Медико-экологический блок базы данных региональной ГИС

*УДК 911.3:61

МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК БАЗЫ ДАННЫХ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГИС

О.П. Москаленко, Д.Н. Портная

В качестве объекта исследования рассматривается медико-экологический аспект антропотизированных геосистемных режимов на региональном уровне, предмет - медико-экологический блок БД в ГИС. Цель исследования - обоснование структуры медико-экологического блока БД в региональной ГИС на примере Брянской области. Методологическую основу составляет геосистемная концепция и ситуационный подход. Использована методика геоинформационного картографирования медико-экологической ситуации.

Ключевые слова: антропотизированные геосистемные режимы, медико-экологическая ситуация, районирование, геоинформационные системы, популяционное здоровье, серии нозогеографических карт.

Вопросы, связанные с изучением популяционного здоровья населения, давно вышли за пределы медицинской науки и имеют междисциплинарный характер. В России исследования влияния природных условий на здоровье человека начались в 18 веке, когда Л. Блументрост изучил и описал лечебные свойства Олонецких минеральных вод. Во второй половине восемнадцатого века директор Медицинской канцелярии П.З. Кондоиди обратил внимание на заболеваемость солдат в различных крепостях и гарнизонах. Он подготовил документ, который фактически содержит программу медико-географического описания местности - «Инструкция для исследования причин умножающихся болезней и качества их в Кизляре». В трудах военных врачей 19 века представлены описания влияния природных условий на организм военнослужащих; это направление исследований получило название военно-медицинской географии. Однако термин «география» в этих работах используется как синоним территориальной дифференциации заболеваемости. Следовательно, возникает вопрос: какова роль географии как науки в этих исследованиях?

Учение Е.Н. Павловского о природной очаговости болезней и учение о биохимических провинциях и геохимических эндемиях А.И. Виноградова создали научные основы развития медикогеографических исследований XX века. Медицинская и военно-медицинская география получили развитие в Военно-медицинской академии под руководством А.А. Шошина, по его инициативе в 1954г. была создана Комиссия медицинской географии при президиуме Географического общества СССР. В разработку теоретических основ медицинской географии внесли А.В. Авцын, В.П. Бяков, А.Г. Воронов, А.Д. Лебедев, Б.Б. Прохоров, ЕЛ. Райх и другие. В монографии «Основы медицинской географии» А.А. Шошин сформулировал предмет, задачи и содержание научного направления. «Медицинская география -это отрасль науки, изучающая природные условия местности с целью познания закономерностей влияния комплекса условий на здоровье людей, а также учитывающая влияние социально -экономических факторов» [12,с.5].

На протяжении минувшего столетия вопрос о предмете исследования медицинской географии не имел однозначного решения. ЕЛ. Райх выделяет три этапа в эволюции представлений об объекте, предмете, целях, задачах и месте медицинской географии в системе наук [11]. В начале XX века развитие медицинской географии тесно связано с развитием географической патологии (краевой). Следует заметить, что использование терминологии «географическое распространение ...» порождает огромное количество искусственных «географий» и не имеет ничего общего с географией как наукой. Объектом исследования медицинской географии на данном этапе является человек (в территориальном преломлении - население) и патологические процессы, характеризующие его здоровье, а точнее нездоровье. Предметом же изучения являются «закономерности варьирования их по территории». В то время некоторые ученые предлагали относить медицинскую географию к географическим аспектам медицины, т.к. фактически в рамках медицины развивалась краевая патология.

В дальнейшем исследования развивались по разным направлениям, что в 40-50-е годы прошлого века привело к трансформации понятий в медицинской географии. ЕЛ. Райх отмечает, что «.объектом изучения в это время выступали преимущественно отдельные свойства ландшафтной сферы Земли, хотя изучаемые с точки зрения их воздействия на здоровье человека» [11, с.35]. Роль человека сводилась к пассивному восприятию факторов внешней среды.

