第33卷第1期2021年2月
Vol.33,No.1
Feb.,2021
云南地理环境研究
YUNNAN GEOGRAPHIC ENVIRONMENT RESEARCH
新型冠状病毒肺炎爆发后国内疫情初期
时空演变与防控启示
颜莹】，罗怀良期鄢
（1.四川师范大学地理与资源科学学院，四川成都610101；
2.四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室，四川成都610068）
摘要：基于疫情大数据并结合空间自相关、相关性分析和趋势分析等数据处理方法，以中国地级市为空
间单元，探究新型冠状病毒肺炎爆发后国内疫情初期的时空特征和空间关系。结果表明：（1）初期疫情扩散快、周期短，阶段性强；随时间推移表现为蔓延、爆发、持续和衰退4个阶段，并以湖北为中心呈空间差异性变化。（2）全 局Moranos/指数介于0.0141~0•2007，即患者于全局空间具有集聚性；局部分异具有高一高、低一低、高一低和低一高4种空间自相关关系。（3）湖北为高密度聚集区；除湖北外各省新冠病例与其迁入的武汉外流人口间皮尔逊相关系数为0.878，相关性显著；除湖北外患者呈自西向东增加趋势，且中部多、南北相对较少。根据结论，未来疫情防控有三点启示：紧抓疫情初期阶段、严格流动人口管控、注重区域差异化防控和资源整体化调配。
关键词：新型冠状病毒肺炎；阶段性特征；空间关系；防控启示
中图分类号：K909文献标识码：A文章编号：1001-7852（2021）01-0050-08
2020年初，一场不明源地的新型冠状病毒肺炎，简称新冠肺炎（COVID-19），在武汉大规模爆发。这种冠状病毒（SARS-Co V-2）虽与SARS病毒同类，但却是从未在人体中发现的新毒株，尚不明确其是否具有“人传人”的特性。因而早期并未设置人员流动限制，致使疫情迅速蔓延。此时正值春运高峰期，在这样一个国内人口流动性最大的时间节点爆发疫情，使全国各地疫情防控面临严峻考验。后经严格管控，国内疫情得到有效控制。但新冠肺炎疫情并未完全消失，受疫情影响国内新冠疫情至2021年仍时有反复。
自新冠疫情爆发以来，也成为各界研究的热点内容。疫情的发生反映了人与自然失衡状态下“自然一经济一社会”复合系统的“病变”⑴，考验着人类生命健康，同时也考验着人类社会运行机制。疫情与经济社会方面研究主要关注疫情与消费经济［2］、疫情与宏观政策⑶、外贸融资⑷等。病理学方面研究主要集中在新冠病毒结构与特性⑸、流行病学和临床医学症状⑹、检测⑺及抗病毒药物研发⑻等方面。在疫情监测及风险评估方面，研究者多注重模型的运用，如运用SEIR模型分析疫情演变［9］、利用SEIR动力学模型进行疫情传播仿真及拐点预测分析［10］以及构建指数平滑模型预测疫情趋势［11］等。在疫情防控中，中国地理学者也做出了重要贡献［12］，特别是疫情大数据的运用［13］、地理信息系统与疫情分析［14］及防控咱⑸的结合，凸显出地理学在疫情防控中的重要角及大数据应用的未来趋势。相关研究运用地理加权回归模型解释城市新冠发病率的分布格局［16］及影响因素，利用探索性数据分析方法探究省域疫情的时空扩散过程
收稿日期：2020-12-31曰修订日期：2021-02-04.
基金项目院作者简介院*通信作者：国家社会科学基金“山地丘陵农产品主产区种养关联的县域农业碳源/汇效应及调控机制研究”（17BGL137）.
颜莹（1998-），女，四川省仁寿县人，硕士研究生，研究方向为资源开发与区域发展•
罗怀良（1966-），四川省洪雅县人，教授，博士后，硕士生导师，研究方向为全球变化、自然资源利
用与区域地理.
