空間分析在誘蚊誘卵器監(jiān)測中的應用研究*

朱 偉 戈 斌 李 瀾 王 現(xiàn) 劉翔宇 周毅彬

(1.上海市徐匯區(qū)疾病預防控制中心，上海 200237；2.上海市奉賢區(qū)疾病預防控制中心，上海201499；3.上海市金山區(qū)山陽鎮(zhèn)社區(qū)衛(wèi)生服務中心，上海 201508；4.上海市疾病預防控制中心傳染病防治所，上海 200336)

登革熱是由登革病毒引起、由埃及伊蚊Aedesaegypti或白紋伊蚊Ae.albopictus傳播的一種急性傳染性疾病。過去50年，全球登革熱疫情顯著上升，每年造成約3.9億人發(fā)病(Bhattetal.，2013)，全世界約40%以上人口面臨罹患登革熱的風險(劉起勇等，2019)。自2011 年以來，我國登革熱發(fā)病率呈現(xiàn)明顯上升趨勢，尤其是2014年，國內(nèi)多地暴發(fā)流行，全國共報告了近45 000例登革熱病例，發(fā)病人數(shù)超過了以往30年的總和，流行的規(guī)模更是達到1986年以來的高峰(熊益權等，2014)。上海地區(qū)僅有白紋伊蚊，不僅是登革熱的重要傳播媒介，也是基孔肯雅熱、寨卡病毒病等多種疾病的傳播媒介(邱星輝，2019)，監(jiān)測和控制媒介蚊蟲密度是當前最有效的登革熱等蚊媒傳染病的防控措施。

誘蚊誘卵器法廣泛應用于伊蚊密度的常規(guī)和應急監(jiān)測。誘蚊誘卵器法成本低廉、過程簡便，蚊蟲密度偏低時也較其他方法更為敏感(徐仁權等，2006)，在室內(nèi)和現(xiàn)場試驗中表現(xiàn)優(yōu)異(林立豐等，2006)。因而，誘蚊誘卵器陽性率被用作常規(guī)和應急監(jiān)測中的閾值指標(李辛慶等，2016)。在目前的常規(guī)與應急監(jiān)測中，誘蚊誘卵器的陽性率和卵粒密度作為評價指標，可以反映某一地區(qū)蚊密度的平均值。然而，這些指標忽略了每個誘蚊誘卵器空間位置的信息。如能在監(jiān)測中加入空間信息和相關的空間分析技術(劉美德等，2007)，進而識別白紋伊蚊的空間分布模式及高密度區(qū)域，將為白紋伊蚊密度監(jiān)測和制定控制方案提供技術支持?？臻g分析是基于地理信息系統(tǒng)(Geographic information system，GIS)的一門技術，它以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，通過對相關空間數(shù)據(jù)的處理、運算、分析、顯示和更新，處理各種實體的空間關系。近年來，GIS被廣泛應用于蚊蟲的研究(Aziletal.，2014；Giordanoetal.，2018)，也逐漸應用于媒介生物的監(jiān)測(王偉等，2017)。

本次研究以誘蚊誘卵器為白紋伊蚊監(jiān)測工具，探索將GIS應用于監(jiān)測之中，對白紋伊蚊孳生情況進行空間分布分析，掌握蚊密度空間分布格局，為制定有效的蚊蟲防控方法和登革熱防控策略提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

本研究選取位于上海市中心的某處科教園區(qū)，研究區(qū)域東西約250 m、南北約240 m，總面積約60 000 m2。內(nèi)有11幢大小不一的辦公科研樓以及1個食堂、1個垃圾站、1個液氮房和1個地下停車庫。在研究區(qū)域內(nèi)共設置155個監(jiān)測點，并對每個監(jiān)測點進行定位和編號(圖1)。

圖1 研究區(qū)域與誘蚊誘卵器監(jiān)測點位置

1.2 研究器材與方法

本研究使用的誘蚊誘卵器符合《GB/T 23797—2009病媒生物密度監(jiān)測方法蚊蟲》的標準，直徑70 mm、高100 mm的圓柱形透明塑料瓶，瓶底向上突出高20 mm的橢圓圓錐形，瓶蓋為黑色塑料，上有3個向內(nèi)突出21 mm的倒圓錐管，上口直徑12 mm，下口直徑7 mm。使用時在瓶內(nèi)倒入約20 mL脫氯水，放入一張濾紙，濾紙浸濕并浮于水的上方。在每個監(jiān)測點布放1只誘蚊誘卵器，連續(xù)放置7 d，于第8 d回收并觀察。

