要集中在毗邻流行病源头南京禄口机场的江宁区截至 月 日 时江宁区、江宁区禄口街道分别累计报告本土确诊病例 例、例分别占南京市.禄口街道紧邻南京禄口机场临空产业高度密集也是机场务工人员的主要居住区之一可以做为空港社区开展研究 为了便于称呼下文将禄口街道统一称为空港社区 南京禄口国际机场是国家主要干线机场、华东地区的主要货运机场与上海虹桥机场、浦东机场互为备降机场位列全国千万级大型机场行列是国家大型枢纽机场、中国航空货物中心和快件集散中心.研究方法 冷热点分析 冷热点分析是局部自相关特征的一种度量方法 区域冷热点常用 指数表征若为正值属于热点区反之则为冷点区 冷热点分析能够实现流行病热点区域的时空可视化追踪有助于更为直观地展示流行病扩散基本态势热点分析工具可对数据集中的每一个要素计算 统计(称为 星号)通过得到的 得分和 值明确高低值的聚类空间 要成为具有显著统计意义的热点要素应具有高值且被其他同样具有高值的要素所包围 局部统计计算公式为:()其中 是要素 的属性值是要素 和 之间的空间权重 为要素总数且:()热力边界是以疫情暴发点为圆心以暴发点处感染人数数量为依据判定其影响距离并以影响距离为半径绘圆 该圆形缓冲区即可表示某一个疫情暴发点对整个区域的影响.数据来源本文所用数据及病例信息均来源于卫生健康委员会官方网站收集了 年 月 日至 月 日南京市公布的每日新增病例数和新冠肺炎患者资料确诊病例患者的性别、年龄、确诊时间、活动及接触史等信息 本文主要采集的信息包含有确诊人数、人员所在地区等类型并统计确诊病例每日新增量变化、占比变化以及扩散比等指标对空港社区流行病扩散时空特征进行分析三、空港社区的流行病扩散特征本文从流行病扩散主体、扩散区域和空间扩散特征三方面分析空港社区的流行病扩散特征.在扩散主体上居住小区蔓延先发自然村扩散更快在南京与禄口机场相关感染人员的家庭聚集发病是主要的特征 年 月 日至 月 日空港社区累计确诊数量从 例迅速增至 例(见图)整体具备如下特征:图 机场和居住小区的流行病发展情况对比以机场直接关联人员为源头居住小区蔓延首先发生 据统计 月 日以来所有确诊病例中与机场无直接关联的小区感染病例报告人数持续增加而明确为在机场感染的人数则显著降低自 月 日起空港社区所有确诊病例均为小区感染(见图)此外从确诊病例的社区数量来看 月 日至 月 日有病例报告的小区数量从 个增至 个占小区比例从 增至 这也意味着空港社区发生社区传播的风险有所增加与居住小区相比自然村感染扩散速度更快 从总量上看 月 日空港社区自然村确诊总数 例、小区确诊 例(商业街确诊数量较少未计)自然村病例占全部病例的.从发展趋势看自然村确诊数量变化与空港社区总量变化的峰谷相当特别是从 月 日后空港社区以自然村病例增长为主体(见图)究其原因居住小区尽管人口密度较高但防控政策便于落实相比之下自然村人口流动性较大给防控带来了更大压力增长速度近期开始放缓防控形势整体向好 从社区感染病例的趋势线看社区每日新增的确诊案例呈下降趋势 月 日禄口机场已经全面封闭管理由此机场感染病例的出现可能性已经极低 根据两日移动平均线的趋势看(见图)在经历了 日、日这两个峰值时段后空港社区确诊人数明显减少尽管 日呈小波峰但空港社区全域严格管控下的流行病已呈下行态势图 居住小区和自然村的流行病确诊量变化图 空港社区流行病扩散情况.