基于环境因素、疫情现状及风险时空传播特性的人感染H7N9禽流感智能体风险预测模型研究

In this project, an epidemic distribution database of inuenza A(H7N9) cases is established by GIS software, using GIS spatial analysis and statistical analysis method to explore the space-time distribution pattern of the epidemic, spatial outbreak pattern, space-time aggregation and space-time propagation, and also study the space-time propagation law and the interaction mechanism, to form the spatial and temporal disease risk spreading mechanism. By exploring the environmental risk factors and dynamic mechanism of H7N9 human infections, combining the binary Logistic regression model with agent-based modeling, to construct an agent risk prediction model considering both environmental factors, the effects of epidemic situation, also can reflecting the space-time risk propagation characteristics of H7N9 human infections. This model can dynamic simulate H7N9 outbreaks, forecast diffusion of H7N9 human infections, and defense and monitor the epidemic, and ultimately achieve the goal of effective against H7N9 human infections.

本项目利用GIS技术建立人感染H7N9禽流感疫情时空数据库,利用GIS空间分析和统计分析方法探索疫情的时空分布格局、空间爆发模式、时空聚集模式及时空传播过程，研究疫情发生的时空传播规律及时空交互作用机制，以形成疫情风险扩散时空信息机理。通过探索人感染H7N9禽流感的环境风险因素及其动力作用机制，结合二值Logistic回归模型及智能体建模方法，构建一个既考虑环境因素及疫情现状影响、也能够体现疫情风险时空传播特性的人感染H7N9禽流感疫情风险预测模型。该模型能够实现对疫情的动态模拟及扩散预测，有望为疫情的防御监控提供科学理论依据和信息化决策工具。

人感染H7N9禽流感病例全球首发于中国大陆，H7N9禽流感流行期间（2013—2017年）中国地区人感染H7N9禽流感疫情在冬春季节反复出现、且呈现越来越严重的扩散趋势，引起了全球范围内公共卫生研究者对人类社会新流感大流行的可能性的关注。本研究利用GIS技术建立中国地区人感染H7N9禽流感疫情时空数据库，使用GIS空间分析和统计分析方法探索疫情的时空分布格局、时空聚集模式，研究疫情发生的时空传播规律。同时，以人感染H7N9禽流感的多个影响因素及其驱动力为智能体建模的构建基础，以人感染H7N9禽流感疫情的传播过程为研究对象，以各地区人感染H7N9禽流感发病个数和发病率为分析和评价指标，分析和确认了和疫情发生显著相关的多个影响因素，并构建了人感染H7N9禽流感疫情时空传播智能体风险模拟模型，模拟和验证了中国地区人感染H7N9禽流感疫情扩散演变的时空过程。具体而言，课题组综合运用了数学建模、时空分析、神经网络智能优化和GIS可视化等多学科交叉方法实现上述研究目标，这包括：综合运用空间信息技术、统计分析、二值Logistic回归、MLP神经网络及智能体模型等对中国地区人感染H7N9禽流感疫情的时空分布、时空聚集、时空传播特性、风险交互机理、影响因素相关性、智能体风险模拟建模等进行研究；通过耦合MLP神经网络及智能体建模方法构建基于多个影响因素的人感染H7N9禽流感疫情时空传播智能体风险模拟模型；设计了影响因素及其驱动力约束下的智能体建模框架；定义了智能体风险交互规则和风险决策计算方法；集成GIS、REPAST等软件构建了中国地区人感染H7N9禽流感疫情传播模拟与时空分析系统。试验结果表明：本研究构建的人感染H7N9禽流感疫情时空传播智能体风险模拟模型能够较好地模拟中国地区疫情流行期间各月的人感染H7N9禽流感传播过程，该智能体模型对疫情的风险模拟结果和风险模拟时空维度都较为准确，模型整体模拟效果良好，通过相关验证。该模型能够实现对疫情的动态模拟及扩散预测，为中国地区人感染H7N9禽流感疫情的防御监控提供科学依据和信息化决策工具。