宁波市媒介生物地理信息系统介绍
  中国媒介生物学及控制杂志  2017, Vol. 28 Issue (6): 617-620

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杨思嘉, 马晓, 张良, 王桂安, 孙斌, 朱光峰, 徐明, 陈小英, 张涛
YANG Si-jia, MA Xiao, ZHANG Liang, WANG Gui-an, SUN Bin, ZHU Guang-feng, XU Ming, CHEN Xiao-ying, ZHANG Tao
宁波市媒介生物地理信息系统介绍
Introduction of the Ningbo vector biology information platform based on the geographical information system
中国媒介生物学及控制杂志, 2017, 28(6): 617-620
Chin J Vector Biol & Control, 2017, 28(6): 617-620
10.11853/j.issn.1003.8280.2017.06.028

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收稿日期: 2017-06-20
网络出版时间: 2017-10-10 13:59
宁波市媒介生物地理信息系统介绍
杨思嘉, 马晓, 张良, 王桂安, 孙斌, 朱光峰, 徐明, 陈小英, 张涛     
宁波市疾病预防控制中心消毒与媒介生物防制所, 浙江 宁波 315010
摘要: 目的 建立宁波市媒介生物信息平台地理信息系统(GIS)模块。方法 依据浙江省媒介生物监测方案设置监测点并上报数据。以ArcGIS 10.2软件为基础构建系统,以Java为集成环境,利用ArcGIS软件核心组件实现平台系统相关控件间数据库的集成,通过ArcGIS软件发布的service服务实现GIS组件功能与数据库程序间的数据传递和表现。结果 GIS模块主要功能包括数据库的建立及管理、统计图的制作、图形和属性数据双向查询检索和预警及数据的统计分析。结论 宁波市媒介生物信息平台GIS模块的建立,可以实现媒介生物的信息化管理,为媒介生物传染病控制提供科学保障。
关键词: 地理信息系统     媒介生物     应用    
Introduction of the Ningbo vector biology information platform based on the geographical information system
YANG Si-jia, MA Xiao, ZHANG Liang, WANG Gui-an, SUN Bin, ZHU Guang-feng, XU Ming, CHEN Xiao-ying, ZHANG Tao     
Ningbo Center for Disease Control and Prevention, Ningbo 315010, Zhejiang Province, China
Corresponding author: ZHANG Tao, Email: 993101077@qq.com
Abstract: Objective To establish the Ningbo city vector biology information platform based on the geographic information system (GIS). Methods According to the vector surveillance plan of Zhejiang province, the surveillance points were set up and the data were reported. Taking ArcGIS 10.2 as the foundation of the system, based on the Java integrated environment, the GIS module was set up to integrate the control platform system using ArcGIS core components. The data transfer and performance between the GIS component and the database program was achieved by the service function published by ArcGIS. Results The main function of the GIS module includes the establishment and management of the database, the statistical graph, the bidirectional query and retrieval of the graph and attributes data, and the statistical analysis of the data. Conclusion The establishment of the GIS based vector biology information platform in Ningbo city can realize the information management for vector biology, and provide scientific basis for vector-borne disease control.
Key words: Geographic information system     Vector biology     Application    

媒介生物监测是一项基础而重要的工作,是病媒相关疾病预防控制的基础。建立有效准确的监测体系可正确地反映当地媒介生物的季节性消长及种群分布情况,为病媒相关疾病发挥预警作用。媒介生物监测的重点为媒介生物的密度监测,主要针对蚊、蝇、鼠和蜚蠊。现阶段我国大部分地区媒介生物监测数据仍采用手工输入或填写,纸质或电子版本形式层层上报,无法做到监测数据网络直报、动态分析及监测数据的实时抓取和分析展示。因此,为进一步提高媒介生物监测数据的质量和利用能力,为媒介生物相关疾病起到实时监测、自动预警和指导作用,宁波市CDC联合创得信息技术有限公司开发宁波市媒介生物平台系统。该系统包括监测数据管理、监测数据统计分析、在线人员培训、媒介生物简报生成、媒介生物网络标本库、地理信息系统(GIS)分析展示、质量控制和病媒知识健康教育8个模块,该文主要对GIS模块进行详细介绍,现报告如下。

