Application of marmot information collection and reporting system Ⅴ3.0 in plague survillance
1 Qinghai Institute for Endemic Disease Prevention and Control, Key Laboratory of National Health Commission for Plague Control and Research, Key Laboratory for Plague Prevention and Control of Qinghai Province, Xining 810021, Qinghai Province, China;
2 Qinghai Geographic Information Center;
3 Qinghai Provincial People's Hospital
Supported by the National Natural Science Foundation of China (No.81360450), Basic Research Project of Public W efare Research Institutes at Central Level(No. 2019PT310004)and Science and Technology Planning Project of Qinghai Province of China(No. 2020- ZJ-Y23)
鼠疫, 又称黑死病, 是由鼠疫耶尔森菌(鼠疫菌)引起的烈性传染病。历史上曾发生过3次世界性人间鼠疫大流行, 给世界经济和人民生活带来巨大的灾难[1]。近年来, 鼠疫流行在全球范围内呈现出一种活跃态势, 世界卫生组织(WHO)將鼠疫列为重新抬头的重大传染病之一[2]。根据2017年10月20日WHO报道,非洲马达加斯加8月暴发鼠疫疫情[3]。2014、2017及2019年我国甘肃省曾报告鼠疫病例,2019年11月, 我国内蒙古自治区发生人间鼠疫。虽然随着我国疾病预防事业的不断发展,传染病联防联控机制的不断完善, 对鼠疫疫情防控及应急处置能力有了很大提高, 但我国鼠疫自然疫源地面积大,自然疫源地内地理景观错综复杂, 宿主多样, 人口流动愈加频繁, 所以我国鼠疫防治形式依旧严峻。
喜马拉雅旱獭(Marmota himalayana)鼠疫自然疫源地是我国12个类型鼠疫自然疫源地中动物鼠疫流行最为严重, 危害最大的地区。喜马拉雅旱獺鼠疫自然疫源地空间分布广、面积大, 青海省已发现的鼠疫疫源县就有30多个, 疫源地面积近20万km2, 自1958年有资料记载以来, 青海省发生多起人间鼠疫[4-7], 均给当地人民健康带来了危害, 对当地经济产生了一定影响。鼠疫是一种自然疫源性疾病, 在啮齿动物间长期流行.因人类活动介人其流行而波及人间。在喜马拉雅旱獭鼠疫自然疫源地, 旱獭是人间鼠疫的主要传染源, 占人间鼠疫传染源的73.17%, 非啮齿类动物作为传染源占15.85%[8-9]。对喜马拉雅旱獭适宜生境进行分析, 掌握旱獭在鼠疫自然疫源地的分布密度, 将对旱獭动物鼠疫准确监测起到重要作用[10]。提高旱獭动物鼠疫监测的效力, 及时推确地发现旱獭动物鼠疫疫情, 正确判断旱獺动物鼠疫的流行趋势,严防动物鼠疫波及人间, 是改进动物鼠疫监测的主要目标, 也是我们当前鼠疫防控工作的重中之重。目前, 全球定位系统(Global Positioning System, GPS)、遥感(remote sensing, RS)和地理信息系统(Geographical Information System, GIS)(统称“3S"技术)已广泛应用于鼠疫监测.预防和控制当中[11-13]。为此, 我们开发出旱獭采集报告系统Ⅴ3.0, 并应用于青海省喜马拉雅旱獭鼠疫自然疫源地的鼠疫监测中, 用以提高旱獭动物鼠疫监测的效力。该系统的功能及应用简要分析如下。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 旱獭鼠疫调查数据 由青海省地方病预防控制所提供。2014年通过对青海省境内旱獺鼠疫疫点的现场调查, 使用GPS采集旱獭的空间分布定位数据,包括玉树藏族自治州,果洛藏族自治州, 乌兰、尖扎、兴海和祁连县等地区的352个样点。
1.1.2 旱獭生境数据 本研究使用了5个环境变量, 其中高程、坡度和坡向来源于青海省地理信息中心遥感数据; 植被覆盖度数据,利用2014年的LandSsat80LI遥感影像数据通过像元分解模型法估算获得; 草地类型来源于第2次全国草地类型调查数据; 根据GPS采集获得旱獭活动样点的经纬度。
1.1.3 喜马拉雅旱獭监测工作流程 喜马拉雅旱獭外业调查监测工作需求及工作流程均由青海省地方病预防控制所收集提供,工作流程见图l。