第1期颜莹等：新型冠状病毒肺炎爆发后国内疫情初期时空演变与防控启示51
及人口流动风险［17］，通过核密度分析聚焦城市［18］探讨疫情时空分布格局与分异机制，以及疫情严重程度［19］的差异等。
综合来看，新冠疫情发展的空间分析以中小尺度的区域范围为主，缺乏从全国市域尺度探究疫情时空特征与空间关系演变。基于此本文以新冠肺炎爆发后国内疫情初期为研究时段，以地级市为空间基本单元，运用疫情大数据并结合空间自相关、趋势分析和相关性分析等数据分析及处理方法，探究新冠肺炎爆发后国内疫情初期的时空演变特征，揭示疫情发展的时空规律，以期为疫情防控和应对类似突发公共卫生事件提供参考。
1研究时段与数据来源
2019年末不明源地的新冠肺炎在武汉出现后，疫情随感染者流动悄然向外蔓延。随后2020年1月23日武汉封城，各地纷纷启动应急响应。经有效的防治管控，国内新冠疫情渐消退。自2020年3月1日起国内新冠疫情受输入病例和本土病例影响，疫情周期延长并呈现新特征，至2021年4月国内仍断续新增确诊患者。因此，本文将国内疫情受输入病例影响之前（即2月29日）定义为新型冠状病毒肺炎爆发后国内疫情的初期，并以此为研究时段终点。
本文空间分析尺度以地级市为研究单元，矢量数据来自于资源环境数据云平台。各省迁入的武汉外流人口来自2020.01.10-01.24日人口流动大数据报告。各地新冠疫情数据来自国家和各省卫生健康委发布的实时信息，由于疫情蔓延最初上报机制不完善使数据缺失，随后，本文在绘制疫情趋势图时便以2020年1月23日为起点。
2研究方法
采用空间自相关分析法（全局Moran's I指数和Local Moran's I指数）进行疫情全局和局域空间的分布特征分析；运用皮尔逊相关系数法对不同区域新冠确诊患者与该地迁入的武汉外流人口进行相关性分析；采用趋势分析方法探究除湖北外全国确诊病例空间分异趋势。
2.1空间自相关分析
空间自相关分析是通过计算研究变量的空间自相关指标以确定变量在空间上的相关性及其相关程度的方法咱20］。本文采用全局空间自相关和局部空间自相关两种指标，探究新冠肺炎爆发后国内疫情初期各地疫情与其相邻区域是否关联。
首先，用蚤和j表示不同区域确诊患者，构建邻近性权重矩阵宰*。根据疫情邻近传播和迁移传播特性，选择二进制邻接矩阵：
宰鄢
{1，区域蚤和j存在邻接关系
（0，其他(1)再将邻近性矩阵归一化，其计算公式为:
灶灶
宰0=移移宰鄢
蚤=0j=0
(2)式中：宰0为归一化后的邻近性权重矩阵。将宰鄢与宰0相除即形成由不同区域确诊患者组成的空间权重矩阵，基本形式如下：
「宰11宰!2…肌1
宰21宰22 (2)
-宰蚤1宰蚤2…宰--
(3)
式中：宰，是患者空间权重矩阵，可根据邻接标准或距离标准度量回］。利用患者空间权重矩阵宰，，即可进一步探讨新冠患者空间分布的全局自相关和局部自相关。
全局空间自相关是对新冠患者空间分布总体特征的描述，可衡量不同区域在整体上的空间关联与差异。主要测度指标如全局Moran's I、全局Geary's C、全局Getis-Ord G、Ordstatistic和Join-countstatistic等［22］。本文选择最常用的全局Moran's I指数，其计算公式为：
灶灶
兀移移宰（载-载）（禺-载）
I i曰灶=-----------------------------（4）
灶灶灶、/
移移宰移（载-载）2
蚤=1J=1蚤=1
式中：灶是地区总数；载和载，分别是蚤地区和j地区的新冠病例数；载是所有研究单元病例数的平均值；
宰，是患者空间权重矩阵；I是患者分布的全局Moran's I指数。全局Moran's I指数的取值范围在［_1，1］之间，其值大于0表示患者分布呈空间正相关，越趋近于1则集聚性越显著；指数等于0表示患者在空间上随机分布；指数小于0表示患者分布呈空间负相关，且越趋近于-1则分散性越强［23］。
52云南地理环境研究第33卷
局部空间自相关用于衡量新冠患者分布在局部
空间的相关特征，反映局部小区域单元的空间关联
程度[24]，常用指标为Local Morals I ，其计算公
式为：
灶
灶（载-载）移宰（载，-载）
I =-----------------” "员—----------- （5）
移（载-载）2
i = 1
公式（5）与公式（4）不同的是，I 是患者分布
Local Moran's I 指数。若I 大于0，则患者在该地区
及周围表现为高值与高值或低值与低值集聚；若I 小于0，则反映高值与低值或低值与高值的空间 聚集。
