新冠肺炎疫情空间演变规律探究——局部空间自相关分析

春节期间全国疫情概述

根据国家卫生健康委员会公布数据，截至2月2日春节假期结束，全国新型冠状病毒2019-nCOV确认病例14490例，疑似病例19544例，死亡病例304例，治愈病例432例。武汉市仍是此次肺炎疫情重灾区，累计确认病例超过4000例，其中累计死亡病例224例，占全国数量74%；湖北省内其他城市，黄冈市与孝感市累计确诊病例同样高居不下，分别超过1000例与700例，并且累计死亡病例均超过10例。湖北省外其他地区，超大城市北京、上海、广州、深圳累计病例数均在200例左右；湖北省周边重庆、长沙等内陆大城市的累计确诊病例数也分别超过250例与100例；沿海城市温州、杭州这段期间肺炎感染数增长较快，累计数量也分别超过250例与100例，详见累计肺炎确诊数据分布图(Fig.1.)。

Fig1：春节期间1月24日-2月2日累计确诊病例空间分布特征 

何为真正意义上疫情“重灾区”？

不同于热力图显示，热点分析(Getis-Ord Gi*)统计工具可识别具有统计显著性的热/冷点，其过程会关联统计邻近每一个城市对应疫情数。因此，仅仅一个孤立的疫情高值不构成热点，一个孤立的疫情低值也不构成冷点，单个城市疫情数以及它相邻城市疫情数均为高/低值才可称作热/冷点。相比热力图显示，热点分析可挖掘出一些隐藏信息，基于不同置信度空间展示，其可视化效果更加客观。

除夕1月24日，整个华中地区高值聚集还未达到99%置信度，包括武汉市高值聚集也仅有95%置信度。但截至1月27日，整个湖北省，以及北至河南郑州与开封、南至衡阳与株洲、西至重庆、东至浙江杭州地区，均呈现99%显著性热点，疫情也呈显著性增长趋势。经过10天疫情发展，疫情热点涉及包括整个湖北省以及豫皖湘赣四省大部分地区。春节假期后，这些高值聚类地区，疫情防控工作仍是最重要的任务，在严峻形式下，需严格保证医疗救援物资的落实(Fig.2)。

Fig2：春节期间1月24日-2月2日累计确诊病例空间热点分析图 

绝对量虽有限，但相对量不容忽视

聚类和异常值分析(Anselin Local Moran’s I)，也称局部空间自相关分析，给定一组加权要素来统计显著性热点、冷点和空间异常值，其中聚类/异常值类型指出是否是高值聚类(HH)、低值聚类(LL)、高值要素而四周围绕低值要素(HL)、低值要素而四周围绕高值要素(LH)。LL可表示当地局部肺炎确诊人数较少(简称“安全区域”)，疫情趋势相对安全，可继续维持相应安全防护措施；HH可表示确诊人数高值聚类(简称“危险区域”)，疫情已在该地区蔓延开，需要尽量防止人员流入与流出；HL可表示当地肺炎确诊人数高值但周围低值（简称“相对高发区域”），该地区需要尽量防止人员流出，以免波及周边“安全区域”；LH可表示当地肺炎确诊人数低值但周围高值(简称“相对隐患区域”)，该地区需要尽量防止人员流入，以防受到“危险区域”传播影响(Fig.3.)。经过10天疫情发展，“相对高发区域”与“相对隐患区域”也发生空间演变，这对各城市实行不同程度“封城”措施有一定参考价值。

Fig3：春节期间1月24日-2月2日累计确诊病例聚类与异常值分析结果 

从局部空间自相关结果看，大部分地区的累计确诊病例数不存在显著性聚类。东北、西北、西南及青藏高原地区呈“安全区域”特征。这表明虽然这段时间各地病例数呈增长趋势，但在大部分地区，两两城市之间不存在统计学意义高低影响。在此期间，北京、哈尔滨、粤港澳大湾区、兰州先后成为疫情“相对高发区域”。北京对周边地区传播威胁较大，但由于首都疫情管控较强，未出现疫情向京津冀地区大面积传播蔓延；粤港澳大湾区深圳、广州、东莞等城市累计病例数居高不下，对广东其它城市传播威胁同样较大。随着2月3日春节假期结束，各地向北上广深超大城市返程人员开始增加，北京及粤港澳地区等“局部高发区域”特征将更加明显，其重点防控病毒传播的任务也会更加重，须在一定程度限制迁出人群。哈尔滨与兰州及各自周边城市疫情病例较少，其“相对高发区域”特征表现不稳定。

