本發(fā)明涉及流感防控，尤其涉及基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，全球公共衛(wèi)生體系面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件對全球社會經(jīng)濟(jì)和公共衛(wèi)生安全造成了嚴(yán)重的沖擊。特大城市以其人口密集和經(jīng)濟(jì)活動頻繁的特點成為流感傳播的高風(fēng)險區(qū)域。由于高人口流動性和社會結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，特大城市的流感傳播呈現(xiàn)明顯的密集性、集聚性、疊加性和快速擴(kuò)散性，加劇流感影響的連鎖性、復(fù)合性和復(fù)雜性。

2、流感在人群與地域間的傳播擴(kuò)散是典型的時空演化現(xiàn)象及人地互動過程，流感防控本質(zhì)上是人與病毒對抗的時空問題。特大城市中的人口流動在推動經(jīng)濟(jì)的繁榮與發(fā)展的同時也成為流感傳播的主要途徑。特大城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度依賴于不同行業(yè)人口的持續(xù)流動?？梢姡鞲蟹揽剡^程中人口流動相關(guān)的干預(yù)措施不可避免地對經(jīng)濟(jì)造成劇烈沖擊。因此，如何在有效控制流感傳播的同時最大限度地減少對經(jīng)濟(jì)的負(fù)面影響，是流感防控管理中亟待解決的重要現(xiàn)實問題。

3、綜上可知，基于傳染病模型的流感演化分析以及流感防控與干預(yù)措施研究是近年來的研究熱點。但從服務(wù)特大城市流感防控以及從兼顧流感防控和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度開展重大突發(fā)流感應(yīng)急管理上，當(dāng)前研究還存在如下不足。

4、(1)當(dāng)前的流感演化模型大多集中在國家或區(qū)域宏觀尺度上，這些模型通常假設(shè)參與演化的人群個體具有同質(zhì)等效性。盡管這些研究為理解流感的宏觀傳播提供了重要視角，但是鮮有研究關(guān)注特大城市中人口流動和社會結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性對流感演化的影響，無法為特大城市的流感精準(zhǔn)防控提供科學(xué)的決策依據(jù)。

5、(2)大多數(shù)研究分別從感染規(guī)模和經(jīng)濟(jì)損失的角度來探討流感防控策略。然而，感染規(guī)模直接關(guān)系到社會穩(wěn)定，而經(jīng)濟(jì)損失則關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這兩者是流感防控中兩個關(guān)鍵且沖突的目標(biāo)。目前鮮有研究嘗試將這兩個目標(biāo)進(jìn)行綜合考量，以尋求兼顧流感傳播控制與最小化經(jīng)濟(jì)影響的防控策略。

6、為此，設(shè)計基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法，用于對上述技術(shù)問題提供另一種技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法，用于解決上述背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題。

2、為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法，步驟如下：

4、建立基于個體、群體和空間的元人口流動網(wǎng)絡(luò)模型，并融合經(jīng)典的seird模型構(gòu)建特大城市流感演化模型；

5、構(gòu)建以流感傳播控制效果最好和經(jīng)濟(jì)損失最小為目標(biāo)，以區(qū)域封控和區(qū)域間六類具有不同經(jīng)濟(jì)屬性人群的限流為主要決策的多目標(biāo)優(yōu)化模型；

6、通過nsga-ii算法對多目標(biāo)優(yōu)化模型求解。

7、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，所述人口流動網(wǎng)絡(luò)模型，步驟如下：

8、通過有向時空網(wǎng)絡(luò)圖g＝(v,at)表示人口流動網(wǎng)絡(luò)模型；

9、其中，v表示節(jié)點集，指構(gòu)成城市空間的各個區(qū)域，at＝{(i,j)t:i,j∈v}為t∈t時刻的有向弧集，t為決策周期時長，任意節(jié)點通過每日(t∈t)在節(jié)點之間流動的各類人群相互連接，若任意兩個節(jié)點之間存在人流量則二者之間存在弧連接；

