應(yīng)用社會網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)探索湖南省生豬調(diào)運特征

石 芳，孫向東，沈朝建，宇傳華

（1.武漢大學(xué)健康學(xué)院，湖北武漢 430071；2.中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心，山東青島 266032）

動物間的直接或間接接觸是引起非洲豬瘟、口蹄疫等重大動物疫病傳播的重要原因，而動物調(diào)運是造成不同地區(qū)動物群體間彼此接觸的關(guān)鍵因素[1]。加強動物調(diào)運的監(jiān)測與管理，了解動物調(diào)運工作中的關(guān)鍵控制點，有助于預(yù)防和控制動物疫病的發(fā)生與發(fā)展。

社會網(wǎng)絡(luò)分析是社會學(xué)家基于數(shù)學(xué)模型和圖論發(fā)展起來的，對社會網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系結(jié)構(gòu)、屬性加以分析的定量方法[2]。利用社會網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)可以構(gòu)建完整的動物調(diào)運網(wǎng)絡(luò)，計算網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)，獲得調(diào)運過程中影響動物疫病傳播的關(guān)鍵性節(jié)點，分析疫病傳播過程中的風(fēng)險因素，從而有效控制疫病傳播，減少動物疫病帶來的經(jīng)濟損失[3]。在了解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳播規(guī)則的基礎(chǔ)上提出動物疫病防控策略，有助于制定相關(guān)政策。

湖南是我國的生豬養(yǎng)殖大省。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)，2017 年湖南省肉豬出欄6 116.3萬頭，占全國總?cè)庳i出欄量（70 202.1 萬頭）的8.7%，在全國各省份中排名第三[4]。明確湖南省生豬調(diào)運工作的關(guān)鍵控制點，提出成本效益最優(yōu)監(jiān)測方案，有利于湖南省開展高效的生豬疫病防控工作。本研究旨在應(yīng)用社會網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，構(gòu)建湖南省生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)模型，定量計算網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計性質(zhì)，可視化展示網(wǎng)絡(luò)特點與時間變化，找出網(wǎng)絡(luò)中擔當重要角色的關(guān)鍵性節(jié)點，探討豬疫病防控策略。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2017 年1 月1 日至2017 年12 月31 日的湖南省生豬調(diào)運信息，來源于動物檢疫合格證明電子出證平臺B 證數(shù)據(jù)，從中提取簽發(fā)日期、動物數(shù)量、啟運地、到達地以及檢疫合格證ID 等信息。

1.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析

社會網(wǎng)絡(luò)是由多個點（社會行動者）和各點之間的連線（行動者間的關(guān)系）構(gòu)成的集合[5]。社會網(wǎng)絡(luò)中行動者的關(guān)系種類多樣，例如距離關(guān)系、貿(mào)易關(guān)系、合作關(guān)系等。在動物調(diào)運網(wǎng)絡(luò)中，此種關(guān)系屬于啟運地與到達地之間的動物調(diào)運關(guān)系。在動物調(diào)運網(wǎng)絡(luò)里，點（社會行動者）可以是國家、省、地級市、縣級市/州、鄉(xiāng)級行政單位，也可以是作為調(diào)運地點的養(yǎng)殖場、屠宰場、交易市場等。本研究以湖南省14個城市作為社會網(wǎng)絡(luò)分析的點，以有向邊表征生豬從始發(fā)地到目的地的調(diào)運活動，根據(jù)生豬調(diào)運批次和生豬調(diào)運數(shù)量分別對網(wǎng)絡(luò)的邊進行加權(quán)。社會網(wǎng)絡(luò)分析界定了一系列評價指標，以量化網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的強弱[5-6]，詳見表1。