Развитие системных представлений: «человек - среда» изменило представление об объекте медико-географических исследований. В качестве объекта междисциплинарных исследований стали рассматривать территориальные антропоэкологические системы (ТАЭС), для оценки которых используются различные критерии: медико-биологические, социальные, экономические и др. Оценка состояния здоровья населения отражает биосоциальную сущность связей в ТАЭС. Если «географические исследования ТАЭС с использованием медико-биологических критериев имеют изначально медико-

шологическую направленность» [11, с 41], то вопрос о предмете медико-географических исследова, остается открытым. Суть определения «медицинская география - это наука о закономерностях географического распространения болезней человека и факторах, эти болезни обуславливающих» [7, с.52] не изменится, если «географическое распределение» заменить на территориальное или пространственное. Правомерно поставить вопрос: есть ли медицинская география как наука?

В статье «Методология медико-географических исследований» Б.В. Вершинский определяет медицинскую географию как комплексную отрасль научных знаний, базирующуюся на ассоциировании наук медицинского, биологического, географического, экономического, социологического циклов. При этом он подчеркивает, что «ассоциация не представляет собой единства, присущего отраслевым дисциплинам: она оперирует закономерностями природными (относящимися как к человеку, так и к окружающей среде) и общественно - экономическими» [2, с. 21].Эти закономерности имеют разную онтологическую природу и различаются гносеологически. Но «стержнем ассоциирования. является проблема комплексной антропоэкологической оценки окружающей среды в связи с территориальным (региональным) уровнями здоровья населении» [2, с21]. Такая трактовка не вносит ясность в определение предмета медико-географических исследований, а география в очередной раз сводится к территориальному аспекту медицинской статистики. В материалах Международной конференции по медицинской географии 1999 г. отмечена общая тенденция экологизации исследований и сформулирована медико-экологическая парадигма.

Естественно возникает вопрос: в какой степени проблемы популяционного здоровья являются географическими? Ответ необходимо искать в понимании предмета географии. Сегодня нет единого представления о географии, даже нет единства в том, сколько географий существует. В географическом энциклопедическом словаре даны определения 24 отраслей географии. В то же время в качестве наиболее общего объекта исследования географии рассматривается географическая оболочка. С позиции концепции геопроцесса и структуры геопространства А.П. Ковалев подчеркивает, «география имеет единый объект исследования - географическую оболочку как область действия глобальной геосистемы, формирующей структуру земной поверхности» [5, с.753]. В данном случае «геосистема - это функционально-морфологическое единство, то есть это организация множества элементарных процессов и совокупность элементов аппаратурной реализации, соответствующая им» [5, с.94]. Геосистема формирует геосферы (косную, биосферу, антропосферу), которые отличаются различным уровнем сложности. «Геосистема - это прежде всего сплетенная сеть множества действий самой разной природы, организованных в единый процесс, в котором важную роль играют внутренняя и внешняя коммуникация» [5, с.92]. Понимание геомира как целостности и геосистемы как формы его организации исключает появление множества искусственных географий, в т.ч. и медицинской. Сущность географических исследований состоит в том, чтобы изучить как тот или иной процесс включается в действие единой геосистемы.

Геопроцесс выражается в последовательном формировании геосфер, при этом происходит усложнение каждого последующего структурно-функционального уровня и характера их взаимодействия. Наибольшей неравновесностью и асимметрией выделяется антропосфера, что обусловлено феноменом человека, его вовлеченностью в геосистемные режимы. Раскрывая сущность инфекционного процесса, академик И.В. Давыдовский отмечал, что микроорганизмы имеют такое же биологическое право на существование как и человек; инфекционный процесс есть результат взаимодействия микроорганизма и макроорганизма. С позиции патофизиологии нет ясности, что произошло бы при одномоментном уничтожении всех микроорганизмов; возможно, человечество столкнулось бы с более опасной ситуацией в результате выпадения антигенной стимуляции иммунной системы. «Никаких изначально патогенных факторов в природе не существует. В то же время любые факторы внешней среды, (физические, химические, биологические) при определенных физиологических условиях могут быть патогенными. Патогенны, следовательно, не факторы, а отношения и ситуации»[4, с.53]. Это положение позволяет глубже понять характер вовлечения человека в действие геосистемных режимов на антропо-биологическом уровне.