显著性结果更多体现在以武汉为中心的华中地区。自1月23日武汉实施“封城”措施，周边城市黄冈、孝感、荆门、荆州为最初疫情“危险区域”(HH)，其中武汉更是其中疫情“局部高发区域”(HL)。直至1月27日，整个湖北省除潜江与神农架林区外基本演变成疫情“危险区域”，这对湖北省外周边城市疫情传播威胁极大。随着春节期间患病人数增加，湖北省周边城市的疫情形势也在不断变化：湖南省首先受其影响，长沙-岳阳-常德三市在1月26日起成为疫情“危险区域”；河南省疫情发展形势同样严峻，自1月30日起，南阳-信阳-驻马店三市先后成为疫情“危险区域”；安徽省内合肥与阜阳两市在1月30日后成为疫情“危险区域”，但省内东部地区在此期间并没有疫情显著性变化；与此同时，江西省内南昌与九江两市也在此期间成为疫情“危险区域”。截至2月2日春节假期结束，整个湖北省(潜江与神农架除外)，连同河南省南部南阳-信阳-驻马店三市，湖南省北部长沙-岳阳-常德，安徽省合肥与阜阳，江西省南昌与九江，形成疫情发展“危险区域”。

另一方面，疫情“相对隐患区域”(LH)更需关注，这些地区较多出现在“危险区域”附近，疫情防控工具需格外警惕。此类地区最开始分布在湖北省周边等地，随着时间变化，各地疫情空间演变程度有所不同：河南省疫情“相对隐患区域”重点分布在在郑州附近中原城市群(洛阳、平顶山、漯河、许昌、周口)；安徽省疫情“相对隐患区域”重点分布在合肥与鄂豫赣三省中间亳州-六安-安庆-黄山城市带；湖南省疫情“相对隐患区域”空间分布较为分散，分别在长沙、岳阳、常德三市南部，即长株潭城市群与湘西州地区；江西省疫情“相对隐患区域”空间分布较为集中，基本围绕在南昌周边城市带(宜春、抚州、上饶等)。假期后大量人群返工，该类城市更需管控流入人口，防止更多疫情“相对隐患区域”演变为“危险区域”。 

总结

自1月23日武汉封城之前，武汉春运期间流入各地约500万人，疫情快速扩散至全国，受影响较大的省份集中在河南、湖南、重庆、江西、广东5省(Fig.4)。通过疫情数据空间分布，热点分析及异常值综合分析，可知10天春节假期中：

1）武汉市及整个湖北省，包括周边重要城市(重庆、长沙)，仍是疫情重灾区，并且其严重程度，已波及豫皖湘赣四省大部分城市，整个华中地区相对全国其它地区，呈现疫情高发热点聚集；

2）超大城市北上广深，以及浙江沿海城市，虽然在疫情确诊数量较多，但在局部区域未构成明显热点聚集，其中仅有北京、粤港澳大湾区形成疫情“局部高发区域”，需要严格控制离市人员，以防对京津冀、广东省其它城市带来更多疫情蔓延；

3）在华中地区内部，逐渐河南-安徽-江西-湖南四省相连的大面积疫情“局部隐患区域”，包括中原城市群、长株潭城市群、合肥以西“亳州至黄山”城市带，环南昌“宜春至上饶”城市带，一旦对于人员流入疏于管控，四省相连城市群极易变成疫情传播“危险区域”，自身防护工作不容有失。

Fig.4：截至2月2日累计确诊病例与春节期间武汉流入湖北省外各城市人数 

返工期间全国疫情概述

根据国家卫生健康委员会2月12日公布数据，截至2020年2月11日12时，全国31省(自治区与直辖市)和新疆生产建设兵团新型冠状病毒2019-nCOV新增确诊病例2015例，其中湖北省1638例；累计确诊病例44653例，现有确诊38800例，其中重症病例8204例，累计死亡113例，累计治愈出院4740例。

上一篇文章《春节期间疫情病例何去何从？》，我们根据中国大陆春节期间(1月24日-2月2日)各省市疫情病例数据，分别采用热点分析、聚类与异常值分析等工具空间化制图，从局部空间自相关视角观察肺炎疫情传播趋势。春节期间，由于国家与各地区相关的疫情管控措施，各城市人口流动大幅度减少，春节期间人员大面积往来取消，人与人之间交叉感染概率有一定降低，有效控制疫情传播的规模。我们利用同样空间自相关分析手段，对返工期间2月3日-2月12日各城市累计确诊病例做空间分析，得出如下判断结果。

