【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传染性疾病的监管与防控、地理健康、环境健康的交叉应用，特别是基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法。
技术介绍
1、随着气候、生态环境和社会经济活动的变化，传染病大流行变得更加频繁和复杂，其传播模式、传播范围也不断改变。登革热是全球传播范围最广、传播速度最快的蚊媒传染病，其临床表现复杂多样，具有传播迅速，发病率高，可借助交通工具实现远距离传播等特点。登革热已在100多个国家流行，遍及亚洲、美洲、非洲等地区，每年约有1-4亿人感染)，重症登革热致死率达1％。目前仍没有针对登革热的疫苗和高效的治疗药物，且蚊媒的传播过程复杂，难以监测，登革热的传染过程监管和有效防控仍面临巨大挑战。
2、顺着时间脉络，挖掘疾病传播过程的主要影响因素的时空模式，推理其潜在机制和演变规律，对于疾病的防范起着关键作用。kermack and mckendrick提出易感-感染-恢复(susceptible infected recoveredmodel，sir)仓室模型，并在伦敦黑死病、孟买瘟疫的传播研究中取得较好的应用。目前，sir及易感-感染-易感(susceptible infectedsusceptible model,sis)模型、易感-暴露-感染-移除(susceptible exposed infectiousremoved,seir)模型等仓室模型已较广泛被应用于传染性疾病建模分析中。然而，不同疾病的传输机制存在差异，当前没有特定统一的模型或框架来有效地探索疾病流行的时空模式。针对登革热疾病的传播研
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，本方法模拟和探测出各驱动因素的影响程度及显著性，为登革热疫情监管与防控提供依据。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，包括以下步骤：
3、步骤1：个体水平登革热病例数据及相关驱动因素数据的预处理；
4、步骤2：基于预处理后的个体水平登革热病例数据，利用ef模型构建疫情树林，并计算出各树节点的rt值；
5、步骤3：根据研究区的空间范围和已经生成的疫情树林的时间间隔，将步骤1中已经统一至相同空间和时间参考的数据按时间单位逐期准备好，用于后续逐期构建stwr模型；
6、步骤4：结合预处理后的自然环境和社会经济等影响因素数据，根据不同时期的数据，逐期构建stwr模型，探索登革热病例rt值与各因素之间的时空异质性；
7、步骤5：依据stwr生成的不同时期的空间变系数面及系数的显著性测试结果，在地图可视化基础上，分析并制定“因时因地”的登革热疾病监管防控对策；
8、步骤6：制定登革热疾病监管防控措施。
9、在一较佳的实施例中，所述步骤1具体包括：个体水平登革热病例数据包含常住地址、性别、发病时间、就诊医院、是否为输入病例信息的病例个体数据；采用空间插值法生成rt栅格图层，然后在栅格图层中获取随机样本点构建stwr模型，或直接把各栅格图层直接输入stwr模型校准计算。
10、在一较佳的实施例中，所述步骤2包括：首先确定作为父病例的候选人，其次，评估给定病例和每个候选病例之间的联系强度，最后确定父代；当疫情树林构建好后，绘制疫情树林图集，模拟疾病传播轨迹，分析登革热传播的空间变化和影响范围，直接计算出流行病学的信息，计算出登革热病例的rt值，探析登革热传播的空间分布特征；根据划分出的父代病例与子代病例，计算不同空间尺度上的rt值；rt定义为发病时间在特定的时间段t内的父代病例的平均传染数：
11、rt＝cpt/pt
12、其中，pt表示发病日期在t内所有的父病例人数，cpt表示t时间段内子病例的总人数；
13、根据疫情树林计算单个树的rt；对于每棵树，立即检索pt和cpt，并且将计算出的rt与树的扩展一起映射。
14、在一较佳的实施例中，确定作为父病例的候选人具体为：设置合理的时间范围确定父病例候选人；
15、根据病例的发病时间、空间去推算父代病例候选人；具体公式如下：
16、tp∈[t1,t2]
17、t1＝tc-fp-cv-fv-cc
18、t2＝tc-cv-cc
19、其中，tp是父病例的发病时间；t1和t2分别是父病例发病的起始时间和终止时间；cv和fv分别潜伏期和传染期；fp是传染者的传染期，cc是被传染者的潜伏期；tc是被传染者的发病时间；
20、评估给定病例和每个候选病例之间的联系强度具体为：
21、评估子病例与其所有父病例间的关联强度；
22、通过时空数据分析，基于两个病例之间的时空距离评估其联系强度；将与传染者关联强度最高的传染者候选人确定为对应的传染者；
23、ds-t＝(1-wt)ds+wtdt
24、其中，ds-t是指子病例与其所有候选父病例之间的联系强度，这种强度是基于两种病例之间的时空距离来评估的；ds和dt分别是两个病例之间的空间距离和时间差；wt是在计算中分配给时间分量的权重。
25、确定父代具体为：子案例的最终父案例将依据子案例与其每个父候选人之间的血统强度来抉择。
26、在一较佳的实施例中，所述步骤4中，时空加权回归模型stwr是在gwr模型的基础上发展的，地理加权回归模型gwr计算形式如：
27、
28、式中，(ui,vi)为第i个观察点的空间坐标；β0(ui,vi)为位置(ui,vi)处的常数项；k代表自变量的索引；yi、xik、εi分别是第i个观察点的因变量、第i个观察点的第k个自变量和误差项；βk(ui,vi)为第k个解释变量在(ui,vi)上的回归系数值。gwr允许系数在空间上变化来测量空间非平稳关系，通过下式计算：