10、由于任意弧上存在六類人群流動，用r＝{1,2,...,6}表示不同經(jīng)濟(jì)屬性人群集合，分別為管理和行政支持業(yè)、零售業(yè)、生產(chǎn)和制造業(yè)、娛樂和休閑業(yè)、服務(wù)業(yè)和消費(fèi)人群，則有

11、其中，表示t∈t時刻弧(i,j)∈at上第r∈r類人群流動數(shù)量。

12、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，融合經(jīng)典的seird模型構(gòu)建特大城市流感演化模型，步驟如下：

13、將各節(jié)點的個體按照健康狀態(tài)劃分為易感者、潛伏者、感染者、康復(fù)者和死亡者；

14、各節(jié)點內(nèi)的易感者按照感染概率轉(zhuǎn)換為潛伏者，潛伏者經(jīng)過潛伏期后轉(zhuǎn)變?yōu)楦腥菊撸桓腥菊呓?jīng)過感染期后康復(fù)并獲得免疫力；部分感染者由于流感的致死率而死。

15、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，構(gòu)建以流感傳播控制和經(jīng)濟(jì)損失為目標(biāo)，以區(qū)域封控和區(qū)域間六類具有不同經(jīng)濟(jì)屬性人群的限流為主要決策的多目標(biāo)優(yōu)化模型，步驟如下：

16、流感傳播控制目標(biāo)為以防控周期t內(nèi)累計感染人數(shù)作為衡量流感傳播控制效果的指標(biāo)，表達(dá)式如下：

17、

18、經(jīng)濟(jì)損失目標(biāo)根據(jù)健康經(jīng)濟(jì)損失、就業(yè)經(jīng)濟(jì)損失和消費(fèi)量損失三部分開展經(jīng)濟(jì)損失測算；

19、通過醫(yī)療資源能力約束、感染者新增約束、人口流量平衡約束以及網(wǎng)絡(luò)連通性約束，對城市人口限流。

20、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，經(jīng)濟(jì)損失目標(biāo)根據(jù)健康經(jīng)濟(jì)損失、就業(yè)經(jīng)濟(jì)損失和消費(fèi)量損失三部分開展經(jīng)濟(jì)損失測算，步驟如下：

21、健康經(jīng)濟(jì)損失為因流感所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和損失，表達(dá)式如下：

22、

23、其中，時刻t因感染直接帶來的經(jīng)濟(jì)損失定義單位病例康復(fù)治療成本為θ1，單位病例死亡治療成本為θ2，以及死亡造成的機(jī)會損失成本為θ3，和分別為屬于節(jié)點i在時間t的感染者和死亡者人數(shù)；

24、就業(yè)經(jīng)濟(jì)損失由就業(yè)報酬損失和生產(chǎn)損失組成，表達(dá)式如下：

25、

26、其中，和分別為流感演化初始時刻和時刻t的由節(jié)點i前往節(jié)點j的第r類人群數(shù)量，wr為行業(yè)r平均薪酬，pr為行業(yè)r人均行業(yè)生產(chǎn)值；時刻t就業(yè)人口累計報酬損失和行業(yè)累計生產(chǎn)損失

27、時刻t就業(yè)經(jīng)濟(jì)損失

28、消費(fèi)量損失主要指由于就業(yè)人口減少導(dǎo)致的供給縮減引發(fā)的潛在消費(fèi)損失和消費(fèi)人群直接減少而未發(fā)生的消費(fèi)量表達(dá)式如下：

29、

30、其中，和分別為流感演化初始時刻和時刻t的由節(jié)點i前往節(jié)點j的第r類人群數(shù)量，cpc為人均消費(fèi)量，vc為單位消費(fèi)量產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價值，pr為行業(yè)r人均行業(yè)生產(chǎn)值；