1 材料与方法 1.1 监测点的设置

蚊、蝇、鼠、蜚蠊监测点按照《浙江省病媒生物监测方案》相关规定,以县(市、区)为单位设置。鼠类监测点包括镇居民区、特殊行业(餐饮店、食品制售单位、建筑工地、屠宰场和酿造厂等)、农村居民区3种生境,每种生境各1个监测点。成蚊监测点包括城镇居民区、公园(含街心公园)和医院;农村民房和牲畜棚(牛棚、猪圈、羊圈、养殖场等),除牲畜棚外,其他均在外环境中进行,每种生境2个监测点。蝇类监测点包括城区农贸市场、餐饮店外环境、绿化带和居民区,每种生境1个监测点。蜚蠊监测点包括医院、农贸市场、居民区、餐饮店和宾馆,每种生境1个监测点。

1.2 监测数据的上传及管理

监测数据由每个县(市、区)CDC专人录入并上传,由宁波市CDC专人审核管理,每月最后1天作为当月数据上传截止日期。数据上传的及时性、准确性和可靠性作为市级CDC对县(市、区)工作考核的指标之一。同时将2006-2015年每月监测数据统一导入系统平台作为历史数据,并结合每月更新数据作为密度查询和预警的数据库。

1.3 监测方法

鼠类监测采用夹夜法,鼠密度以每100只鼠夹捕获的鼠数量计算;成蚊监测采用诱蚊灯法;蝇类监测采用笼诱法;蜚蠊监测采用粘捕法。

1.4 GIS模块的建立

系统的实现方法采用ArcGIS 10.2软件构建,以Java为集成环境,利用ArcGIS核心组件实现平台系统相关空间数据库的集成,通过ArcGIS发布的service服务实现GIS组件功能与数据库程序间的数据传递和表现,并构成统一的无缝界面。

1.5 GIS模块功能的设计

目前该模块已开发并使用的功能主要包括文件管理、数据库的建立、查询(查图属性、属性查图)、统计图的制作和数据的输出(媒介生物统计数据、专题地图和统计图等结果提供多种输出形式)。

1.6 预警界值的设定及判断

本次预警算法采用百分位数法,可单独比较某行政区域内、某种生境、特定月份和某种媒介生物密度与以往同期历史数据的比较。以往历史数据年度范围可以人为选择。将历史数据P75分位数作为上限,P25分位数作为下限,当比对数据≤历史数据中位数,该行政区域、该生境下图标在GIS地图仍为黑色;历史数据中位数<比对数据≤P75分位数时,显示为黄色;当比对数据>P75分位数时,显示为红色。

2 结果 2.1 概况

宁波市媒介生物平台系统是宁波市传染病协同管理系统下的子系统。无需安装客户端,采用IE8.0及以上或360浏览器极速模式即可登录操作。目前该平台系统仅针对县(市、区)和宁波市两级开放。

2.2 GIS基本操作

属性数据与空间数据并存。宁波市媒介生物平台系统中GIS模块的属性数据具体体现在监测点上。登录平台系统后,点击“GIS分析及预警”→“监测点维护”,在出现的界面中可对监测点进行添加或删除操作。鼠标左键双击已有监测点,即可对监测点进行编辑,包括监测点生境、监测点名称、详细地址和经、纬度。另外,在“监测点维护”页面还能对宁波市目前现有监测点进行查询。通过菜单式操作,设定“所属地区”、“四害(现应称为‘媒介生物’,以下修改为‘媒介生物’)名称”和“监测点类别”,页面即罗列出该区域下某种媒介生物,特定生境监测点的表格列表供操作者直接查看,见图 1

图 1 宁波市媒介生物平台系统GIS模块监测点数据操作界面
2.3 查询功能

点击“GIS分析及预警”→“地图展示”→“查询类型”→“查询”即可实现定位和识别空间对象。在工具栏下拉式菜单中,可通过对“所属地区”、“媒介生物名称”、“监测点类别”、“起止年份”和“月份”进行设定,即可显示相应具体监测数据。以2006-2015年10月北仑区公园蚊密度为例,得到数据展示(图 2),点击“图形对比”,以条形图呈现不同年度10月的蚊密度数据(图 3),其中绿色条形是每年的蚊密度,蓝色条形是2006-2015年10月蚊密度的平均值,最后可对该图进行输出保存。

图 2 2006-2015年10月宁波市北仑区公园蚊密度GIS展示
图 3 2006-2015年10月宁波市北仑区公园蚊密度条形图
2.4 预警

功能在查询的基础上可对选定年份的媒介生物密度进行预警。点击“GIS分析及预警”→“地图展示”→“查询类型”→“预警”,按照查询功能相同操作选择“所属地区”、“媒介生物名称”、“监测点类别”、“起止年份”和“月份”进行具体设定即可显示比对结果。以宁波市海曙区居民区鼠密度为例,预警月份设定为11月,预警结果年份为2015年,比对数据库为2007-2014年。结果显示,2015年11月海曙区居民区鼠密度为0只/笼,2007-2014年同区域、同月份、同生境下鼠密度P25分位数、中位数、P75分位数分别为0、0和0.53只/笼,历史最高密度达1.02只/笼,见图 4。2015年11月鼠密度未超过同区域同生境下历史数据P75分位数,不触发预警信号。