表1 社會網(wǎng)絡(luò)指標及其含義

1.3 數(shù)據(jù)分析

首先，使用ArcGIS 10.7 軟件繪制湖南省市級生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)地圖，使用Pajek 5.10 軟件計算湖南省生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的指標值。其次，分別根據(jù)生豬調(diào)運批次和生豬調(diào)運數(shù)量，對網(wǎng)絡(luò)的有向邊進行加權(quán)，計算有向網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重度數(shù)中心度和環(huán)，并使用R4.0.0 軟件繪制從出發(fā)地到目的地生豬調(diào)運批次和調(diào)運數(shù)量的和弦圖[7]。再次，去除網(wǎng)絡(luò)度數(shù)中心度最高的7 個頂點，然后觀察網(wǎng)絡(luò)的變化。最后，計算1—12 月湖南省生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的指標變化，并繪制折線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)概況

2017年湖南省14個市/州共調(diào)運生豬17 815 040頭、510 973 批次，產(chǎn)生189 條調(diào)運關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)密度是96.43%，平均點度是27，聚類系數(shù)是0.96。生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)見圖1。

圖1 2017 年湖南省市級生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)

2017 年湖南省有7 個城市度數(shù)中心度是28，提示這7 個城市與其他城市均存在生豬調(diào)運關(guān)系。某地與其他城市之間的距離越小，生豬就越容易調(diào)運到該地，該地的接近中心度越高。接近中心度最小的城市是永州市和張家界市，其他市/州的接近中心度均為1。如果某地在生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)里起重要的中介作用，那么其中介中心度較高。度數(shù)中心度最高的7 個城市，其中介中心度也最高。各市/州的網(wǎng)絡(luò)指標值見表2。

表2 2017 年湖南省各市/州生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)指標值

2.2 加權(quán)網(wǎng)絡(luò)分析

采用生豬調(diào)運批次或生豬調(diào)運數(shù)量，對網(wǎng)絡(luò)的有向邊進行加權(quán)。權(quán)重入度數(shù)中心度表示某地調(diào)入批次或調(diào)入豬數(shù)量的大小，權(quán)重出度數(shù)中心度表示某地調(diào)出批次或調(diào)出豬數(shù)量的大小，環(huán)表示僅在本地內(nèi)部調(diào)運的批次或生豬數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重度數(shù)中心度等于權(quán)重入度數(shù)中心度與權(quán)重出度數(shù)中心度之和減去環(huán)。2017 年湖南省生豬調(diào)運加權(quán)網(wǎng)絡(luò)指標見表3。權(quán)重度數(shù)中心度、權(quán)重入度數(shù)中心度、權(quán)重出度數(shù)中心和環(huán)最大的城市均是邵陽市，其次是長沙市、衡陽市和常德市。繪制任意兩個城市間生豬調(diào)運批次和數(shù)量的和弦圖（圖2）。去掉環(huán)（市內(nèi)生豬調(diào)運）后，長沙市接收來自其他城市調(diào)入的生豬批次和數(shù)量最大。

圖2 2017 年湖南省不同市/州生豬調(diào)運批次和數(shù)量的和弦圖

表3 2017 年湖南省各市/州的生豬調(diào)運批次和數(shù)量的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)指標值

在網(wǎng)絡(luò)中去除度數(shù)中心度前50%的7 個城市后，生豬調(diào)運批次下降76.28%，生豬調(diào)運數(shù)量下降87.42%（表4）。

表4 去除度數(shù)中心度最高的7 個城市后生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的百分比變化

2.3 月份變化

分析2017 年湖南省各月份生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重度數(shù)中心度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一季度到四季度網(wǎng)絡(luò)的生豬調(diào)運批次和生豬調(diào)運數(shù)量總體呈上升趨勢（圖3）。