В данной работе мы рассматриваем медико-экологический аспект антропотизированных геосистемных режимов. Анализируя проблемы этиологии, академик И.В. Давыдовский подчеркивал, что «природа человека биосоциальна, и болезни человека возникают не в процессе какого-то лишь человеку свойственного преломления одного фактора в другом, принципиально обособляемом, а в процессе приспособления организма, т. е. природы человека к окружающей его природе, в том числе и ко всему тому, что им самим в этой природе переустроено» [3, С.34].

В своем становлении антропосфера, как более поздний структурно-функциональный уровень геомира, испытывает воздействие ранее сформировавшихся геосфер и одновременно преобразует их.

Геохимическая неоднородность косной геосферы предопределила распространение эндемич! заболеваний, т.е. человек вовлекается в геосистемный режим на биологическом уровне. Так на территории Брянской области выявлена геохимическая провинция с недостаточным содержанием йода, обусловившая развитие йоддефицитных заболеваний (ИДЗ). Однако человек не является пассивным реципиентом, что нашло отражение в развитии эндокринной службы области еще в 70-х годах прошлого столетия. В результате профилактических мероприятий к 80-м годам уровень ИДЗ в области не превышал средних показателей по стране, что соответствует наличию обратной отрицательной связи в системе «эндемичная патология - уровень развития здравоохранения».

Активная преобразующая роль человека выражается не только в развитии медицины и организации здравоохранения, но и в формировании агро- и техносферы, изначально сопряженных с экологическими рисками. Последствия радиоактивного загрязнения местности в результате аварии на ЧАЭС в условиях геохимической аномалии привели к изменениям в структуре и динамике заболеваемости населения Брянской области. Более 80% патологии в структуре эндокринологических заболеваний составляют болезни щитовидной железы, в числе которых возросла частота онкопатологий. Максимальный удельный вес эндокринных заболеваний наблюдается в юго-западных районах области, где отмечено максимальное радиоактивное загрязнение, сочетающееся с естественным дефицитом йода. Территориальная дифференциация эндокринной патологии на локальном уровне отражает синергетический эффект взаимодействия природной составляющей и последствиями техногенной аварии.

Результаты расчета полихорического показателя связи заболеваемости населения (по возрастным группам) и уровней загрязнения среды на территории Брянской области свидетельствуют, что в условиях экологической напряженности иммунитет детского организма снижается более чем в два раза по сравнению с усредненными среднемировыми показателями. Оценки влияния факторов среды на здоровье взрослого населения соответствуют данным ВОЗ. Коэффициент вариации общей первичной заболеваемости детского населения составляет 28% , что превышает аналогичный показатель для взрослых. Эпидемиологическая ситуация является проекцией сложных геосистемных процессов. Используя данные медицинской статистики, необходимо учитывать ее специфику, например, коэффициент корреляции между доступностью медицинской помощи и заболеваемостью составляет

0.97, т.е. «нет врача - нет диагноза».

Состояние популяционного здоровья населения, территориальную организацию сети здравоохранения можно рассматривать в качестве «аппаратурной реализации» антропотизированного геосистемного режима; морфология отражает и предопределяет действие системы. Изучение популяционного здоровья, с учетом экологических показателей базируется на пространственновременных характеристиках. «Образом, позволяющим отображать мир без разделения на