返工期间，疫情热点区域面积是否会扩大？

回顾前文热点分析，整个湖北省以及周边河南、湖南、安徽、江西四省大部分城市，是具有显著性意义上的疾病高值区域。该地区人口数量大，并且也在全国返工人群中占有一定的比例，这对于其他疫情热点“相对不显著”城市的疫情防疫工作有较大的考验。一旦管控力度不足，势必会形成更大范围的疫情高值区域。

我们用GIS热点分析工具，对2月3日-2月12日各城市累计确诊病例进行空间分析(Fig1-Fig2)。在这返工期间10天中，疫情热点区域(湖北及周边四省)，虽然始终维持在显著高值状态，但覆盖面积并未进一步扩大，这对于疫情防控工作有重大利好。早在2月2日，全国已有64个城市连续三日无新增病例，可占到有确诊病例城市的五分之一。与此同时，全国新增确诊病例与疑似病例均呈现下滑趋势。由于逐渐开始实行社区出入限制管控，使得各城市在人群逐渐返工的过程中，并未出现大规模人群聚集，在一定程度上阻止新的疫情热点区域出现。

Fig1：返工期间2月3日累计确诊病例空间热点分布图 

Fig2：返工期间2月12日累计确诊病例空间热点分布图 

返工期间，高发区域是否管得住“扩散”，

隐患区域是否守得住“阵地”？

根据前文聚类与异常值分析，超大城市中，北京与珠三角形成疫情“相对高发区域”(HL)，除自身需要加强管控措施外，还需要严格限制外出人员，以防扩大京津冀、广东省疫病发展规模；在湖北省周边，逐渐形成河南-安徽-江西-湖南四省不同程度疫情“局部隐患”城市带(LH)，它们受到湖北省(HH)疫情传播威胁最大，在某种程度上需严格限制外来返工人员，以防打乱其自身对疫情防控的部署措施。

返工期间各城市累计确诊病例空间聚类与异常值分析如下(Fig3)。北京、珠三角地区始终处于“相对高发区域”，表明其病例数量相对于周边地区依然居高不下，这可能与两地作为节后热门返工城市有关。大量返工人员的涌入，势必带来更大的防控压力，使得两地“相对高发区域”特征更为明显。不过这段期间，各地新增病例的数量逐渐减少，加上社区管控力度较大，一定程度上有效延缓疫情“扩散”到整个京津冀、广东省其它地区。此外长三角沿海城市作为节后返工重点城市，其人口净流入率在北京之上，目前未形成“相对高发区域”。哈尔滨期间也演变成疫情“相对高发区域”，但病例规模较小，对周围城市未造成疫情“扩散”影响。

对于豫皖湘赣四省相连疫情“局部隐患”城市带，在2月3日-2月12日期间并未发生较大变化。河南省内平顶山、漯河、周口三市累计病例数相对“危险区域”信阳、驻马店、南阳三市并未有较多增长；同样湖南省大部分地区，在湖北省与长沙、岳阳高疫情影响下，病例也未呈大幅度增长，仅在长株潭、湘西州地区有一定波动，但未形成“危险区域”；安徽与江西两省类似，由北至南的亳州至黄山城市带，加上围绕南昌的上饶至抚州城市带，一方面受到湖北省疫情高值影响，另一方面受到合肥与南昌两市高值影响，在此期间并未变为“危险区域”，但其疫情防控工作较为严峻，后续工作仍需对湖北周边“相对隐患区域”进行重点关注。

Fig3：返工期间2月3日-2月12日累计确诊病例聚类与异常值分析结果 

参考文献

1 新型肺炎疫情空间分析——聚类和异常值分析 微信公众号·智图GeoQ

研究作者

贾鹏飞1 全振先2 刘文辉2 余加丽1 丁鑫1

1.中国城市规划设计研究院学术信息中心(创新中心)

2.北京师范大学地理学部

数据支持

1.丁香园·丁香医生新型冠状病毒感染 肺炎疫情实时动态

新冠疫情风险预测(2月15日)  

点击图片登陆>>>

现代城市的本质是现代人的塑造

点击图片 阅读全文

复杂人流网络下的疫情走势模拟及对策建议

点击图片 阅读全文

新型冠状病毒疫情期间的关于建立城市安全韧性交通系统建议

点击图片 阅读全文

重新发现社区——公共卫生危机下的社区建设

点击图片 阅读全文