1.3 研究時間與頻次

研究時間為2019年9月13日至10月4日，每次監(jiān)測時間持續(xù)7 d，重復3次。

1.4 陽性判斷標準及計算方法

誘蚊誘卵器內(nèi)有成蚊或(和)蚊蟲卵的，判定為陽性；既無成蚊也無蚊蟲卵的，判定為陰性；丟失、干涸或破損的誘蚊誘卵器，判定為無效。對陽性誘蚊誘卵器內(nèi)的蚊蟲卵進行計數(shù)。誘蚊誘卵器陽性率=(陽性誘蚊誘卵器個數(shù)/回收誘蚊誘卵器總數(shù))×100.00%；平均卵粒數(shù)=捕獲的總卵粒數(shù)/誘蚊誘卵器回收個數(shù)。

1.5 統(tǒng)計學分析

1.5.1數(shù)理統(tǒng)計 使用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析。陽性率差異分析采用Pearson卡方檢驗，卵粒數(shù)差異分析采用Kruskal-Wallis檢驗，檢驗水準α=0.05。

1.5.2空間分析 使用ArcGIS 10.3軟件進行空間分析。通過平均最近鄰分析各個監(jiān)測點的空間分布特征，計算平均觀測距離與預期平均距離的比值，當比值小于1時，表示監(jiān)測點為聚類分布模式，當比值大于1 時，表示監(jiān)測點為離散分布模式，當比值等于1 時，表示監(jiān)測點為隨機分布模式(張玥等，2018)；通過全局 Moran′sI指數(shù)進行全局空間自相關分析(Moran，1950)；通過Getis-Ord G系數(shù)(Getis-Ord Gi*)進行熱點探索(Getisetal.，1992；高風華等，2019)；通過標準差橢圓分析監(jiān)測點位置、平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)的空間方向分布，將標準差數(shù)設為一個標準差，通過以平均中心、長軸、短軸、方位角為基本參數(shù)的空間分布橢圓定量描述空間分布整體特征，生成一個空間分布特性的橢圓面，該橢圓面顯示了空間擴散趨勢(董雯等，2017)。

2 結果

2.1 誘蚊誘卵器結果

本次研究期間，第1次監(jiān)測共回收有效誘蚊誘卵器152只，陽性36只，陽性率為23.68%，陽性誘蚊誘卵器的卵粒數(shù)中位數(shù)為22粒，其中最少為0粒(只捕獲到成蚊)、最多為100粒；第2次共回收152只，陽性35只，陽性率為23.03%，卵粒數(shù)中位數(shù)為15粒，其中最少為0粒、最多為89粒；第3次共回收151只，陽性27只，陽性率為17.88%，卵粒數(shù)中位數(shù)為10粒，其中最少為0粒、最多為71粒。3次監(jiān)測的平均陽性率為21.54%，卵粒數(shù)中位數(shù)為17.5粒，其中最少為0粒、最多為100粒(表1)。經(jīng)統(tǒng)計分析，3次監(jiān)測陽性率差異無統(tǒng)計學意義(χ2=1.81，P=0.41)，3次監(jiān)測的卵粒數(shù)差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.38，P=0.83)。

表1 誘蚊誘卵器陽性率與卵粒數(shù)

2.2 監(jiān)測點位分布

平均最近鄰分析顯示，監(jiān)測點的平均最近鄰為10.60 m，期望值9.66 m，平均最近鄰指數(shù)為1.09(P<0.05)，表明誘蚊誘卵器布放位置的空間分布模式為離散分布，即蚊密度的空間分布不是由于監(jiān)測點的位置造成的。

