基于遥感和智能体的鄱阳湖区血吸虫病监测和模拟研究

论文摘要

随着空间信息技术的更新和发展，其在公共卫生领域的应用也更加深入和广泛。遥感能够快速、全面地探索、发现、监测与人类健康相关的环境因素，地理信息系统为传染病相关流行因素数据的管理和分析提供了快速、先进、可靠的技术手段，结合多维信息可视化、计算机模拟等数据分析与表达方法不仅能动态分析传染病的时间与空间分布特征，而且可以使我们从全新的角度和方式来研究和认识传染病，从而为传染病时空传播和流行规律的研究提供新的思路和方法。 血吸虫病是一种具有地方性和自然疫源性的人畜共患传染病，在我国存在历史悠久，分布面积广泛，传播过程又涉及众多的自然因素和社会因素，从而给血吸虫病防制工作带来了极大的困难。近几年来，由于西部大开发、三峡移民等工程的实施，我国的自然、社会和经济等因素变化较大，血吸虫病疫情回升显著，表现为血吸虫病患病人数增多，急性感染人数呈上升趋势，局部地区钉螺扩散明显，感染性钉螺分布范围逐渐扩大，部分已经达到传播控制标准和传播阻断标准的地区疫情严重回升，出现向城市蔓延的趋势等，对人民健康、经济发展和社会进步构成威胁，血防工作形势严峻。 我国血吸虫病流行区具有严格的地方性，它与钉螺的分布基本一致。可分为水网、湖沼和山丘三种不同类型。流行区中，湖沼型钉螺面积占全国钉螺总面积3400km~2的95％以上，其中，江西省鄱阳湖周围的11个县为血吸虫病流行区。本文基于空间信息技术研究鄱阳湖区洲滩环境下血吸虫病相关因素的监测方法及其时空传播规律，旨在为我国湖区GIS血吸虫病预警系统的建设提供方法和技术的贡献，从而为血吸虫病防制提供辅助决策和为应急反应奠定基础。本文主要开展了以下四部分的研究工作。 (1) 基于TM遥感影像的钉螺可疑孳生地的识别研究。 针对鄱阳湖区钉螺分布面积广泛的特点，本文基于流行病学现场调查的方法，在2005年现场考察鄱阳湖区血吸虫病流行地区，同时测量和收集疫区洲滩上的植被数据和钉螺数据。结合历史文献资料以及合作单位提供的数据，分析了鄱阳湖区洲滩和有螺洲滩的分布状况，进而分析了鄱阳湖区植被分布状况及其与钉螺分布的关系。采用同一时相的覆盖鄱阳湖区的TM遥感影像，选取合适的研究区，仔细分析研究区地貌，典型地物的光谱特征，地面考察收集样本点的光谱特征，形成用于分类的专家经验性知识，然后采用基于知识模型的专家决策分类方法分类识别钉螺可疑孳生地，分类精度较已做过的研究有提高，总体精度为88.94％。将分类结果与鄱阳湖区钉螺分布地图集进行了对比分析，并统计分析了2005年研究区内钉螺孳生面积情况，结果表明整个研究区面积为1567.720km~2，其中适合钉螺孳生的面积

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图索引
• 表索引
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究内容和方法
• 1.4 论文的结构和章节安排
• 第二章 国内外研究综述
• 2.1 医学地理学与空间信息技术
• 2.1.1 分析环境污染与健康关系
• 2.1.2 分析医疗设施的合理配置
• 2.2 流行病学与空间信息技术
• 2.2.1 与疟疾的流行病学研究结合
• 2.2.2 与莱姆病的流行病学研究结合
• 2.2.3 与出血热的流行病学研究结合
• 2.2.4 与其他疾病研究相结合
• 2.2.5 信息可视化与传染病信息系统
• 2.3 血吸虫病研究与空间信息技术
• 2.3.1 血吸虫生活史
• 2.3.2 血吸虫病及其环境要素
• 2.3.3 应用空间信息技术的血吸虫病研究现状
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于遥感影像的钉螺可疑孳生地识别
• 3.1 研究区概况
• 3.2 数据源
• 3.2.1 TM卫星遥感影像
• 3.2.2 地面考察及获取数据情况
• 3.2.3 地面调查钉螺数据
• 3.3 植被分布及其与钉螺关系初步分析
• 3.4 遥感图像的处理和信息提取
• 3.4.1 图像的预处理
• 3.4.2 遥感图像的钉螺孳生地信息提取
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于图像特征的洲滩钉螺滋生小环境自动识别
• 4.1 植被种盖度和总盖度与钉螺密度的关系模型
• 4.1.1 聚类分析方法
• 4.1.2 聚类分析目标
• 4.1.3 聚类分析过程
• 4.1.4 聚类分析结果
• 4.2 基于BP神经网络的钉螺孳生小环境识别算法
• 4.2.1 原始数据处理
• 4.2.2 图像特征提取
• 4.2.3 神经网络分类器设计实现
• 4.2.4 实验结果和讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 鄱阳湖区血吸虫病传播智能模拟研究
• 5.1 智能模拟的理论方法和实现技术
• 5.1.1 复杂适应系统
• 5.1.2 智能体
• 5.1.3 智能体标准与开发技术
• 5.1.4 智能体开发平台（Swarm）
• 5.2 钉螺与环境作用智能模拟
• 5.2.1 钉螺的生态学特征
• 5.2.2 钉螺与环境作用智能模拟模型设计
• 5.2.3 钉螺与环境作用智能模拟模型实现
• 5.2.4 模拟过程分析和结果统计
• 5.3 毛蚴感染钉螺作用智能模拟
• 5.3.1 毛蚴生态学特征
• 5.3.2 毛蚴感染钉螺智能模拟模型设计
• 5.3.3 毛蚴感染钉螺智能模拟模型实现
• 5.3.4 模拟结果统计和分析
• 5.4 牛群活动受感染作用模拟
• 5.4.1 洲滩牛群活动情况概述
• 5.4.2 牛群活动受感染情况智能模拟模型设计
• 5.4.3 牛群活动受感染情况智能模拟模型实现和结果统计
• 5.4.4 模拟结果统计和分析
• 5.5 综合模拟结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 鄱阳湖区血吸虫病监测预测信息系统框架设计与原型试验
• 6.1 监测预测信息系统建设目标
• 6.2 监测预测信息系统的功能需求
• 6.3 监测预测信息系统的建设内容
• 6.4 监测预测信息系统的总体结构
• 6.4.1 基础信息平台
• 6.4.2 综合分析平台
• 6.4.3 群体决策平台
• 6.5 监测预测信息系统的实现架构
• 6.6 基于虚拟地理环境的血吸虫病传播模拟子系统
• 6.6.1 血吸虫病传播模拟的虚拟地理环境系统建模
• 6.6.2 系统的网络体系结构设计
• 6.6.3 系统的应用功能结构设计
• 6.6.4 原型系统实现
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 论文主要工作总结
• 7.2 论文的主要创新点
• 7.3 下一步工作的展望
• 参考文献
• 主要学术论文
• 主要科研项目
• 致谢
• 附：论文主要彩图