图 4 宁波市媒介生物平台系统GIS模块预警显示
3 讨论

我国在公共卫生信息化建设方面经历了3个跨越式发展阶段,第1阶段以2003年的严重急性呼吸综合征事件为始,建立了全球最大的传染病和突发公共卫生事件直报系统[1];第2阶段建立集基础设施、应用系统和运维保障三位一体的公共卫生疾病预防控制信息化综合服务体系[2];第3阶段促进了电子病例和健康档案的公共卫生应用[3]。但有关媒介生物相关网络信息系统仅有个别报道。广东省于2007年试运行媒介生物监测网络直报系统,该系统实现了监测数据的网络直报和统一数据管理等功能,内置论坛功能,极大地方便了各级CDC人员进行信息交流、经验探讨和资料下载,但对监测数据的统计分析及媒介生物密度的监测预警并未有过多介绍[4]。田琳等[5]报道铁路站车环境下将信息系统与媒介生物防制管理相结合,实现了铁路站车对于媒介生物的平台化管理、动态化数据分析和实时预警功能。于德宪等[6]报道基于GIS开发的登革热信息监测系统,将流行病学的属性数据转换为空间信息,基本达到了将登革热相关资料进行数据管理和可视化目的。王涛等[7]将媒介生物防控信息化应用于口岸卫生检疫,提高了风险预警能力。

本研究GIS模块将媒介生物监测信息与空间位置相结合来揭示媒介生物的动态变化,基本实现了监测数据的可视化管理。利用媒介生物密度预警病媒相关疾病的发生基于两个假设:①媒介生物密度升高会增加病媒相关疾病发生的概率;②媒介生物密度变化具有延续性,在下个月中不会出现突然升高或下降的情况。但该系统中的GIS预警功能并非自动实时预警,而是人为操作,因月底最后1天是数据上报的截止日期,故在预警时效上有1个月的滞后行为,此功能的设计与该系统的建立目的密不可分。该预警以蚊、蝇、鼠和蜚蠊密度监测为主要内容,以提示病媒相关疾病发生风险为目的,而非病例监测,因此,从预警的及时性角度考虑,无需达到传染病直报系统的实时水平。此外,从病因因果关系角度考虑,媒介生物密度增加到病媒相关疾病病例出现有一定的窗口期,也为该系统的预警提供了可能。

一般预警系统算法建立离不开预警模型的建立和预警值的设定两大因素。而预警值的设定方法与预警模型的选择密切相关。传统的预警模型有常用的累积和控制图法、休哈特控制图法和移动平均控制图法等[8]。根据数据是否满足正态分布,预警值可采用平均数±标准差(x±s)或百分位数表示。预警系统阈值设定是否合适直接关系到能否有效预警,阈值设定过高(低)易出现假阴(阳)性。判断警界值是否合适,一个重要原则是达到灵敏度、特异度和阳性预测率3项指标的平衡[9],一般采用受试者工作特征曲线法。而3项指标是通过比较预警系统发出警报的情况与事先定义的“应该被判定为预警事件”的情况而得到[8]。因媒介生物密度大多为非正态分布,故该系统的预警模型为类似于休哈特控制图中的中位数-极差控制图法,仅将中位数和极差替换为P25分位数和P75分位数。该系统预警值的设定比较灵活,操作者可以根据自己选定的年度区间产生的P25分位数和P75分位数作为一次预警操作的预警值,优点在于既可以比较长期趋势,也可以对短期某一特定时间进行单独比较。

宁波市媒介生物平台系统于2016年12月试运行,诸多方面还有待改进。尤其是GIS模块有以下内容需要完善:(1)目前该模块仅开通查询和预警功能,专题地图的制作、空间分析中的缓冲区分析、属性数据的统计分析等功能有待完善。(2)由于历史数据的部分缺失,导致数据的截尾;预警模型有待进一步完善,警界值的设定需要科学的统计方法进行判别[10]。(3)目前GIS中媒介生物密度为某科的总密度,还未精确到种;同科媒介生物不同种间可以传播不同疾病,应对种密度进一步细分。(4)数据的上传截止日期还有待商榷。宁波市媒介生物平台系统GIS模块处于方法探索和经验积累阶段,应进一步完善其功能,实现媒介生物的信息化管理,从而为媒介生物传染病控制提供技术支持。

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