在扩散区域上北部集中成片南部散点多发北部流行病集中连片 从 月 号南京禄口机场首批阳性病例居住点 白云路社区开始逐渐向周边茅亭、机场、高伏、群力、永兴、成功等 个社区接触式扩散特别是南向与人口稠密的永兴社区、群力社区等连接成片形成非常明显的热力高值区(见图)以 月 日、月 日、月 日和 月 日为 个时间截面对这一热力高值区的扩张研究表明流行病基本呈接触式圈层扩张(见图)在扩张方向上以向南部和西部人口密集区扩张为主北向和东向的扩张基本停滞主要受人口密度较低以及秦淮河地理隔断等影响在扩张速度上热力区边界每阶段都较上一阶段向外扩张约 该区域人口密集、接触传播风险较高主要涉及群力社区、高伏社区、永兴社区和秦村社区等 个社区图 空港社区北部的流行病扩散热力图 南部流行病散点多发 空港社区南部地区多丘陵、水库、沪武高速穿越而过除铜山、石埝外其他社区(村)人口密度普遍较低以农田和自然村为主 南部流行病始于曹村规模小、起步晚然而自 月、日后南部自然村病例呈爆发式增长 月 日后逐渐形成了以铜山、石埝、陈巷、埂方等多中心散点分布格局(见图)这与铜山的中心地服务功能密切相关 流调数据显示不少确诊人员有铜山购物消费轨迹 此外丘陵地区自然村病例的多发很可能与自然村人口流动和管控偏弱有关基于 热点分析表明空港社区北部和南部的流行病时空变化特征差异较大 究图 空港社区流行病分布热力图其原因流行病在南北部的传播差异与城镇发展水平、人口密度和交通条件等要素密切相关 空港社区北部为城镇建成区人口稠密工商业发达形成了规模较大的社区因此容易造成在社区内小区域集中暴发 而南部农田广布多水库、丘陵等且有高速公路穿越将自然村切分开来未形成大规模的集聚多在自然村传播因此流行病未集中暴发而是散点多发.在空间扩散特征上接触扩散和跳跃扩散并存基于时空尺度的演变特征分析本次流行病在南京空港社区的空间扩散过程主要表现为接触扩散和跳跃扩散两种模式在南京市和江宁区内均形成以禄口机场为中心向外扩散的空间格局距离南京禄口机场较近的地区越容易先出现流行病且表现较为严重 年 月 日禄口机场首批阳性病例居住点 白云路社区发现流行病后逐渐向周边茅亭、机场、高伏、群力、永兴、成功等六个社区接触式扩散这种接触式扩散模式完全遵循地理学第一定律 进一步细分阶段后发现以 月 日为界前期社区和自然村的流行病扩散主要表现为接触扩散后期随着人口流动社区依然呈现接触扩散而南部自然村病例呈跳跃扩散形成了以铜山、石埝、陈巷、埂方等多中心散点分布格局 这与上文提到的铜山的中心地服务功能密切相关四、航空运输对流行病传播的影响 基于陆侧和空侧的对比此处陆侧是指以禄口机场为源头导致在南京空港社区的直接影响空侧则指枢纽机场之间的空路传播以及由航班落地后触发的机场区与所在城市的传播.在扩散规模上陆侧远超空侧本轮流行病传播由南京禄口机场为中心通过航班扩散至沈阳、绵阳、烟台、珠海、张家界五座机场并以目的地机场为中心引发次生传播涉疫机场数量仅占南京禄口机场开通航点的.统计 月 日 月 日期间包括南京在内的六地每日新增流行病数据发现以陆侧南京空港社区为主约占全部病例数的.空侧仅占.(见图)其中珠海、沈阳、绵阳迅速切断传播链因此当地流行病未大规模暴发图 流行病在陆侧和空侧扩散规模对比.在扩散速度上陆侧增速放缓空侧逐渐赶超陆侧经过 月 日至 月 日的隐匿传播陆侧流行病快速扩散 自 月 日报告首例确诊病例以来南京报告病例数爆发式增长平均日增长率达到总体较高且难以控制(见图)自 月 日始陆侧流行病扩散速度明显放缓但每日新增病例仍在 人次 空侧自 月 日起每日新增开始超过陆侧此后每日确诊大约在 人次图 月 日 月 日流行病陆空两侧扩散速度趋势线分析表明在流行病扩散前期陆侧传播速度快随着时间推移空侧传播速度会逐步超过陆侧并在超越后的短时间内达到传播速度的峰值 这与不同地区管控效果不同有很大关系旅游城市张家界成为继南京之后的传播中心导致空侧扩散速度在后期高于陆侧 月 日至 月 日期间陆侧和空侧扩散规模大幅度减小大约都在 人次原因在于在流行病传播的后期由于防控措施的落实以及居民安全意识的增强流行病扩散的速度得到了有力控制.