29、
30、其中，为(ui,vi)上的回归系数；x是n×(p+1)的矩阵，包括截距项和所有自变量xi；xt是x的转置矩阵；y是n×1的因变量向量；w(ui,vi)是n×n的矩阵，其对角线上的wij，表示第j个观察点对第i个回归点的影响权值，而非对角线上元素均为0；权值wij通过核函数根据距离计算得到，常见的核函数有gaussian和bi-square核。
31、在一较佳的实施例中，stwr模型在gwr模型基础上扩展时间维度，允许回归系数在时间上变化；其基本公本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：个体水平登革热病例数据包含常住地址、性别、发病时间、就诊医院、是否为输入病例信息的病例个体数据；采用空间插值法生成Rt栅格图层，然后在栅格图层中获取随机样本点构建STWR模型，或直接把各栅格图层直接输入STWR模型校准计算。
3.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤2包括：首先确定作为父病例的候选人，其次，评估给定病例和每个候选病例之间的联系强度，最后确定父代；当疫情树林构建好后，绘制疫情树林图集，模拟疾病传播轨迹，分析登革热传播的空间变化和影响范围，直接计算出流行病学的信息，计算出登革热病例的Rt值，探析登革热传播的空间分布特征；根据划分出的父代病例与子代病例，计算不同空间尺度上的Rt值；Rt定义为发病时间在特定的时间段t内的父代病例的平均传染数：
4.根据权利要求3所述的基于疫情
5.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤4中，时空加权回归模型STWR是在GWR模型的基础上发展的，地理加权回归模型GWR计算形式如：
6.根据权利要求5所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，STWR模型在GWR模型基础上扩展时间维度，允许回归系数在时间上变化；其基本公式如下：
7.根据权利要求6所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，STWR模型的校准使用加权最小二乘法进行；位置(ui，vi)处系数的估计量如下所示：
8.根据权利要求7所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，STWR模型提出时间距离是属性值随时间变化的距离，并设计新的加权平均形式的时空核函数来计算权值，时空核函数如下：
9.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤5中，根据疾病的特征设置不同时间间隔t来汇总Rt值；具体的Rt栅格图层构建步骤如下：1)针对某个时间间隔内只有一个病例点存在有效Rt值的情况，利用登革热疫情远距离传播，且传播力随距离衰减的特点，以该病例点为圆心，构建出研究区最小外接圆，并将在边界沿圆生成值趋于0的点，再运用反距离权重插值方法构建Rt栅格图层；2)针对某个时间间隔内只有多个病例点存在有效Rt值的情况，直接借用反距离权重插值方法扩充数据集，形成连续的传染力预测面。
10.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤6具体为：在EF-STWR框架中，EF模型利用病媒的位置和时间等数据来复制疾病传播的场景；同时实施的STWR是“借用过去的观测值”，以改进当前阶段对空间变化系数和样本外观测值的估计，生成空间连续系数面，直观地捕捉登革热传播及其影响因素之间相关性的时空非平稳性。
...【技术特征摘要】
1.基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：个体水平登革热病例数据包含常住地址、性别、发病时间、就诊医院、是否为输入病例信息的病例个体数据；采用空间插值法生成rt栅格图层，然后在栅格图层中获取随机样本点构建stwr模型，或直接把各栅格图层直接输入stwr模型校准计算。
3.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤2包括：首先确定作为父病例的候选人，其次，评估给定病例和每个候选病例之间的联系强度，最后确定父代；当疫情树林构建好后，绘制疫情树林图集，模拟疾病传播轨迹，分析登革热传播的空间变化和影响范围，直接计算出流行病学的信息，计算出登革热病例的rt值，探析登革热传播的空间分布特征；根据划分出的父代病例与子代病例，计算不同空间尺度上的rt值；rt定义为发病时间在特定的时间段t内的父代病例的平均传染数：
4.根据权利要求3所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，所述步骤4中，时空加权回归模型stwr是在gwr模型的基础上发展的，地理加权回归模型gwr计算形式如：
6.根据权利要求5所述的基于疫情树林和时空加权回归的登革热疾病传播监管与防控方法，其特征在于，stwr模型在gwr模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：阙翔，陈瑞娟，庄馨涵，徐小莹，赖雨婷，费婷婷，邹昕彦，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：
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