пространственную и временную составляющие, является ситуация. Именно ситуация представляет собой основу восприятия окружения как неразрывного единства, включая того, кто его воспринимает. Наблюдатель - её неотъемлемая часть» [6, с.171]. Ситуацию, соответствующую некоторому состоянию среды, оцениваемую с позиции того или иного субъекта, называем экоситуацией. Это значит, что экоситуация всегда относительна, и дать ей абсолютную оценку невозможно. Если экоситуация рассматривается как одно из условий формирования популяционного здоровья населения, то складывается медико-экологическая ситуация [10]. Медико-экологическая ситуация, постоянно меняясь, характеризуется напряжённостью, под которой мы понимаем степень несоответствия целевых функций ее составляющих, в данном случае - формирование качества здоровья популяции и состояние среды. Использование показателя здоровья (точнее его утраты) как критерия качества среды соответствует реализации методологического принципа «презумпции медико-экологической опасности», сформулированного С.М. Малхазовой [9]. Качество медико-экологической ситуации является важнейшим показателем сбалансированного развития региона, как проявления действий геосистемных режимов на региональном уровне. Принятие управленческих решений требует изучения и учета множественных взаимосвязей различного уровня, формирующих геоситуацию.

Информатизация современного общества сопровождается формированием разветвленной ГИС-инфраструктуры. Создание географических информационных систем, «причем слово «географические» обозначает в данном случае не столько «пространственность» или «территориальность», а скорее -комплексность и системность, заложенные в ГИС» [1,с.6], направлено на информационное обеспечение, моделирование сложных процессов с целью принятия оптимальных управленческих решений.

Объем, структура данных, их отображение определяются тематикой и задачами ГИС. В региональной ГИС, задачей которой является обеспечение сбалансированного природно-социальноэкономического развития, медико-экологический блок одновременно отражает результаты и условия хозяйственной деятельности.

Все географические информационные системы создаются на основе формальных моде пространственных данных. Главное требование к ним состоит в том, что представление объектов или явлений «должно находиться во взаимно однозначном соответствии с географической сущностью определяющих их пространственных показателей, адекватно соответствовать решаемой в ГИС задаче. Даже один и тот же тип объекта может быть представлен в ГИС по-разному. Нет понятия «лучшая модель», а есть «модель, лучшая в контексте поставленной задачи»» [8 с.52]. Основным источником пространственно координированной информации в БД ГИС являются карты.

Географическая карга одновременно выступает в качестве образно-знаковой модели действительности, геотекста, канала информации; использует формально-логическую и геоязыковую системы. При построении карты как образно-знаковой модели реализуются методологический и методический принципы [10].

Методологический принцип лежит в основе определения предмета картографирования, обеспечивая единую систему взглядов на взаимодействие компонентов геомира. В структуру тематических карт, отражающих медико-экологический аспект антропотизированных геосистемных режимов на региональном уровне, мы включаем: а) карты, отражающие состояние среды, б) нозологические, в) медико-демографические, г) ресурсов здравоохранения.

Методический принцип реализуется через разработку языка карты. Картографирование пространственных характеристик объектов и явлений всегда включает элемент противоречия между геометрической и содержательной точностью. Использование статистических материалов изначально предопределяет привязку к административно-территориальному делению, системе расселения.

Использование современных ГИС-технологий позволяет эффективно выполнить обработку статистических данных, их представление на карте с учетом постоянного изменения и обновления показателей. Автоматизированное создание и использование карт на основе баз географических данных и знаний получило название геоинформационного картографирования (термин введен А.М. Берлянтом). В нашей работе построение картосхем было выполнено средствами программного обеспечения АгсОК 9.3.

При создании базы данных (БД) в ГИС важнейшим требованием является скоординированность информации в пространстве и времени. Использование реляционной модели БД способствует их быстрому обновлению, что в свою очередь необходимо для моделирования ситуации и принятия управленческих решений. Для выявления тенденций динамики медико-экологической ситуации на территории области использованы данные 10 лет, обобщенные по пятилетним периодам, что позволяет выполнить сравнительный пространственно-временной анализ. Единая методика картографирования статистических материалов, характеризующих разные составляющие медико-экологической ситуации, позволяет выполнить ее обобщенную характеристику.

