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    時空掃描統(tǒng)計量三維可視化的實現(xiàn)*

    2015-03-09 12:57:10唐咸艷李黃秋蘭仇小強黃高明黃志碧周紅霞
    中國衛(wèi)生統(tǒng)計 2015年4期
    關鍵詞:聚集區(qū)紅霞圓柱

    唐咸艷李 嶠△黃秋蘭仇小強黃高明黃志碧周紅霞△

    時空掃描統(tǒng)計量三維可視化的實現(xiàn)*

    唐咸艷1李 嶠1△黃秋蘭2仇小強1黃高明1黃志碧1周紅霞1△

    Kulldorff M提出的時空掃描統(tǒng)計量(spatiotemporal scan statistic)是基于大小和位置處于動態(tài)變化的圓柱形窗口(cylinder w indow)進行掃描,已廣泛應用于探測疾病的時空聚集區(qū)[1-3]。時空聚集區(qū)不同于單純性空間聚集區(qū),它不僅體現(xiàn)出空間維度上聚集范圍的大小,還反映出時間維度上聚集時間的長短。作為時空掃描統(tǒng)計分析的專業(yè)實現(xiàn)平臺,SaTScan軟件和FleXScan軟件目前尚無實現(xiàn)時空聚集性三維可視化的窗口或模塊[4],這在一定程度上影響了分析結(jié)果的直觀化報告。為此,研究者常通過在地圖中添加文本框來標注時空聚集區(qū)所覆蓋的時空范圍[5-6]。就本質(zhì)而言,這種添加文本標注的形式?jīng)]能真實展示時空聚集區(qū)的三維特性,其效果一般。因此,本文旨在探討時空掃描統(tǒng)計分析中時空聚集區(qū)的三維可視化方法,為時空掃描統(tǒng)計分析結(jié)果的直觀報告提供參考。

    時空掃描統(tǒng)計量的實例

    本文實例分析所用數(shù)據(jù)引自《廣西壯族自治區(qū)1989-2006年流行性乙型腦炎時空動態(tài)趨勢分析》[6],在SaTScan 9.3中進行回顧性時空掃描統(tǒng)計分析,探測到的時空聚集區(qū)見表1。

    表1 1989—2006年廣西乙腦發(fā)病的時空聚集區(qū)

    首先,將探測到的時空聚集區(qū)保存到文件名“spatiotemporal cluster.xls”中,同時將廣西縣界矢量電子地圖保存到文件名“Guangxi.shp”中。為實現(xiàn)時空聚集區(qū)的三維可視化,我們將嘗試在R 3.1語言中編寫時空聚集區(qū)三維可視化的程序塊[7]。

    三維可視化的R程序

    1.設置好R語言的工作路徑

    2.裝載和調(diào)用相關程序包

    3.讀取矢量地圖和時空聚集區(qū)數(shù)據(jù)

    4.編寫時空聚集區(qū)三維可視化的程序塊

    5.運行時空聚集區(qū)三維可視化的程序塊

    結(jié)果與討論

    掃描統(tǒng)計專業(yè)軟件SaTScan 9.0版本后[4],空間聚集區(qū)(spatial cluster)通過SaTScan to Google Earth Conversion Tool工具可自動被加載到Google Earth中,實現(xiàn)空間聚集區(qū)的可視化,這極大方便了用戶。然而,SaTScan軟件迄今沒能提供時空聚集區(qū)(spatiotemporal cluster)可視化的窗口或模塊。因此,如何實現(xiàn)時空聚集區(qū)的自動可視化,便成了研究者們期待早日解決的問題。本文在調(diào)用R語言相關程序包,以及讀入地圖數(shù)據(jù)和時空聚集數(shù)據(jù)后,通過運行已編好的時空聚集區(qū)三維可視化R程序(plot.cylinders<-function(map,data,col=“risk”)),可得到圓柱形的三維時空聚集區(qū)(圖1)。圓柱的底部對應時空掃描統(tǒng)計量的空間窗口,代表聚集區(qū)的空間范圍大?。╧m)。圓柱的高度對應時空掃描統(tǒng)計量的時間窗口,代表聚集區(qū)的時間跨度長短(年或月);圓柱的下端代表聚集區(qū)的起始時間,圓柱的頂端代表聚集區(qū)的終止時間??梢?,三維圓柱較好模擬了時空掃描統(tǒng)計量的掃描窗口,直觀展示了時空聚集區(qū),增強了復雜統(tǒng)計量的可讀性。

    圖1 三維時空聚集區(qū)

    目前,大多數(shù)研究者嘗試通過在地圖中添加文本標注來展示時空聚集性[5-6],但這并非真正意義上的三維時空聚集區(qū),其效果一般,可讀性尚需提高。因此,在目前尚無快速、簡便、自動化軟件(平臺)來實現(xiàn)時空聚集區(qū)三維可視化的情況下,本文所編寫的R程序塊可用于實現(xiàn)時空聚集區(qū)的三維可視化,效果較好,便于分析結(jié)果的可視化報告。

    值得注意的是,本文推薦的方法是基于Kulldorff M的規(guī)則型掃描統(tǒng)計量,其空間掃描窗口為圓形或橢圓形[4]。當采用Tango T推薦的不規(guī)則掃描統(tǒng)計量(flexible scan statistics)進行時空聚集性探測時[8],所探測到的時空聚集區(qū)在空間維度上是不規(guī)則區(qū)域(irregular district),本文所提供的方法則較難適用,尚需進一步完善與優(yōu)化程序。

    [1]Tang F,Cheng Y,Bao C,et al.Spatio-temporal trendsand risk factors for Shigella from 2001 to 2011 in Jiangsu province,People′s Republic of China.PLoSONE,2014,9:e83487.

    [2]Xie Y-h,Chongsuvivatwong V,Tang Z,et al.Spatio-Temporal Clustering of Hand,F(xiàn)oot,and Mouth Disease at the County level in Guangxi,China.PLoSONE,2014,9(2):e88065.

    [3]唐咸艷,周紅霞.掃描統(tǒng)計及其在流行病學中的應用.中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2011,28(3):332-337.

    [4]SaTScan User Guide for version 9.3.http://www.satscan.org. 2014.

    [5]Liu Y,Wang X,Liu Y,et al.Detecting spatial-temporal clusters of HFMD from 2007 to 2011 in Shangdong Province,China.PLoS ONE,2013,8(5):e63447.

    [6]唐咸艷,甘文燁,徐斌,等.廣西壯族自治區(qū)1989-2006年流行性乙型腦炎時空動態(tài)趨勢分析.中華流行病學雜志,2011,32(3):274-278.

    [7]The R Project for Statistical Computing.http://www.r-project.org/.

    [8]Tango T,Takahashi K.A flexibly shaped spatial scan statistic for detecting clusters.International Journal of Health Geographics,2005,4(11):4-11.

    (責任編輯:鄧 妍)

    廣西科學研究與技術開發(fā)計劃項目(桂科攻10124001A-65);廣西自然科學基金(2013GXNSFBA019125).

    1.廣西醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學教研室;

    2.廣西南寧市疾病預防控制中心.

    △通信作者:李嶠,E-mail:liqiao4316@hotmail.com;周紅霞,E-mail:gmuies@163.com

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