中国东南沿海地区霍乱发病时空分布规律及预测模型研究

Cholera is an acute intestinal infectious disease which is caused by Vibrio Cholerae. The outbreaks and transmission of Cholera affected by hydrologic, meteorological, geographical and some other environmental factors. There are significant regional differences because of the environmental differences in spatial scale and too many impact factors.The coastal areas has more complex envrionmental factors than inland areas. The technology of remote sensing(RS) can quantitatively acquire the environmental information of the earth, and has the advantages of safe usage, free from geographical constraints, wide coverage, plenty information and continuous repeated observations, which can provide spatial environmental data for the research of epidemic including cholera and so on. The reserch summerazes the spatio-temporal distribution of Chorea in the southeast coastal area of China using RS and GIS. And synthetically analyzes the impact of the the sea surface temperature (SST), sea surface height (SSH) and ocean chlorophyll concentration (OCC) and some climatic environmental factors. To consider the secondary transmission of cholera, the research build a prediction model according to the Macro environment-SIR frame using oceanic, meteorological data and historical cholera data which may provide scientific support to the early warning and effective prevention of choleral.

霍乱是一种由霍乱弧菌引起的急性肠道传染病，其发病与传播受水文、气象、地理等多种环境要素的影响。霍乱在空间尺度上，由于环境差异大、影响因素多，而具有明显的区域性差异，沿海地区霍乱发病与传播比内陆地区相比其环境影响要素更加复杂。遥感技术能够定量地获取地球环境相关信息，且具有安全、不受地理环境条件限制、覆盖面广、信息量丰富、可连续重复观测等优点，可以为包括霍乱在内的流行病学研究提供丰富的空间环境数据。本课题利用遥感、GIS等空间信息技术对中国东南沿海地区霍乱发病的时空分布规律进行探索性分析研究；基于宏观环境-SIR模型的框架，考虑霍乱的二次传播性，通过综合分析环境危险要素及已感染人群对新增病例的影响，利用海表面温度、海表面高度、海水叶绿素浓度等海洋遥感数据、气象数据、水文数据及历史霍乱数据对东南沿海地区霍乱发病进行时序预测分析研究，为霍乱的早期预警和有效防控提供科学支持。

本研究利用RS和GIS等空间信息技术对中国霍乱的时空分布特征，并基于环境危险要素建立以福建省为典型应用区的东南沿海地区霍乱预测模型。本文主要研究内容和结论如下：. （1）对近年来中国霍乱发病的时空分布特征进行分析和研究。2001-2008年间中国共有出8个霍乱时空聚集区，主要分布在东南沿海地区；除了2006年以外，其他7年都存在时空聚集，表明霍乱在中国的暴发主要还是发生在老疫区，但聚集时间没有很严格的规律。. （2）分析环境危险要素对中国霍乱空间分布的影响。结果表明，高程对于中国霍乱的分布有很大的影响，低海拔的区域往往更易于霍乱疫情的发生，中国80%以上的霍乱病例都是分布在海拔高程<500m的地区，而平均海拔高程>3000m的地区却没有霍乱病例；气候因素对中国霍乱的分布影响较大，霍乱发病数随降水量的增多而单调升高，90%以上的霍乱病例都分布在年均降水量>800mm的湿润地区。. （3）利用环境危险要素对包括东南沿海地区在内的中国霍乱发病风险进行分区预测。中国东南部沿海地区的霍乱弧菌适生度相对较高。基于MaxEnt的霍乱预测模型的AUC值在0.9以上，表明该模型具有较高的精度。分析各环境变量对预测模型的贡献度的结果表明，降水量、气温、高程是影响我国霍乱分布的三个主要环境危险要素。. （4）利用海洋遥感数据、气象数据及历史霍乱数据建立浙江省霍乱预测模型。杭州湾附近海域海表面温度、海表面高度及海水叶绿素浓度与浙江省霍乱发病的存在显著的正相关性，利用遥感技术提取这些海洋参数并结合气温和降水量等环境危险要素建立了完全基于环境要素的浙江省霍乱预测模型以及考虑二次传播的改进模型，完全基于环境要素的霍乱预测模型在霍乱流行期的预测值普遍要小于实际观测值，模型的拟合优度R2只有0.154；而考虑二次传播的霍乱预测模型由于考虑了已感染人群对霍乱二次传播的影响，模型拟合优度R2提高到0.825，模型的拟合效果要远远好于前者。