在扩散特征上陆空双侧呈现出跳跃扩散和接触扩散兼有的特征在陆侧空港社区流行病传播呈现“点状线状弥散”感染路径即从初期的禄口机场相关清洁、搬运、客舱、地勤等工作人员、工作人员密切接触的家庭成员感染到近期社区扩散病例在本区高频出现表现为典型的接触扩散 在后期由于出行、生活购物、旅行等发生的人口跨区域流动导致了流行病的跨区域传播即为跳跃扩散 在空侧一方面通过航班运输流行病实现明显的跳跃式扩散另一方面在旅客落地后通过机场景区完成了次生扩散这一过程则呈现接触式扩散张家界国家公园、“魅力湘西”剧场的传播扩散较为典型总之航空运输对流行病传播具有重要影响空港社区是流行病通过航空运输落地传播的首站 本文以南京禄口国际机场为例采用冷热点分析方法探究了典型时期流行病在空港社区的时空扩散过程与特征得出结论如下:在时空扩散过程方面流行病扩散主要呈现 个特征:一是在扩散主体上居住小区蔓延先发自然村扩散更快二是在扩散方位上空港社区北部集中成片南部散点多发热力边界每阶段持续向外扩张约 三是在扩散特征上接触扩散和跳跃扩散并存进一步通过对比流行病陆侧和空侧的扩散发现:在扩散规模上陆侧远超空侧在扩散速度上陆侧增速放缓空侧逐渐赶超陆侧在扩散特征上陆空双侧呈现跳跃扩散和接触扩散兼有的特征 参 考 文 献 王蒙彭珊珊.新冠肺炎疫情对我国航空货运的影响及对策.中国储运():.范爱华朱俊洪黎明.对中国及全球航空货运影响及后疫情时代对策.综合运输():.王双武.国际航空业在疫情中艰难前行.空运商务():.曹冠杰王业辉.后疫情时代航空制造业复苏的挑战及机遇.航空动力():.():.徐致靖 祖正虎 许晴等.基于中国航空网络的传染病大规模传播研究.军事医学():.赵序茅 李欣海 聂常虹.基于大数据回溯新冠肺炎的扩散趋势及中国对疫情的控制研究.中国科学院院刊():.高启明.新冠疫情冲击、航空制造供应链稳定及产业应对策略.郑州航空工业管理学院学报():.万里阳万千.高铁网络与流行病跨城传播 来自 疫情防控的经验分析.产业经济评论():.路娜孟斌张志宏.后疫情时期航空货运行业发展现状分析研究.中国储运():.赖愈越董星星.后疫情时代廉价航空现状、阻碍及对策建议 以亚洲航空为例.江苏商论():.新冠肺炎更名为新型冠状病毒感染.中医杂志():.汪慧张志忠李泳光等.一起经航空器境外输入的新型冠状病毒肺炎聚集性疫情的调查处置.疾病监测():.王姣娥杜德林魏冶等.新冠肺炎疫情的空间扩散过程与模式研究.地理研究():.李子垠.耦合空间交互作用的城市内部流感疫情时空预测模型.深圳:中国科学院大学(中 国 科 学 院 深 圳 先 进 技 术 研 究院).张洪路.基于时空特性挖掘的新冠肺炎疫情预测方法研究与实现.济南:山东大学.庞宇欣李昀卿卢明华等.湖北省新冠肺炎疫情扩散的时空过程及人文影响因素分析.首都师范大学学报(自然科学版)():.杜方叶王姣娥靳海涛.基于个体“移动 接触”的空间交互网络理论构建与疫情风 险 评 估 .地 理 学 报 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