2.2相关分析
相关性分析是指对两个或多个具备相关性的变
量元素进行分析，从而衡量两个变量因素的相关密
切程度[25]，常用指标如皮尔逊相关系数[26]o 本文 采用皮尔逊相关系数对不同区域新冠确诊患者与该
地迁入的武汉外流人口进行相关性分析， 以确定两
者相关程度， 计算公式为：
移（曾-曾）（赠-赠）
式中：曾和赠分别是变量确诊患者和迁入的武汉外 流人口在研究单元i 上的值；曾和赠分别是各研究
单元确诊患者和迁入的武汉外流人口的均值；则曾赠是
曾与赠之间的相关系数。
2.3趋势面分析
趋势面分析是利用空间抽样数据拟合出一个数
学曲面，用以反映地理要素观测值空间分布的变化
情况[27]o 本文利用ArcGIS 空间数据处理软件，结
合趋势面分析法，探讨新冠肺炎爆发后国内疫情初 期除湖北外确诊病例随时间推进的空间分异趋势，
根据趋势面定义可知：
在（曾，赠）=栽（曾洪赠+ 着 （7
）
式中：（曾，赠）是各地级行政区的平面空间坐标，
在（曾，赠）是由各行政区经纬度及其确诊病例所构建
的空间位置，栽（曾，赠,）是趋势函数，着是自相关随
机误差[28] o
3新冠肺炎爆发后国内疫情初期时空
演变
3. 1国内疫情初期的总体特征及时空演变特征
3. 1. 1国內疫情初期总体特征
（1）疫情初期扩散迅速，周期较短
根据2020年1月23日至2月29日期间国家卫
健委实时发布的各项疫情指标数据，统计得到国内
疫情初期病例变化趋势（表1）o
表1 2020年国内疫情初期病例变化趋势
Tab. 1
The changing trend of COVID 一 19 cases in the initial stage of the domestic epidemic in 2020人
指标1月23日1 月 25 日1 月 27 日1 月 29 日1 月 31 日2月1日2月3日2月5日2月7日2月9日累计确诊8351 9754 515
7 711
11 791
14 38020 438
28 018
34 546
40 171
累计死亡
2556
106170259304425563722908累计治愈34
4960124243
328
6321 153
2 050
3 281重症患者
177324976
1 3701 795
2 1102 788
3 859
6 101
6 484疑似患者1072
2 684
6 97312 167
17 98819 54423 214
24 70227 657
23 589
指标
2月11日2月13日2月15日2月17日2月19日2月21日2月23日2月25日2 月 27 日2月29日累计确诊44 653
63 851
68 50072 43674 57676 28877 15078 06478 82479 824累计死亡1 1131 3801 665
1 868
2 118
2 3452 592
2 715
2 7882 870累计治愈4 7406 7239 41912 552
16 15520 659
24 73429 74536 117
4员625
重症患者
8 204
10 20411 27211 74111 864
11 4779 915
8 7527 9527 365疑似患者16 06710 109
8 228
6 242
4 922
5 3653 434
2 491
2 308
85
员
第1期颜莹等：新型冠状病毒肺炎爆发后国内疫情初期时空演变与防控启示53
从表1可以看出，疫情从全面爆发到逐渐得以控制的周期较短，开始迅速扩散，经过一段时间的持续增长后渐趋稳定，且不存在二次全面爆发。在此阶段国内新冠治愈率达52.15%，病死率为3•60%o随着时间的推移，疑似病例因陆续确诊而下降，而新冠病理认知的加深、医疗物资的调节及医护人员的驰援等防控工作快速有序地开展，使治愈患者不断攀升、病死率和重症率逐渐降低。
（2）疫情初期阶段性增长显著
国内新冠疫情初期武汉封城（1月23日）后，各地也纷纷启动应急响应，全国戒备，疫情防控由此进入