В настоящее время в структуру тематических карт, отражающих медико-экологическую ситуацию Брянской области, входят нозологические карты инфекционной заболеваемости, медикодемографические и карты ресурсов здравоохранения.

Для отражения динамики региональных особенностей нозоситуации на территории области нами использованы статистические данные в разрезе административных районов. Проанализированы показатели инфекционной заболеваемости по 16-ти нозоформам с 1997 по 2007 гг. Для серии аналитических карт использован способ картограмм и единый принцип построения легенды. Среднегодовые показатели заболеваемости в районах области вычислены по пятилетним периодам и сопоставляются со среднеобластным уровнем через показатель стандартного отклонения. Это позволило выделить в пределах области пять типов районов по уровню заболеваемости. Т.о., отражается территориальная дифференциация заболеваемости в сравнении со средним показателем в области на каждый период. Сопоставление двух периодов показывает, с одной стороны, изменение среднегодовых значений за пять лет, с другой - смену типологической характеристики района по отношению к сложившейся ситуации в области (Рисунок 1).

File Edit View Bookmarks Insert Selection Tools Window Help

D eg H Я

I а а |в и  із і

6391675,735 5784441.271 Meters

Рисунок 1. Картосхема «Заболеваемость населения туберкулезом (1997-2007гг.)»

Классификация районов по характеру нозогеографических особенностей имеет два уровня. На первом уровне районы области подразделяются на две группы: стабильной и динамичной ситуации. На втором уровне в 1-й группе стабильной нозоситуации различаются подгруппы: 1а - с низким, 16 - со средним и 1в - с высоким уровнем заболеваемости.; во 2-й группе динамичной ситуации выделены подгруппы: 2а - со снижающейся , 26 - с возрастающей заболеваемостью. Этот классификационный подход отражен в серии синтетических карт (Рисунок 2).

ТубТип jpg mxd - ArcMap - ArcView _ ІесзпІ-ШІ lrn£3*l

File Edit View £ookmarks Insert Selection Tools Window Help

IH m № ф |!:1 500000 _J -J. | Ф  a s--

Editor ^ - j f  | Create New Feature

I Drawing - (*) | - A ^ £2 |fA

"31

- I СИ I iZU Georeferencing ^ | ' I

^ ~ Labeling ^ ^ J^ | Fact ~~]

6532193,268 5867160,765 Meters

Рисунок 2. Картосхема «Типология районов по динамике заболеваемости туберкулезом

(1997-2007гг.)»

Сложение синтетических карт позволило дать обобщающую характеристику районов по распространению инфекционных нозоформ. В результате анализа было получено соответственно пять интегральных картосхем, отражающих повторяемость инфекционных нозоформ: стабильно низкого, среднего и высокого уровня заболеваемости, а также со снижающимся и растущим уровнем заболеваемости. На рисунке 3 дан пример обобщающей характеристики эпидемиологической ситуации по инфекционным заболеваниям на территории Брянской области.

6421006,484 5802815,425 Meters

7,63 4,24 Centimeters

Рисунок 3. Картосхема «Повторяемость инфекционных нозоформ с возрастающим уровнем

заболеваемости (1997-2007гг.)»

Медико-демографическую ситуации на территории Брянской области отражает серия картосхем, построенных по результатам обработки статистических материалов. Использованы данные за 10 лет. Медико-демографическую ситуацию мы рассматриваем как проекцию действия геосистемного режима на биологическом и социальном уровнях, которая характеризуется через показатели рождаемости, смертности, естественного прироста, младенческой смертности и общей заболеваемости населения по трем возрастным группам. В результате применения единой методики картографирования статистических материалов получены аналитические и синтетические картосхемы по каждому показателю, выполнена типология административных районов области, отражающая динамику медикодемографической ситуации.