1.2 方法 利用AreGIS10.2软件将旱獭活动样点数据展示到CGCS2000坐标系中[14]。通过分析喜马拉雅旱獭外业调查监测工作需求及工作流程, 开展数据库模型设计, 系统结构设计, 构建系统模型, 创建旱獭信息采集系统Ⅴ3.0。
2 结果
2.1 软件介绍 AreGIS Runtime SDK for Android是一种组件式移动GPS开发工具, 它是针对Android构建的SDK, 可使传统桌面版的GIS移植到移动端.且支持多种应用程序接口, 大大提高了开发效率, 为用户提供了一个低成本的、定制的轻量级的移动GIS应用选择。通过应用AreGIS Runtime SDK for Android相关组件, Spatialite这一移动端支持的轻量空间数据库, 在Eclipse开发环境中完成开发。该系统基于广泛应用的Android系统平板进行设计, 利用上述开发平台与开发技术路线, 研究创建旱獺信息采集系统Ⅴ3.0, 实现各种数据与移动GIS平台的有机集成。
2.2 早獺信息采集系统Ⅴ3.0功能 该系统的基本功能主要包括:地图控制(缩放与漫游等)、图层控制、栅格与矢量图层的叠加、距离量测,数据空间可视化、信息查询、空间分析与统计以及专题地图输出等。
该系统总体功能主要包括青海鼠疫自然疫源地喜马拉雅旱獭生境分布相关的基本信息,鼠疫监测调查数据的管理与分析, 空间数据属性数据及与其相关联的图片数据, 空间数据和属性数据(应用数据库)。根据不同的任务层以及不同的存储方式分别导出, 为动物和人间鼠疫疫情应急处置提供辅助决策.历史疫点数据导人、路线规划、实时定位导航和轨迹回放功能、系统维护与用户管理6个基本功能,功能模块介绍如下。
2.2.1 地图管理模块 地图管理模块用于提供和地图相关的操作和管理功能, 包括地图放大.地图缩小和图层管理, 见图 2。
2.2.2 数据采集 及编辑模块提供了用户旱獭信息采集的基本功能.可以对旱獭的动物类型、坡度、植被类型、旱獭密度及图片信息等进行采集, 便于采集数据的统一管理和分析(图 3)。选中所要编辑的要素后进行属性编辑(如动物类型.坡度、植被类型和旱獭密度等), 同时可以进行位置的移动。
2.2.3 数据服务模块 主要提供路线规划、实时定位导航和轨迹回放功能。该模块功能不必像商用导航软件那么丰富和强大, 能为外业采集工作提供辅助即可。采集人员可以使用位置服务功能查询任意两地之间的最优行进路线.进行实时的定位导航。
2.2.4 数据储存和分析模块 数据传输模块主要为数据的导出, 旱獭信息采集系统中数据主要包括采集的空间数据.属性数据及与它们相关联的图片数据, 空间数据和属性数据可以应用数据库进行存储, 图像数据采用文件的方式存储。根据不同的任务层以及不同的存储方式分别导出, 空间数据及属性数据以Excel的形式导出, 图片信息以文件夹的形式导出。
3 讨论 喜马拉雅旱獺鼠疫自然疫源地位于青藏高原, 该地区气候多变, 地形错综复杂, 植被丰富多样, 为主要宿主动物一喜马拉雅旱獭的生长繁殖创造了优越条件, 使得旱獭动物鼠疫流行极为严重, 加之一些猎捕旱獭的行为, 使动物鼠疫更易于波及人间。旱獭动物鼠疫监测、灭獭拔源及鼠疫防治宣传教育是青海省鼠疫防控的重要举措[15]。经过多年实地鼠疫监测工作, 基于既往监测数据, 2015年开发了《旱獭信息采集系统》, 并取得了计算机软件著作权证书(证书号:软著登字第1067498号)。2016-2017年我们将此系统应用于青海省海东、海南及海北藏族自治州各疫源县的动物鼠疫监测任务, 规范了全省动物鼠疫监测中地理位置数据的收集。2018年又将此系统用于动物间鼠疫易发的海西蒙古族藏族自治州乌兰县, 取得了较好的应用效果。
传统的旱獭信息采集需要耗费大量的人力、财力和物力, 在现场记录信息时花费大量时间, 且存在信息数据不统一.不全面、易涂改和易丢失等缺点,后期数据整理分析也消耗大量时间和精力。如用于分析研究, 需要应用几种不同的软件分析叠加,往往造成结果不精确且任务繁重。旱獭信息采集系统的应用, 改变了传统纸质的作业方式, 录人式的数据采集方式使数据更加统一和精确。根据监测工作流程, 系统将规划更加合理的工作计划和行程路线, 减轻了调查人员的作业负担, 提高了工作效率, 通过统一的调查手段和方式确保了数据的一致性, 规范了全省动物鼠疫监测中地理位置数据的收集。旱獭信息采集系统综合应用, 改进了旱獭鼠疫监测方式, 革新了以疫源县划分疫源地的方法, 为动物和人间鼠疫疫情应急处置提供了辅助决策。下一步我们计划在国家和省级鼠疫监测点推广使用旱獭信息采集系统.结合正在开展的无人机监测新模式, 打造多维、立体、实时的鼠疫防控大数据监测信息报告体系, 提升青海省乃至全国鼠疫疫情预警预测水平, 更好地服务和保障国家“一带一路"战略的实施。