高潮。因而本文将1月23日前定义为疫情蔓延阶段。统计国内每日新增病例实时数据可得2020年1月23日至2月29日患者增长比率，并绘制新增患者时间变化趋势图（封二图版I图11o 从图1新增患者的数量变化和增长比率的高低可以看出，新冠肺炎爆发后国内疫情初期具有明显的阶段性特征。由此将疫情初期变化划分为四个阶段：蔓延阶段（月23日前）；爆发阶段（月23日至2月5日），新冠疫情全面爆发，新增患者急剧增长；持续阶段（2月6日至2月19日），其间2月12日后，湖北省将临床诊断病例数纳入确诊病例数进行公布，致使12日湖北新增确诊患者突发性增长，影响全国增长趋势，但总体来讲，2月6日至2月19日确诊患者虽持续增长，但增长幅度较前一阶段呈下降趋势，增速减缓；衰退阶段（2月20日至2月29日），新冠肺炎本土患者增速明显降低，进入低增长阶段，向终结阶段过渡。
3.1.2国內疫情初期时空演变特征
（）新冠患者随时间推进的增长变化
以地级行政区为单元，采用空间等级差异法绘制国内疫情初期四阶段的新增患者时空分布图（封三图版域图21o
从图2可以看出，新冠肺炎爆发后国内疫情初期患者增长幅度随时间推移表现出“逐渐蔓延一爆发增长一持续增长一过渡衰退”阶段过程，且不同地区的增长变化表现出明显的差异性。
第一阶段：疫情蔓延阶段。由于对新冠病毒认识尚浅，疫情随感染者流动悄然蔓延往全国各地，截止1月22日24时，国内已累计报告新冠确诊病例571例，感染率为6.66%o随着二代病例增加、诊断病毒速度加快以及疫情通报的完善，病毒传播形势愈加严峻，为遏制疫情蔓延势头，自23日10时起，武汉宣布圭寸城，全国戒备。
第二阶段：疫情爆发阶段。国内新冠疫情全面爆发，患者急剧增长，各地纷纷启动突发公共卫生事件应急响应。患者增长最快的省份是湖北，由444例增至19665例，14日病理周期内平均增长率达309.22%，湖北周边地区如南阳、安庆、长沙等地增长也远超50例，患者分布集中性强。全国范围来看，疫情风险等级大致由东南向西北降低。
第三阶段：疫情持续阶段。二代、三代及潜伏期中的新冠感染者病例持续爆发。武汉新增了34295例确诊及临床诊断患者，其他增长猛烈的地区如哈尔滨、蚌埠、甘孜14日病理周期内平均增长率分别为11.84%、16.67%和40.71%，增长超50例的州市区38个。大部分地区在这一阶段增长明显减少，但仍有不少地区确诊患者呈中高速增长状态，疫情风险等级分布破碎。
第四阶段：疫情衰退阶段。湖北新增患者仍较多，山东济宁新增确诊（含任城监狱）206例，除重庆、北京、甘孜及台湾外，其余地区患者均处于低增长或零增长，国内疫情逐渐衰退，而后新增患者多为输入病例，疫情出现新形势。
（2）新增患者随时间推进的空间差异
依据疫情初期不同时段患者增长变化分布图（封三图版域图2）可以看出，全国新冠患者的增长一直以湖北省为中心呈差异性变化。根据各地级市新增患者在不同阶段的变化情况并参考疫情风险等级划分标准，在空间上将其分为4类。
I类区（新增患者＞50）：这一类地区新增患者多，疫情最为严重，多为高风险地区，是疫情防控的重点。在疫情蔓延初期，仅有武汉市，至爆发期和持续期，主要分布于湖北省及周边市区，其余零星分布于季风区的其他省份，到衰退期仅存在于湖北省。
域类区（50逸新增患者＞10）：这一类疫情发生区主要存在于爆发、持续两阶段，广泛分布于华中、华东地区，并包括河北、黑龙江、四川、贵州等省部分州市区，而衰退阶段仅存在于湖北省及重庆、甘孜、北京、台湾地区，分布较少，各地疫情风险降低。
芋类区（10逸新增患者＞0）：存在这一类疫情的地区，在蔓延期分布较分散但覆盖范围广，在爆发期、持续期存在于北方及南方地区大部、内蒙古 东部和新疆少部，至衰退期零星分布，疫情防控显见成效。
郁类区（新增患者=0）：疫情蔓延阶段，多地新
54云南地理环境研究第33卷
冠感染者尚未被确诊，而后疫情发展至爆发、持续阶段，零患者地区范围缩小，主要分布于怒江州一阿拉善盟一线以西。随着疫情逐渐消退，全国大多数州市区实现持续多日零增长，疫情逐渐得以控制。
3.2国内疫情初期患者分布的空间关系分析
3.2.1全局空间自相关分析
为探究国内新冠患者的全局分布关系，根据疫情初期四个阶段末全国各地级市确诊病例数据，利用公式（4）计算出患者分布的全局Moran's I指数及相关值（表2）o全局Moran's I指数反映了国内新冠患者空间分布的总体特征，在和P检验值反映了全局Moran's I指数的显著检验水平。
表2国内新冠患者分布全局Moran's I
Tab.2Global Moran's I index for the distribution
of COVID一19patients in China
时间Moran's I value Z value P value 一阶段末（1月23日）0.0141 3.52510.0120二阶段末（2月5日）0.