圖3 2017 年各月份湖南省生豬調(diào)運批次和生豬調(diào)運數(shù)量變化趨勢

3 討論

社會網(wǎng)絡(luò)分析與動物調(diào)運數(shù)據(jù)結(jié)合，可以深入研究動物調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，找到調(diào)運過程中擔當重要角色的地區(qū)，對探討動物疫病防控策略具有重要的經(jīng)濟學(xué)和衛(wèi)生學(xué)意義[1]。本研究基于湖南省動物檢疫合格證明電子出證平臺B 證數(shù)據(jù)，構(gòu)建了2017 年湖南省14 個市州的生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是牲畜調(diào)運過程中疫病傳播的重要影響因素。傳染病在聚類系數(shù)較高的規(guī)則化網(wǎng)絡(luò)上的平均擴散范圍和傳播速度，明顯高于其在聚類系數(shù)較低的隨機網(wǎng)絡(luò)上的擴散范圍和速度[8]。Smith 等[9]利用社會網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，英國生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的短距性和高聚集性極易造成疫病的快速傳播。相反地，瑞士養(yǎng)豬業(yè)比歐洲其他國家的生豬養(yǎng)殖系統(tǒng)更加分散，這使得瑞士暴發(fā)大規(guī)模傳染病的可能性小[10]。湖南省市級生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)的密度和聚類系數(shù)較高，如果發(fā)生疫病且不加以控制，疾病極易從一個城市傳播到其他城市。

社會網(wǎng)絡(luò)分析可以發(fā)現(xiàn)動物調(diào)運過程中疫病風(fēng)險高的地區(qū)，有助于建立效益成本比高的動物疫病監(jiān)測策略[11-12]。中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心對廣東省生豬貿(mào)易市場進行社會網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，與從網(wǎng)絡(luò)中隨機刪除地區(qū)相比，刪除度數(shù)中心度較高的地區(qū)可以更大程度地減少潛在流行病的發(fā)生[13]。本研究確定了湖南省具有最高度數(shù)中心度的地區(qū)，在移除前50%的城市后，觀察到新的網(wǎng)絡(luò)生豬調(diào)運批次下降76.28%，生豬調(diào)運數(shù)量下降87.42%，說明對湖南省度數(shù)中心度前50%的城市的生豬調(diào)運進行重點監(jiān)測、隔離或限制活動，能夠控制全省約87.42%的生豬調(diào)運數(shù)量。

加權(quán)網(wǎng)絡(luò)分析揭示了邵陽市在全省生豬調(diào)運工作中的重要地位。邵陽市擁有洞口縣、邵東縣、邵陽縣、隆回縣、新邵縣等5 個生豬生產(chǎn)優(yōu)勢縣，年生豬出欄量超過800 萬頭[14]。湖南省內(nèi)調(diào)運總量20%的生豬被運往邵陽市，同時邵陽市的生豬調(diào)出量接近400 萬頭，占到全省調(diào)運總量的22.4%。這意味著對邵陽市生豬調(diào)運活動開展主動監(jiān)測至關(guān)重要。如果在邵陽市暴發(fā)疫情，且發(fā)現(xiàn)不及時，那么疫病可能會迅速傳播到湖南省的其他地區(qū)。人口密集、經(jīng)濟相對發(fā)達的長沙市對豬肉的需求量較大，接收來自其他地區(qū)調(diào)入的生豬批次和數(shù)量最多。在社會網(wǎng)絡(luò)分析中，具有高點入度數(shù)中心度的地區(qū)被認為是“超級接收者”[11]，是最有可能引入患病動物、感染疫病的地區(qū)。因此，應(yīng)加強長沙市的生豬調(diào)運監(jiān)督管理工作，做好動物疫病檢測和聯(lián)合防控，加大疫病防護和消毒的宣傳力度。為減少疫病傳播風(fēng)險，建議在出度數(shù)中心度高的地區(qū)建設(shè)屠宰場，增加屠宰能力，減少生豬調(diào)運；入度數(shù)中心度高的地區(qū)提高風(fēng)險分析力度，提升預(yù)警能力。

