用遥感和地理信息系统研究传染病时空分布

用遥感和地理信息系统研究传染病时空分布

宫鹏1、徐冰2、梁松1、3

1中国科学院遥感应用研究所北京师范大学

遥感科学国家重点实验室（北京9718信箱 100101）

gong@

2Department of Geography, University of Utah

Salt Lake City, UT 84112 USA

3School of Public Health, University of California,

Berkeley, CA 94720 USA

摘要：和其它物种迁移或生物入侵过程类似，传染病的时空传播与流行伴随着人类活动的全球化而加剧。本文以血吸虫病时空传播流行定量模拟为例，提出一种对已知传染源－媒介－宿主传播关系前提下的疾病传播的时空动态概念模型。用西昌郊区血吸虫病流行区为例，证明这类概念模型的可行性。展示了遥感和地理信息系统在这类模型中具体的应用方法。利用建立的模型，模拟给不同村居民服药所达到的不同效果。证明这类模型在传染病防治和控制中可以起到空间决策支持的作用。本文介绍的模拟方法对鼠疫、肾综合征出血热、莱姆病等传染病有直接借鉴意义。介绍的遥感和地理信息系统方法对其它有关的传染病、甚至生物入侵过程的研究有所帮助。

关键词：时空动态模拟、空间关联性、传染病防治与控制、生物入侵

Remote Sensing and Geographic Information Systems in the Spatial Temporal Dynamics Modeling of Infectious Diseases

Peng Gong1, Bing Xu2, Song Liang1、3

1State Key Laboratory of Remote Sensing Science, Jointly Sponsored by the Institute of Remote Sensing Applications, Chinese Academy of Sciences and Beijing Normal University, Box 9718, Beijing, 100101

2Department of Geography, University of Utah, Salt Lake City, UT 84112, USA

3School of Public Health, University of California, Berkeley, CA 94720 USA

Abstract：Similar to species immigration or exotic species invasion, infectious disease

transmission is strengthened due to the globalization of human activities. Using the schistosomiasis as an example, we propose a conceptual model for simulation of the spatial temporal dynamics of infectious diseases. This is based on the knowledge of inter-relationship among the source, media, and the hosts. With the endemics data of schistosomiasis in Xichang, China, we demonstrate that the conceptual model is feasible; introduce how remote sensing and geographic information systems techniques can be used in support of the spatio-temporal modeling; compare the different effects caused to the entire population when selecting different groups of people for schistosomiasis control. This illustrates the importance of such a modeling tool in spatial decision support. The modeling method can be directly applicable to such infectious diseases as plague, lyme disease, and hemorrhagic fever with renal syndrome. The application methods with remote sensing and geographic information system can shed light to the modeling of other infectious disease and invasive species studies.

一、 引言

严重急性呼吸道综合症（SARS）在2003年初大约半年时间内从我国广东迅速传播到世界30多个国家和地区，导致8000多人感染并造成700多人死亡（/ncidod/sars/）。起源于非洲乌干达的西尼罗病毒 1999年在美国本土纽约首次出现，至2002年已遍及美国44个州，仅2003和2004两年就感染12000多人，造成350人死亡（/ncidod/dvbid/westnile/）。经过多年努力在我国长江流域流行的水媒传染性血吸虫病在一些地区曾一度得到有效控制。然而，近些年又出现反弹。仅在四川川北2004年就发现7个血吸虫病控制县又出现复发和流行。这几个例子以及许多其它传染病的例子均表明，在经济全球化的今天传染病传播的空间范围越来越大，乃至是全球性的，传播速度也在加速。其影响程度往往是全世界的人口。

是哪些因素在主导这些传染性疾病的传播呢？比如，便捷的空中交通运输是造成严重急性呼吸道综合症在全球传播这一现象的直接原因。但是，除此之外，我们对与这些病毒的自然传播有关的起源、确切的传播途径和媒介等往往知之甚少。其实，随着任何一种疾病的出现或复发，可能有许多其它病毒也从不同地区随着贸易和旅游活动源源不断地传入另一地区，但是为什么这些病毒没能在新的环境下存活并传播？我们也很难清楚地回答这一问题。

因此，我们不禁要问：那种病原微生物会在全球化进程中作为外来物种被循环传播？其传染源、目的地和传播途径是什么？每种病原微生物在新环境下成活或流行的可能性有多大？

对上述问题的解答需要建立预测传染病扩散的能力。为此，我们必须了解它在其历史或现行流行区的流行状况，这是流行病学研究的基本内容之一。预测传染病传播可以分为三个阶段：（1）病原微生物鉴别，其动物宿主以及在动物宿主间传播的途径；（2）测量每种传染病的的时空分布模式，特别要分析它的分布与周围环境的关系；（3）深入了解传染病传播的整个动态过程，对其进行模拟，并将模拟结果与所观测到的这一过程产生的时空分布模式相互验证（Rogers and