2.3 不同距離的增量空間自相關分析

2.3.1平均卵粒數(shù)分布分析 本次研究期間，單個監(jiān)測點平均卵粒數(shù)分布的全局空間自相關峰值半徑(Z值最大)為50 m，Moran′sI指數(shù)為0.137，Z值為5.748(P<0.05)，即平均卵粒數(shù)的空間自相關在半徑50 m達最大值(表2)。

表2 不同距離的增量空間自相關分析

2.3.2誘蚊誘卵器陽性次數(shù)分布分析 本次研究期間，單個誘蚊誘卵器陽性次數(shù)分布的全局空間自相關峰值半徑(Z值最大)為50 m，Moran′ sI指數(shù)為0.148，Z值為6.041(P<0.05)，即陽性次數(shù)存在空間自相關的最大值在半徑50 m(表2)。

2.4 空間分布方向

分別對監(jiān)測點位置、平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)進行標準差橢圓分析，結果顯示三者的方位角不同(圖2～4)，說明誘蚊誘卵器平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)的分布方向不是由于監(jiān)測點的位置造成的。蚊密度呈現(xiàn)出西北—東南方向分布。

圖2 監(jiān)測點位置標準差橢圓

圖3 平均卵粒數(shù)和標準差橢圓

圖4 陽性次數(shù)和標準差橢圓

2.5 熱點探索

熱點探索結果顯示，誘蚊誘卵器平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)的高聚集區(qū)域皆為西北部，低聚集區(qū)域皆為東北部和南部，東南部則無統(tǒng)計學差異(圖5～6)。

圖5 研究期間單個監(jiān)測點平均卵粒數(shù)的熱點探索(搜索半徑50 m)

圖6 研究期間單個監(jiān)測點陽性次數(shù)的熱點探索(搜索半徑50 m)

3 討論

本次研究區(qū)域總面積約60 000 m2，共設置監(jiān)測點155個，誘蚊誘卵器布放時間(9月中旬至10月上旬)為一年中白紋伊蚊密度高峰時期，連續(xù)3次監(jiān)測的誘蚊誘卵器陽性率和卵粒數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義，說明研究期間蚊密度較為穩(wěn)定。監(jiān)測點的空間分布模式為離散分布，表明蚊密度的空間分布不是由于監(jiān)測點的位置因素造成的。此外，監(jiān)測點位置、平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)空間分布標準差橢圓的方位角不同，進一步說明平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)的空間分布模式并非由監(jiān)測點的位置造成。

空間自相關分析結果顯示，誘蚊誘卵器平均卵粒數(shù)和陽性次數(shù)都存在空間聚集，且空間自相關皆在半徑50 m達最大值，表明白紋伊蚊的平均活動范圍約為半徑50 m，這與景曉等人的研究(景曉等，1998)是一致的。誘蚊誘卵器在空間上應均勻布放，且每兩個誘蚊誘卵器之間的距離不應超過50 m，避免因集中布放于高(低)密度區(qū)域而導致對真實的白紋伊蚊孳生狀況產(chǎn)生誤判。熱點探索結果提示，在本次研究區(qū)域(250 m×240 m)內(nèi)白紋伊蚊密度不是均勻分布，存在高聚集區(qū)和低聚集區(qū)，有助于在開展密度控制時集中在高密度區(qū)域，提高控制效率。但是本次研究中，臨近的誘卵器結果也往往并不相同，這可能是由于誘卵器所處的不同環(huán)境造成的。Cianci等(2015)的研究發(fā)現(xiàn)灌木與卵的數(shù)量正相關，而草地與卵的數(shù)量呈負相關。

本次研究結果提示，在進行白紋伊蚊密度常規(guī)和應急監(jiān)測時，可以直接按照50 m的半徑來進行布點，節(jié)省人力物力，且采用誘蚊誘卵器法監(jiān)測結合空間分析的方法可以呈現(xiàn)白紋伊蚊孳生狀況，有助于蚊蟲控制工作的開展。通過空間分析和熱點探索，能有效識別顯示白紋伊蚊高聚集區(qū)，為制定高效的防控策略提供幫助，且應當將更多的防控資源用于高聚集區(qū)的處置，提高控制效率，從而及時且有效地控制白紋伊蚊密度，最大限度地提高控制的效率。

致謝感謝ESRI(中國)公司的朱正綱所提供軟件和技術指導。