31、時刻t消費(fèi)量損失

32、經(jīng)濟(jì)損失最小目標(biāo)zeconomy的表達(dá)式如下：

33、

34、其中，表示時刻t∈t任意弧上第r類人群流動比例為l(l∈l)，表示時刻t∈t節(jié)點i∈v的開放與封控狀態(tài)；表示節(jié)點開放；否則為節(jié)點關(guān)閉；

35、目標(biāo)函數(shù)可表示為：

36、z＝min(zinfect,zeconomy)。

37、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，通過nsga-ii算法對多目標(biāo)優(yōu)化模型求解，步驟如下：

38、通過三階段構(gòu)造算法生成初始種群；

39、依次應(yīng)用選擇、交叉和變異遺傳操作持續(xù)生成子代種群；

40、利用基于非支配排序和擁擠度距離的動態(tài)精英策略開展新種群選擇以保持種群多樣性和優(yōu)越性，得到pareto最優(yōu)解。

41、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，通過三階段構(gòu)造算法生成初始種群，步驟如下：

42、s1：開放所有節(jié)點，為任意兩節(jié)點間的6類人群從人群流動比例集合l中隨機(jī)分配流動比例，由此得到種子解s0；

43、s2：通過調(diào)整節(jié)點開關(guān)閉狀態(tài)和人群流動比例擾動種子解s0生成具有2n數(shù)量解的擴(kuò)大初始種群；

44、每個解構(gòu)造時，首先隨機(jī)選擇數(shù)量為0.1|v|的節(jié)點，將其狀態(tài)由開放改為關(guān)閉；然后，隨機(jī)選擇數(shù)量為0.5|v|的人群流動弧并隨機(jī)擾動該流動弧上的人群流動比例；

45、s3：對種群內(nèi)個體按照適應(yīng)度值進(jìn)行快速非支配排序并采取精英選擇策略，選擇前n個個體形成初始種群。

46、作為本發(fā)明提供的所述的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法的一種優(yōu)選實施方式，依次應(yīng)用選擇、交叉和變異遺傳操作持續(xù)生成子代種群，步驟如下：

47、采取兩兩錦標(biāo)賽選擇法開展交叉、變異操作的父代個體選擇；

48、對進(jìn)行交叉操作的兩個父代個體，基于其兩段染色體串c和f分別進(jìn)行單點交叉；

49、對隨機(jī)選擇的基因位數(shù)值進(jìn)行擾動，形成變異操作，用于增加種群的多樣性。

50、可以毫無疑義地看出，通過本技術(shù)的上述的技術(shù)方案，必然可以解決本技術(shù)要解決的技術(shù)問題。

51、同時，通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明至少具備以下有益效果：

52、1、本發(fā)明提供的基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的特大城市流感決策方法，針對特大城市流感防控的重要性與復(fù)雜性，考慮特大城市中不同人群的經(jīng)濟(jì)屬性，構(gòu)建基于不同經(jīng)濟(jì)屬性人群時空流動的流感演化模型，并開展基于流感傳播控制與經(jīng)濟(jì)影響雙目標(biāo)下的區(qū)域封控與不同經(jīng)濟(jì)屬性人群限流集成決策。

53、2、本發(fā)明針對不同經(jīng)濟(jì)屬性人群在特大城市的時空流動對流感演化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，建立基于個體、群體和空間的元人口流動網(wǎng)絡(luò)模型，并融合經(jīng)典的seird模型構(gòu)建特大城市流感演化模型；其次，針對流感傳播與經(jīng)濟(jì)損失兩個目標(biāo)的沖突性，提出以流感傳播與經(jīng)濟(jì)損失最小化為目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化模型開展區(qū)域封控與不同人群限流相結(jié)合決策優(yōu)化研究，并結(jié)合問題特征設(shè)計改進(jìn)的nsga-ii算法對模型求解；最后，以流感期間a市主城區(qū)的流感防控為案例背景開展流感演化模型以及防控決策模型的有效性驗證，并通過對關(guān)鍵參數(shù)的敏感性分析得出若干有益特大城市流感防控的管理啟示。