新冠肺炎疫情自2019年底出现至今已两年多,全球各地疫情仍有局部暴发与大流行相继出现的态势。现代人类社会生活生产的密切交往接触,新冠病毒不断的变异,不同的社会地理环境、卫生水平和防控政策措施等造就了传染病传播过程的复杂性。传染病时空传播建模是理解新冠疾病传播时空特征与规律的重要方法,可以为案例复盘、流行预测、防控决策等提供定量化的科学支撑。鉴于目前医学健康地理的新冠流行病传播研究,大多侧重于宏观尺度上的传染病数据统计分析、以及将人群看作个体“均质”的建模计算,本文则主要从不同的空间尺度和场景、以及个体层面上的活动差异性等,开展新冠疾病传播的时空建模研究。以“人-地-疫”传染病时空建模理论框架为基础,针对疫情防控特点和需求,本文提出基于个体的新冠疾病传播多尺度建模思想;同时结合网络模型、“飞点”模型、智能体模型,利用面向“地”的虚拟地理环境空间建模方法,研究面向多尺度真实场景的人、场景、疫情耦合建模。从城市、社区和室内三个层面的场景,探索场景化的社会关系网络、城市地理功能区与空间分布和个体属性行为模型的建模方法。由于新冠疫情的反复出现,中国和全球范围内产生疫情局部暴发事件在不同区域、尺度和不同时间点疫情呈现出不同的特征,本文则以2019年底到2021年底的国内新冠疫情为研究重点,选取因输入病例引发的浙江温州疫情、北京冷链传播的新发地疫情和天津宝坻百货大楼聚集性疫情为典型案例,构建不同尺度场景的个体新冠疾病传播模型,推进传染病传播模拟在个体尺度上的研究,为传染病时空传播特征分析、个体属性行为变化研究和疫情防控措施的评估提供理论方法支持。论文的主要成果如下:（1）从影响疾病时空传播的疾病特性、人类活动和环境特征三个方面分析了疫情建模的复杂性,明确了传染病传播时空计算的基本方法和基本概念。将个体—“人”作为最小基本单元引入到新冠疫情建模中,探讨了多种空间环境尺度下人地关系的建模方法。根据疫情发生涉及的关键要素,将疾病时空传播建模分解为时空宿主（人）、环境（地）和事件（疫）三个部分分别建模,其中“人”主要包括属性相似的群体（统计均质群体）、按属性分类的群组群体（网络组类群体,空间组类群体）、具有个体差异性的多智能体群体（个体异质群体）三大类主体;“地”是指不同的尺度与场景,如全球、中国、区域、城市、社区、建筑室内等;“疫”包括病毒生物性特征、传播率以及感染宿主的状态变化等;最后通过时间将三者耦合形成了“人-地-疫”理论分析框架,为多尺度新冠传播时空建模提供理论基础。（2）面向城市尺度场景,提出了基于人群社交多场景叠加的人群接触关系网络模型。根据人群的不同接触类型,将人群接触关系网络划分为具有稳定接触关系的家庭网络和工作网络,具有临时随机关系的临时网络,分别进行建模后再合并叠加生成每日人群接触网络。在此基础上,建立考虑输入输出和多种防控措施的SEIR传染概率模型,与人群接触网络模型融合实现疫情传播模拟。论文以2020年初温州市疫情为研究案例进行建模分析,并基于该模型分析了相关防控政策对遏制疫情的重要性和敏感性,结果表明旅行限制措施对遏制温州疫情起到至关重要的作用,该措施实施的早晚对病例数影响最为敏感;另外,快速的接触者追踪和疾病检测方法是疫情早期面临的巨大挑战,加强医疗设施建设可以为以后突发公共卫生事件高效处置提供保障。（3）面向社区场景,提出了比网络模拟更精细的建模方法—集成地理空间结构和个体社会活动的“飞点”新冠传播模型。本文在李小文院士提出的传染病“飞点”模型基础上,引入地理空间格局和个体日程活动,在疾病传播模拟中细化了个体空间活动行为。以2020年6月北京新发地农产品贸易商圈疫情为例,首先基于地理时空数据对地理空间进行了划分,然后结合地区人口统计和个体出行特征,设计个体的空间分布和地理活动日程,实现了不同地理空间单元之间“飞点”移动模型,模拟了人群不同时刻所在的场景位置;最后针对疾病传播短期模拟,提出了易感-潜伏-感染-隔离-确诊（SEIQC）模型,可以方便评估追踪隔离和核酸检测措施在防控中的作用,该模型案例计算试验结果表明控制大型人口聚集疫情传播的重要手段是及早确定传染源和基于工作关系的密切接触隔离。（4）面向室内场景,在空间数据模型与个体行为模型基础之上,提出了室内公共场所的新冠时空传播智能体模型。以2020年初天津宝坻区百货大楼疫情为案例,将建筑物室内空间作为主要研究区域,从几何空间绘制和语义映射两个方面出发,构建了可用于智能体交互和路径规划的空间模型。在三维空间模型基础上构建了智能体模型,提出了个体之间安全距离的避让方法,实现智能体室内环境移动行为的模拟。采用易感-感染（SE）模型对室内公共场所的新冠疫情传播进行模拟,本文将智能体之间的行走方向和距离加入了智能体接触概率计算,使不同智能体的感染率计算更加精细,从而更好地体现了个体异质性。基于此模型评估了商场内人群密集区和不同社交距离下个体的暴露量,结果表明柜台密集区是人群密度较大的地区,应该加强该地区的人群疏导或者重新规划布局。（5）在城市、社区和室内三种尺度场景疾病传播建模的基础上,提出了参数共享、方法共享和模型联合的三种多尺度融合研究思路,并进一步分析了三种模拟方法的应用场景和范围,以及三种建模方法的优缺点。以2021年7月扬州新冠疫情为案例,对参数共享方法在核酸检测策略和室内空间布局设置两个方面开展了应用研究。结果表明,针对高风险地区外来人员,要求3日内核酸检测是控制疾病的合适策略,可以使感染人数保持在100人以下;同时,增加通风和座位之间的距离等措施对控制新冠病毒在棋牌室等室内场所的传播效果明显。