200714.33330.0010三阶段末（2月19日）0.072614.78010.0010四阶段末（2月29日）0.072613.05270.0010由表2可知：四阶段末Z值均大于1且P值均小于0.05，其差异具有统计学意义；全局Moran's I
均大于0，显示新冠患者分布于空间上存在正相关关系，呈集聚性分布。其中，一阶段末至二阶段末期全局Moran's I指数在增大，表明患者集聚程度在不断增强；至三阶段末全局Moran's I指数减小，表明随着疫情的发展，各地疫情具备新的独立性，空间集聚程度减弱，患者分布有所分散。
3.2.2局部空间自相关分析
为进一步了解局部范围内新冠患者的时空分异，将4个阶段末全国各地级市确诊病例数据代入公式（5）计算出患者分布的Local Moran's I指数，并利用OpenGeoDa绘制全国不同时间患者LISA集聚图（封三图版域图3）o图4显示4种不同的局部空间自相关关系为："咼一咼"表ZK本地区与周围地区患者均多；“低一低”表示本地区与周围地区患者均少；“高一低”表示本地区患者多而周围地区患者少；“低一高”表示本地区患者少而周围地区患者多。结果为“不显著”则表示该地区与周围地区患者分布不存在明显的相关关系。
中国宣布疫情结束日期从图3可以看出，4种局部空间自相关关系在空间分布上表现为：（1）高一高聚集区在蔓延期主要位于京津冀、长三角、珠三角及湖北地区，具体分布在天津、武汉、孝感、黄冈、宁波、嘉兴、温州及惠州
8市，均为人口密度和经济发展水平高的区域，高人接触率、高传染风险造成这些地区患者高度密集，随着疫情的推进，高一高聚集区集中分布于湖北省及周边市区。（2）低一低聚集区主要分布于黑河一腾冲一线以西人口密度较低的地区，以东分布较少。在东半壁蔓延期有沈阳、通化、菏泽、梅州、延安及临汾六市，而后扩散至吉辽内蒙及黔桂琼的部分地区。（3）高一低聚集区分布于成都市、西安市、阳江市、海口市，这些地区相对周围人口较为密集。（4）低一咼聚集区与咼一咼聚集区的分布特征相似。
3.3国内新冠初期爆发地武汉的疫情演变及其对
其他地区的影响
3.3.1国內新冠初期湖北疫情变化趋势
由上述分析可知，国内新冠疫情初期空间上以湖北中心性特征最为显著。为深入了解湖北疫情，按日统计并计算表征疫情严重程度的部分指标（表3）o从表3可以看出，湖北累计确诊病例占全国总量的83.82%，新增确诊患者占全国的12.57%-99.48%，治愈率稍低，而死亡率介于2.54%-5.35%高于全国2.01%-3.60%的水平，重症率亦较高，介于&76%-20.74%，疫情严重。
表32020年国内新冠初期湖北与全国疫情比较
Tab.3Comparison of epidemic situation between Hubei and China in the initial stage of COVID一19in2020
地区累计确诊患者/例新增患者增长率/%患者治愈率/%患者死亡率/%患者重症率/%湖北669070.32-47.571.73〜46.61 2.54-5.358.76〜20.74全国798240.28〜52.891.32-52.15 2.01〜3.609.23-21.18
根据2020年1月23日至2月29日湖北卫健委实时发布的疫情数据，统计得到国内新冠初期湖北疫情变化趋势（封二图版I图4）o从图中可以看出，新增患者占全国的比重虽有波动但总体上持续处于高值，短时间内死亡率和重症率下降并不显著。随着治愈率的快速提升，再加上医疗工作者地
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