社會網(wǎng)絡(luò)分析還可以提供某地區(qū)生豬養(yǎng)殖量與消費量差異的信息。常德市、岳陽市和衡陽市的權(quán)重出度數(shù)中心度明顯高于權(quán)重入度數(shù)中心度，提示這3 個城市的豬肉自給有余，是生豬出口市。懷化市、張家界市和湘西土家族苗族自治州等湖南西部經(jīng)濟落后地區(qū)的權(quán)重入度數(shù)中心度明顯高于權(quán)重出度數(shù)中心度，說明這些城市的生豬消費量遠遠大于養(yǎng)殖量，是主要的生豬進口市。因此，需要加大對西部經(jīng)濟落后地區(qū)生豬養(yǎng)殖的支持力度，持續(xù)改善湘西農(nóng)村經(jīng)濟現(xiàn)狀[14]。

2017 年，湖南省生豬調(diào)運批次和數(shù)量存在持續(xù)上升趨勢。元旦春節(jié)前是豬肉產(chǎn)品消費的旺季，此外隨著冬季大幅度降溫，南方制作臘腸臘肉的消費需求逐步開啟，進一步帶動了豬肉消費，因此生豬供給和需求均增加。春節(jié)過后，生豬存欄量和屠宰量都呈下降趨勢。夏季，豬育肥效率低下，高溫天氣易對母豬產(chǎn)生熱應(yīng)激，使母豬免疫力下降，容易誘發(fā)疫病流行，不利于生豬調(diào)運[15]。相比春夏季節(jié)，冬季的生豬調(diào)運活動更頻繁，因此應(yīng)加強冬季的生豬調(diào)運監(jiān)管。

社會網(wǎng)絡(luò)分析在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚，2005 年才被應(yīng)用到該領(lǐng)域。目前社會網(wǎng)絡(luò)分析方法在獸醫(yī)流行病學(xué)乃至動物調(diào)運領(lǐng)域的應(yīng)用，在國外較多，但在國內(nèi)還處于起步階段，未來有很大的發(fā)展空間。獲取完整、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)仍是獸醫(yī)流行病學(xué)工作的一個重要挑戰(zhàn)。利用社會網(wǎng)絡(luò)分析構(gòu)建牲畜調(diào)運網(wǎng)絡(luò)模型，需要高質(zhì)量的關(guān)系數(shù)據(jù)作為支撐[5]。中國動物疫病預(yù)防控制中心調(diào)研發(fā)現(xiàn)，全國各省均建設(shè)了動物檢疫合格證明電子出證系統(tǒng)，積累了大量的動物調(diào)運數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)的分析利用明顯不足[16-17]。亟待建立中央級動物調(diào)運大數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建全國化的動物調(diào)運網(wǎng)絡(luò)，確定我國動物調(diào)運過程中擔當重要角色的關(guān)鍵省市，從而提出更具成本效益的疫病監(jiān)測和預(yù)防控制策略。

本研究存在2 個局限性：第一，本研究只分析了2017 年數(shù)據(jù)，因此尚不確定本研究發(fā)現(xiàn)的季節(jié)趨勢是否適用于其他年份，未來將通過縱向數(shù)據(jù)觀察生豬調(diào)運的長期變化趨勢。第二，違法違規(guī)調(diào)運生豬是疫病發(fā)生的重要原因，但本研究不涉及這部分數(shù)據(jù)，建議在設(shè)計疫病防控策略上綜合考慮動物檢疫合格證明信息和違法違規(guī)生豬調(diào)運數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

社會網(wǎng)絡(luò)分析與動物調(diào)運追蹤系統(tǒng)結(jié)合可構(gòu)建完整的生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)，獲得在生豬調(diào)運活動中起關(guān)鍵作用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；對生豬調(diào)運活動較頻繁的邵陽市和長沙市，應(yīng)加強其生豬調(diào)運的防疫檢疫和第四季度的生豬調(diào)運監(jiān)督管理工作；社會網(wǎng)絡(luò)分析有助于局域精準施策，應(yīng)根據(jù)生豬調(diào)運網(wǎng)絡(luò)指標的局域關(guān)系制定不同區(qū)域的分級防控措施。