Территориальная организация системы здравоохранения является важной составляющей в формировании медико-экологической ситуации. Обеспеченность медицинскими кадрами и учреждениями здравоохранения говорит о степени доступности медицинской помощи, что необходимо учитывать при оценке медико-демографической и нозоситуации. Поэтому медико-экологический блок БД включает серию картосхем, отражающих динамику обеспеченности медицинскими кадрами, коечным фондом, а также сеть медицинских учреждений. Картосхемы этой серии выполнены способами картограммы, картодиаграммы при передаче статистических показателей. Для качественной и количественной характеристики учреждений здравоохранения использован способ значков, ступенчатая шкала показывает типологию районных больниц (Рисунок 4).

Файл ^ Печать •

^ ОбеспВрачСрЗі

и мед. cecrpbi.mxd - АгсМзр - ArcView

File Edit View Bookmarks Insert Selection Tools Window Help

:1 500 000

О Identify . ? 52

Identify from: | <Top-most layer> ^ 1

В Районы Рогнединский Location: | 6 541195,035 5 964 410,650 Meters a

OBJECTID 26 SHAPE Polygon NAME Рогнединский SHAPE_Length 203287,545489 SHAPE_Area 1055251490,44447

Identified 1 feature

-j. *.» nw о 0

Рисунок 4. Серия картосхем ресурсов здравоохранения

Предложенная структура медико-экологического блока БД региональной ГИС включает картографо-статистические материалы, которые характеризуют компоненты медико-экологической

ситуации, как отражения действия геосистемных режимов на антропо-биологическом ypoi Понимание целостности геомира способствует принятию сбалансированных решений по оздоровлению медико-экологической ситуации.

As the object of the study an environmental health aspect of antropogenic geosystem regimes at the regional level is considered, the subject is an environmental health unit in the GIS database. The purpose of the study is the motivation of the structure of an environmental health unit in the regional GIS database, let’s take the Bryansk region, for example. The methodological basis is the concept geosystem and situation approach. The technique used is geo-mapping of health and environmental situation.

The key words: antropogenic geosystem regimes, medical and ecological situation, zoning, geo-information systems, population health, a series of nozogeografic maps.

Список литературы

1. Берлянт А.М. Геоиконика. М.: 1996. 208 с.

2. Вершинский Б.В. Методология медико-географических исследований// Руководство по медицинской географии. СПб.: Гиппократ, 1993. 19-28.

3. Давыдовский И.В., Проблема причинности в медицине (этиология).М.: Государственное издательство медицинской литературы, 1962 - 176 с.

4. Давыдовский И.В. Общая патология человека. 2-е изд., пепераб. и доп. М: «Медицина», 1969.

612с.

5. Ковалев А.П. Конфликтные зоны как проявления напряженности геоситуаций и пути их устранения//Материалы международной научно-практической конференции «Географические проблемы сбалансированного развития староосвоенных регионов». Брянск:РИО БГУ, 2007. С.171-175.

6. Ковалев А.П. Ландшафт сам по себе и для человека. Монография Харьков: «Бурун Книга», 2009. 928 с.

7. Куролап.С.А. Мед. география: современные аспекты /Соросовский образовательный журнал, том 6, № 6, 2000.С.52-58

8. Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник. М.: КДУ, 2008. 424 с.

9. Малхазова С.М. Медико географический анализ территорий: картографирование, оценка, прогноз.М.: Научный мир, 2001.-240с.

10. Москаленко О.П. Медико-экологическое картографирование в обеспечении сбалансированного развития региона//Материалы международной научно-практической конференции «Географические проблемы сбалансированного развития староосвоенныхрегионов». Брянск:РИО БГУ, 2010. С.171-175.

11.Райх Е.Л. Эволюция представлений об объекте науки в современной медицинской географии //Медицинская география и здоровье: Сборник научных трудов. - Л.: Наука, 1989. С.30-43

12.Шошин А.А.Основы медицинской географии. М. Л.: изд-во АН СССР, 1962. 146с.

Об авторах

Москаленко - кандидат географических наук, доцент Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского.

Портная - аспирант Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского.