در میان ویروس ها، رابدویروسکه بیشتر به عنوان هاری شناخته می شود، به دلیل خطرات و مرگ و میر شناخته شده آن، تا حد زیادی در سراسر مناظر نظارت می شود. در حالی که تلاش‌های واکسیناسیون و آموزش در دهه‌های گذشته اجرا شده و ظاهراً موفقیت‌آمیز بوده است، هنوز سؤالات زیادی در مورد گسترش و پتانسیل ویروس در برخی مناطق وجود دارد. در ایالات متحده، وزارت بهداشت ایالت تنسی گزارش‌های هاری را از دهه‌های 1940 تا 2010 مستند کرده است، اما تحلیل‌های فضایی زیادی برای نقشه‌برداری و ارزیابی بیشتر حیوانات هاری در این چشم‌انداز متغیر انجام نشده است. مطالعه ما ایجاد مدل‌های توزیع و تراکم را برای ارائه ایده‌ای در مورد انواع مکان‌هایی که حیوانات هار به طور مداوم پیدا شده‌اند، پیشنهاد کرد. یک مدل پیش بینی نیز با استفاده از نرم افزاری که تکه تکه شدن چشم انداز و اتصال زیستگاه را شبیه سازی می کند، ایجاد شد. برای ارائه بینش بیشتر برای گسترش احتمالی بیماری. نتایج ما نشان می‌دهد که منطقه مرکزی تنسی، که چشم‌اندازی همگن‌تر است، میزبان تعداد زیادی از حیوانات هار بوده و توزیع نسبتاً ثابتی را در طول سال‌ها حفظ کرده است. مدل پیش‌بینی بر روی یک چشم‌انداز کمتر همگن شبیه‌سازی شد و نشان داد که پتانسیل گسترش می‌تواند تحت‌تاثیر موانع طبیعی قرار گیرد. هر یک از این نتایج فضایی می تواند در پایش بیماری های آینده مفید باشد، امیدوارم به نفع حیات وحش و مردم باشد. مدل پیش‌بینی بر روی یک چشم‌انداز کمتر همگن شبیه‌سازی شد و نشان داد که پتانسیل گسترش می‌تواند تحت‌تاثیر موانع طبیعی قرار گیرد. هر یک از این نتایج فضایی می تواند در پایش بیماری های آینده مفید باشد، امیدوارم به نفع حیات وحش و مردم باشد. مدل پیش‌بینی بر روی یک چشم‌انداز کمتر همگن شبیه‌سازی شد و نشان داد که پتانسیل گسترش می‌تواند تحت‌تاثیر موانع طبیعی قرار گیرد. هر یک از این نتایج فضایی می تواند در پایش بیماری های آینده مفید باشد، امیدوارم به نفع حیات وحش و مردم باشد.
کلید واژه ها
اپیدمیولوژی , هاری , مدلسازی پیشگویانه , تحلیل فضایی , اتصال زیستگاهی
1. مقدمه
از نظر مکانی و زمانی، بیماری ها سطح قابل توجهی از شناخت را در سراسر جهان به دست آورده اند. همه اشکال زندگی به طور مداوم توسط بیماری های قریب الوقوع در معرض تهدید قرار می گیرند، با این حال این پدیده ها همچنین موضوعات تحقیقات مداوم و موانعی را برای غلبه بر آنها فراهم کرده اند [ 1 ]. این برای یک ویروس مشهور که پیوسته حضور ظریف و در عین حال آشکار خود را در ایالات متحده نشان داده است، پدیدار شد: رابدویروس، که بیشتر به نام هاری شناخته می شود. به طور معمول، فکر این ویروس ترس را در انسان ایجاد می کند، چه برای خود آنها و چه برای حیوانات خانگی محبوب، به ویژه در فرهنگ آمریکایی [ 2 ]. در حقیقت، هاری بیش از حیوانات اهلی شده را تحت تأثیر قرار می دهد، زیرا سالانه درصد بیشتری از حیات وحش را تحت تأثیر قرار می دهد، به طوری که بیش از 90 درصد موارد هاری در ایالات متحده در حیات وحش گزارش شده است [ 3 ]] . انگ متصل به ویروس در حال حاضر به اندازه سال های گذشته آشکار نیست، اما به طور همزمان توجه را به تلاش های تحقیقاتی بیشتر جلب می کند. مانند هر ویروس دیگری، با توجه به اینکه هاری هنوز در کجا یافت می‌شود، تجزیه و تحلیل سرعت گسترش آن و انعکاس تلاش‌های پیشگیری تنها می‌تواند دانش از قبل موجود در مورد این بیماری مشترک انسان و دام را گسترش دهد.
جدا از استرالیا، قطب جنوب و چندین سیستم جزیره ای، هاری در مقیاس جهانی وجود دارد [ 4 ] [ 5 ]. خود ویروس فقط در حیوانات یافت می شود که در درجه اول پستانداران زمینی هستند و در این گروه رشد می کند [ 2 ] [ 6 ]. علاوه بر این، این دسته از پستانداران هستند که ممکن است اندازه متوسط در نظر گرفته شوند و به نظر برجسته ترین باشند. در ایالات متحده، این گونه ها عبارتند از: راکون ها (Procyon lotor)، اسکانک ها (Mephitis mephitis)، خفاش ها (15 عضو خانواده Vespertilionidae)، روباه ها (Urocyon cinereoargenteus و Vulpus vulpes)، و کایوت ها/سگ ها. Canis latrans و Canis lupus familiaris) [ 3 ] [ 6] . در سراسر کشور، روند گونه های میزبان برای هر منطقه مشاهده شده است، در نتیجه توزیع گسترده ای را برای این بیماری نشان می دهد. راکون ها به عنوان مخزن اصلی هاری در امتداد سواحل اقیانوس اطلس عمل می کنند، در حالی که اسکنک ها و روباه ها گروه های اصلی به سمت غرب هستند. شمالی ترین محدوده (تقریباً تا 71 درجه شمالی) در آلاسکا با روباه وجود دارد [ 6 ]. اگرچه ویروس نسبتاً گسترده است، اما عدم وجود اطلاعات آن در بخش‌های خاصی از غرب و جنوب شرقی می‌تواند به سؤالاتی در مورد آنچه برای ماندن در مکان‌های موجود ضروری است منجر شود.
ویروس ها برای تکثیر و انتشار به میزبان نیاز دارند. برای هاری، آن میزبان باید نوع خاصی از پستاندار باشد که در آن رشته های ژنتیکی بتوانند در RNA جاسازی شده و رشد کنند [ 6 ]. علاوه بر حیوانات خانگی پستانداران و حیات وحش، انسان ها نیز تحت تأثیر هاری قرار می گیرند که توسط مرکز کنترل بیماری های ایالات متحده (CDC) برای سال ها مورد توجه قرار گرفته است [ 6 ]. هاری اغلب از طریق بزاق منتقل می شود، معمولاً با نیش فرد آلوده. بسیاری از انسان ها به این شکل در معرض ویروس یک حیوان هار قرار گرفته اند، زیرا مشخص است که حیوانات هار هیچ ترسی از انسان نشان نمی دهند و پرخاشگری قابل توجهی نشان می دهند [ 3 ] [ 6 ].] . به طور خاص، گزارش شده است که بخش‌هایی از چین شیوع گسترده‌ای از انسان‌ها در ابتلا به هاری دارند، زیرا سگ‌های ولگرد و انسان‌ها معمولاً در مناطق کمتر توسعه‌یافته تعامل دارند [ 7 ]. همانطور که در مورد چین نشان داده شد، داشتن حیوانات میزبان گذرا و به طور گسترده به پتانسیل گسترش سریع ویروس کمک می کند. وقوع این شیوع نشان دهنده نیاز به آموزش و آگاهی در همه مکان ها برای جلوگیری از گسترش آینده است که ممکن است از رویارویی های ساده و در عین حال غیرمنتظره رخ دهد [ 7 ].
از آنجایی که هاری همچنان در مناطق مختلف جغرافیایی وجود دارد، مطالعات بیشتری در سراسر جهان برای مشاهده و پیش‌بینی قابلیت‌ها و اثرات آن انجام شده است. در چین، ویروس در 139 شهرستان در سال 2000 شروع شد. هفت سال بعد، این تعداد به 980 شهرستان افزایش یافت که بیشتر منطقه توسعه یافته‌تر چین را در بر می‌گرفت [ 7 ]. به طور مشابه، مجمع الجزایر اندونزی یک ظهور را در سراسر جزایر مشاهده کرده است، زیرا آنها گزارش هایی را از هر منطقه با استفاده از نقاط GPS و ابزارهای GIS جمع آوری کردند [ 8 ]. در یونان، شیوع هاری در طول سال‌های 2012-2014 ثبت شد، جایی که مناظر کشاورزی خاصی برای تسهیل حرکت حیات وحش هار مورد توجه قرار گرفت [ 9 ]] . مطالعات در هر یک از این مناطق نشان می دهد که ویروس در سراسر کشورهای جزیره و همچنین مناظر همگن عمل می کند.
در داخل ایالات متحده، سطوح دیگری از تحقیقات در رابطه با مدلسازی فعالیت شبکه و پیش‌بینی‌ها انجام شده است [ 4 ] [ 10 ]. کانکتیکات مطالعات شبکه ای را انجام داده است و سرعت انتشار هاری در سراسر ایالت و مسیرهای سفر را تجزیه و تحلیل کرده است [ 11 ]. در وایومینگ، الگوهای مکانی و زمانی از چگونگی سفر یک راکون هار در سراسر چشم انداز پیش بینی شده است [ 12 ]. شمال تگزاس به دنبال ایجاد یک مدل هاری ساده برای فعل و انفعالات بین اسکنک ها و خفاش ها است که دو ناقل برجسته هاری در این ایالت هستند [ 13 ]. این موارد نشان‌دهنده چند شکل از تلاش‌های تحقیقاتی اخیر به سمت راه‌حل‌های ممکن است، در حالی که بر ایده‌های آینده برای گسترش آنها تأثیر می‌گذارد.
2. توجیه نیاز تنسی به نظارت بر هاری
با کشف بیشتر ویروس هاری، پرسش‌ها و فرصت‌های تحقیقاتی جدید به‌ویژه برای مناطقی از کشور که کمتر مورد توجه قرار می‌گیرند، ایجاد می‌شود. به طور خاص، بخش جنوب شرقی تنسی هیچ به روز رسانی عمومی در مورد وضعیت شیوع هاری در حال حاضر ارسال نکرده است، در حالی که شهروندان معمولاً محتاط هستند. تلاش‌های واکسیناسیون و روش‌های پیشگیری از طریق طعمه در دهه‌های اخیر موفقیت‌آمیز گزارش شده‌اند، اما این هنوز سؤالاتی را در مورد اینکه آیا ویروس به طور کامل ریشه‌کن شده است یا هنوز باعث نگرانی است [ 3 ] باقی می‌ماند.] . در حقیقت، ممکن است ویروس به مکان‌های ناشناخته و نظارت‌نشده سرایت کرده باشد، یا شاید داده‌ها هنوز برای عموم منتشر نشده باشند. برخی از آژانس‌هایی که از آنها داده‌های هاری جمع‌آوری می‌شود عبارتند از CDC، وزارت کشاورزی ایالات متحده (USDA)، وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده (USDHHS) و آژانس منابع حیات‌وحش تنسی (TWRA)، زیرا هر یک رکورد موارد گزارش شده در مناطق خاص [ 3 ]. اما باز هم، همه مناطق نظارت یکسانی دریافت نمی کنند و بنابراین منجر به شکاف داده می شود.
به دلیل سوالات زیادی که هاری در تنسی مطرح می کند ( شکل 1 را ببینید )، ما به انجام تحلیل فضایی و مدل سازی توزیع ویروس هاری برای هر دو ایالت و منطقه جنوب شرقی تنسی هدایت می شویم. تجزیه و تحلیل داده های تاریخی و کنونی اجازه می دهد تا یک دیدگاه فضایی-زمانی در مورد گسترش بیماری برای روشن شدن بهتر زمینه های نگرانی ایجاد شود. این نه تنها پتانسیل نشان دادن ظرفیت حضور هاری در این بخش از کشور را دارد، بلکه می‌تواند بینشی در مورد برنامه‌های اقدام آتی در مبارزه با این ویروس ارائه دهد [ 10 ].
در حالی که پایش هاری ممکن است در هر منطقه ای انجام شود، جغرافیای متغیر از
شکل 1 . منطقه مورد علاقه، تنسی، با رنگ آبی برجسته شده و وسعت منطقه را به نمایش می گذارد.
جنوب شرقی تنسی و منطقه آپالاشی به توجه ویژه ای برای ارزیابی چشم انداز برای موانع طبیعی یا راهروهای سفر نیاز دارد [ 10 ] [ 14 ]. برخلاف ایالت‌هایی مانند کانزاس یا اوکلاهما که بیشتر شبیه دشت‌ها هستند، تنسی شرقی دارای سیستم خط الراس و دره‌ای است که عرصه بسیار متفاوتی را برای حیات وحش ایجاد می‌کند. اهمیت این موضوع به نوع منطقه ای است که باید تجزیه و تحلیل شود، زیرا پتانسیل منطقه برای تسهیل بیماری قبلاً مورد مطالعه قرار نگرفته است.
در ارتباط با نقاط GPS ثبت شده، از جمله برخی از داده های زیست محیطی، مانند مجموعه داده پوشش زمین ملی (NLCD) 2011، برای برون یابی مناطقی که به نظر می رسد هاری “بیشتر ترجیح می دهد” مناسب است. همراه با این، یک مدل اتصال زیستگاه همچنین می تواند همبستگی بین انواع زیستگاه و “راهروهای بیماری” را نشان دهد، جایی که داده های NLCD ضروری خواهد بود [ 10 ] [ 14 ]] . با این حال، سطحی از سوگیری باید در نظر گرفته شود، زیرا ویروس باید توسط انسان ها و با نزدیکی به مناطق توسعه یافته مشاهده می شد. ممکن است کسی سوال کند؟ آیا می توان به دقت نقشه کشی کرد که هاری بیشتر در آن زندگی می کند و گسترش آن را از آنجا پیش بینی کرد؟ بنابراین، ما فرض می‌کنیم که استفاده از مدلسازی اتصال زیستگاه، جنبه جدیدی از پایش بیماری و پیش‌بینی توزیع ویروس هاری را فراهم می‌کند.
3. مواد و روشها
3.1. سخت افزار و نرم افزار مورد نیاز
اجرای تحلیل های فضایی پیچیده بخش قابل توجهی از پردازش کامپیوتری را مصرف می کند و نتایج معمولاً گیگابایت فضا را اشغال می کند و تقاضای محاسباتی نسبتا بالایی را ایجاد می کند. نرم افزار مورد استفاده شامل ArcGIS Desktop 10.2 برای پردازش GIS اولیه، به همراه دو ابزار تخصصی GIS است که برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی چشم انداز در نظر گرفته شده است: Fragstats و Circuitscape 4.0. به طور کلی، Fragstats [ 15 ] نرم افزاری است که در تولید تکه های زیستگاه تخصص دارد، در حالی که CircuitScape محاسبات شبکه زیستگاه را انجام می دهد [ 16 ]. موفقیت پردازش Circuitscape [ 16] به مقدار RAM رایانه بستگی دارد، جایی که وضوح ورودی می تواند بر پردازش تأثیر بگذارد. با توجه به راهنمای کاربر Circuitscape، حداقل 2 گیگابایت RAM برای انجام کارهای ساده مورد نیاز است، اگرچه RAM ناکافی شایع ترین علت شکست برنامه است [ 16 ]. به طور مشابه، Fragstats حداقل به 2 گیگابایت رم نیاز دارد، اما رایانه ای با حداقل 4 گیگابایت ترجیح داده می شود [ 15 ]. با در نظر گرفتن این جنبه ها، یک کامپیوتر با 8 گیگابایت رم، یک پردازنده i5 Intel Core و تقریبا 250 گیگابایت فضای هارد دیسک برای این پروژه استفاده شد، زیرا این مشخصات برای نیازهای اولیه حافظه و پردازش کافی بود.
3.2. جمع آوری داده هاری و پردازش اولیه داده ها
برای شروع، نقاط GPS موارد ثبت شده هاری از چند آژانس بهداشتی جستجو شد. اولین بار با CDC تماس گرفت. با این حال، داده هایی که آنها در اختیار داشتند را نمی توان به اشتراک گذاشت. دوم، با وزارت بهداشت تنسی (TDH) تماس گرفته شد و داده های نقطه ای با موفقیت به دست آمد. آژانس همچنین فایلی را شامل می‌شد که حاوی اطلاعات مربوط به همه شهرستان‌های تنسی و هاری برای هر شهرستان بود، که به ارجاع همه نقاط به مکان‌های آنها کمک می‌کرد. علاوه بر این، این نقاط به سال 1942 بازمی‌گردد که امکان تحلیل تاریخی زیادی را فراهم می‌کند. با در اختیار داشتن این داده‌ها، اکنون می‌توان محدوده‌ها و چگالی‌های زمانی را در سرتاسر حالت و در طول زمان تحلیل کرد [ 1 ].
با این حال، در حالی که داده‌های نقطه‌ای شامل 12889 مورد گزارش شده از هاری حیوانات بود که از سال 1942 تا 2014 به تفکیک شهرستان‌ها متغیر بود، این نقاط به‌طور تصادفی در شهرستان‌های مربوطه تولید می‌شدند. این یک تغییر در جهت نهایی ارائه کرد و برخی از تمرکزها را گسترش داد، اما همچنان امکان پردازش فضایی عمومی را فراهم کرد.
از آنجایی که تعداد پرونده ها بسیار زیاد بود، مناسب بود که آنها را بر اساس دوره زمانی تقسیم کنیم. کل شکل فایل نقطه ای با انتخاب مکرر ویژگی و صادرات انتخاب ها به فایل های جداگانه به چندین دهه تقسیم شد. بنابراین، فایل‌های مستقل دهه‌های 1940، 1950، 1960 و غیره را می‌توان مشاهده کرد و جزئیات دقیق‌تری را می‌توان در طول زمان مشخص کرد. از آن فایل‌ها، چند ضلعی‌ها برای هر دهه تولید می‌شد تا محدوده اصلی ویروس هاری را در تنسی تعریف کند. مدلی برای ایجاد کارآمد هر یک از این محدوده ها ایجاد شد که یک شکل فایل نقطه ای را وارد می کند، آنها را به یک سری خطوط تبدیل می کند و سپس خروجی نهایی را به یک چند ضلعی تبدیل می کند ( شکل 2 را ببینید).). هر یک از این چند ضلعی‌های محدوده در یک مجموعه داده ویژگی ذخیره می‌شدند، که همچنین در یک پایگاه جغرافیایی فایل ایجاد شده برای ذخیره فایل‌های تولید شده در این پروژه وجود داشت.
پس از ایجاد محدوده های عمومی، تراکم های زمانی با هر دهه به دنبال پردازش شدند. تنها با مشاهده نقاط، مشخص شد که شهرستان‌های خاصی حاوی خوشه‌هایی از نقاط هستند که غلظت موارد گزارش شده هاری را نشان می‌دهند. مدل دیگری برای هر فایل نقطه ای ایجاد شد تا با ابزار Kernel Density پردازش شود، که میزان تمرکز نقاط را در یک منطقه محاسبه می کند و نزدیکی نقاط را در نظر می گیرد ( شکل 3 را ببینید ).
شکل 2 . یک گردش کار ArcGIS برای ایجاد چند ضلعی های توزیع هاری برای هر دهه، با استفاده از ابزارهایی که نقاط حضور هاری را به خطوط تبدیل می کند، خطوط را به چند ضلعی تبدیل می کند، و در نهایت خطوط را در چند ضلعی حل می کند تا یک چند ضلعی پیوسته که توزیع جغرافیایی را نشان می دهد، ایجاد کند.
شکل 3 . یک گردش کار ArcGIS که برای پردازش مدل‌های تراکم هاری در طول دهه‌ها ساخته شده است، جایی که نقاط هاری با تراکم هسته نیز پردازش می‌شوند و شطرنجی حاصل به تنسی بریده می‌شود.
همراه با تراکم عمومی، شیوع گونه های خاصی در سراسر مناطق مورد توجه قرار گرفت، بنابراین نیاز به برجسته سازی این گونه ها برای هر دهه ایجاد شد: سگ، روباه و اسکانک. دو گونه دیگر نیز مورد توجه قرار گرفتند: خفاش و راکون. تصویری برای هر دوره ایجاد شد، با تنها حیوانات مشخص شده در افسانه (در صورت وجود در دهه)، و صادر شد.
3.3. آماده سازی داده ها برای مدل سازی پیش بینی
مناطق ممفیس، نشویل، چاتانوگا، ناکسویل و سه شهر حاوی غلظت بالایی از موارد هاری بودند، همانطور که از لایه تراکم تجمعی مشهود بود. از این رو، شهرستان‌هایی که بیشترین غلظت هاری را داشتند، با توجه به اهمیت ظاهری در موارد، انتخاب و برای بریدن در نظر گرفته شدند. شاید بزرگترین سوال در این مرحله این باشد: چه زیستگاه هایی میزبان حیوانات هار هستند؟
به دست آوردن داده های NLCD از سایت پست دولتی گام بعدی برای یافتن پاسخ این سوال بود. اگرچه در ابتدا تصور می شد که مجموعه داده 2011 مورد نیاز است، دوران دهه 2000 به عنوان یک دهه در مستندسازی موارد هاری کاملتر بود. با دانستن این موضوع، NLCD 2001 به دلیل ارتباط مکانی-زمانی آن با موارد ثبت شده هاری در دوران دهه 2000 انتخاب شد، همچنین برای شبیه‌سازی مسیر توزیع مرتبط بود. مشخص شد که این داده‌ها با وضوح مشابه NLCD 2011 ارائه شده‌اند.
داده‌های NLCD 2001 دانلود و در ArcMap آپلود شد، که به زودی پس از آن در شهرستان‌های تعریف‌شده قبلی کلیپ شد. انجام این کار نشان داد که در حالی که جنگل های برگریز غالب ترین نوع پوشش زمین در بین تمام شهرستان ها بود، مناطقی که غلظت های فوق العاده بالایی را تجربه کردند همچنین دارای نسبت های قابل توجهی از سطوح غیرقابل نفوذ و زمین های یونجه / مرتع بودند. بر اساس روند سطوح غیرقابل نفوذ و اراضی علوفه / مرتع، همراه با اکولوژی شناخته شده حیات وحش شناخته شده برای استفاده از آن اراضی، این مناطق به عنوان انواع زیستگاه برای مدل سازی اتصال انتخاب شدند.
3.4. تحلیل فضایی با Fragstats و Circuitscape
منطقه Chattanooga و پنج شهرستان دیگر در جنوب شرقی تنسی برای مدلسازی پیش‌بینی، به خاطر زمان بالقوه مورد نیاز برای فرآیند و قابلیت محاسباتی مورد هدف قرار گرفتند. در خارج از شهرستان همیلتون، شهرستان های زیر انتخاب شدند: بردلی، پولک، رئا، میگز و مک مین (به شکل 4 مراجعه کنید ). این شهرستان ها مستقیماً در شمال و شرق همیلتون قرار دارند و همچنین مواردی را برای هاری در دهه 2000 به نمایش گذاشته اند. از شکل فایل های شهرستانی ارائه شده توسط TDH، این 6 شهرستان انتخاب و صادر شدند تا به یک فایل جداگانه تبدیل شوند. از آنجا، این مرز جدید امکان استخراج NLCD 2001 را با استفاده از ابزار Extract by Mask برای رستر فراهم کرد.
Fragstats برنامه ای است که در شناسایی تکه تکه شدن زیستگاه و رتبه بندی لکه های زیستگاه بر اساس کیفیت بر اساس هندسه هر منطقه تخصص دارد [ 15 ]. اجرای این ابزار یک فایل خروجی به دست می دهد که می تواند برای پردازش اتصال زیستگاه استفاده شود. این برنامه در مورد فایل هایی که اجرا می شوند بسیار خاص است. تازه
شکل 4 . منطقه مورد مطالعه برای مدلسازی پیش‌بینی‌کننده انتخاب شد، که شامل شهرستان‌های تنسی همیلتون، رئا، میگز، بردلی، مک‌مین و پولک است که همگی در ناحیه جنوب شرقی ایالت هستند.
NLCD بریده شده باید به فرمت باینری تبدیل می شد تا بتواند چشم انداز را به تکه تکه کند. این کار با انجام یک سری طبقه بندی مجدد با استفاده از ابزار Reclassify در ArcGIS انجام شد که در آن سطوح یونجه/مرتع و غیرقابل نفوذ به 1 طبقه بندی شدند و سایر سطوح به 0 طبقه بندی شدند که نشان دهنده مناطقی است که سطوح مورد نظر وجود ندارد. از آنجایی که NLCD شامل سطوح جاده نمی‌شود، آنها نیز باید با استفاده از ابزار Raster Calculator اضافه می‌شدند و فایل بعدی طبقه‌بندی مجدد دیگری را تجربه کرد. پس از این مراحل، فایل باید به فرمت ASCII تبدیل شود، زیرا این نوع فایل به طور مداوم در Fragstats با موفقیت اجرا می شود.
پس از اینکه Fragstats [ 15 ] ASCII را پردازش کرد، یک فایل ASCII تازه اصلاح شده و یک فایل وصله، که اساساً یک جدول داده‌ای از معیارها است، به عنوان خروجی ایجاد شد. جدول پچ در مایکروسافت اکسل بارگذاری شد، به یک فایل *.csv تبدیل شد و سپس در ArcMap بارگذاری شد. با وجود فایل‌های ASCII و *.csv وصله‌شده، با جدول مشخصه به آنها ملحق شدند و یک ویژگی وصله برای نمایش شطرنجی جدید انتخاب شد. لکه CAI (شاخص منطقه هسته) به عنوان ویژگی اصلی تکه تکه شدن از این پیوست انتخاب شد، زیرا این ویژگی یک شکل محاسبه شده از یکپارچگی زیستگاه است و هر لکه را بر اساس نسبت لبه به هسته منطقه زیستگاه رتبه بندی می کند [ 17 ]] . پس از این، طبقه‌بندی مجدد دیگری برای تفکیک مقادیر به 10 دسته در این مورد انجام شد که 1 “بهترین برای گسترش” و 10 “بدترین برای گسترش” است.
به منظور اجرای مدار [ 16]، برنامه‌ای که برای مدلسازی اتصال بر روی یک منظره استفاده می‌شود، دو فایل مورد نیاز است: یکی برای نشان دادن گره‌های کانونی، که مناطق مورد علاقه را برای حل ترکیبات اتصال برجسته می‌کند، و دیگری برای نشان دادن مقاومت/رسانایی، که برنامه بر اساس آن سعی کنید برای هر یک از گره های کانونی حل کنید. فایل Core Area Index (CAI) که از Fragstats حاصل شد به ASCII تبدیل شد تا به عنوان مقاومت/رسانایی عمل کند. در مورد گره ها، برخی از نقاط هاری موجود به عنوان شبیه سازی برای این مدل پیش بینی استفاده شد. از آنجایی که برای یک نمونه کافی به 30 جفت اتصال نیاز است، 11 گره ایجاد شد (یک گره اضافی در صورتی که یک گره از بین برود). این گره ها از نقطه ای به شطرنجی، سپس شطرنجی به ASCII تبدیل شدند.16 ] . وضوح پیکسل برای این فایل‌ها باید در طول همه تبدیل‌ها به حدود 40 متر تغییر می‌کرد، که برای مشخص کردن جزئیات به اندازه کافی خوب بود، در حالی که به اندازه کافی درشت بود که کامپیوتر بتواند پردازش را انجام دهد.
4. نتایج
هر مرحله از تحلیل فضایی بر اساس مراحل مدلسازی قبلی ساخته شده است: مدل‌های توزیع تاریخچه وقوع را نشان می‌دهند، تراکم تجمعی نشان می‌دهد که کدام ویژگی‌های زمین ممکن است توسط حاملان اولیه هاری مورد بهره‌برداری قرار گرفته باشد، و مدلسازی اتصال زیستگاه شبیه‌سازی کرد که چگونه مناظر خاص می‌توانند بیماری را تسهیل کنند. انتشار دادن. گرافیک های برجسته شده در بخش های بعدی گواهی بر هر یک از این جنبه ها است.
4.1. مدل های توزیع
محدوده چند ضلعی در طول دهه‌ها نسبتاً وسیع به نظر می‌رسید، اگرچه شاید مناطقی را نیز پوشش می‌داد که در غیر این صورت با موارد ثبت نشده بودند. در سراسر دهه 1940 (نگاه کنید به شکل 5 )، گزارش هاری بسیار گسترده و در سطح ایالت بود، که باعث شد دامنه تقریباً هر منطقه ای از ایالت را لمس کند. این مصادف با تعداد زیادی از موارد هاری در سگ ها بود. در دهه 1950 (نگاه کنید به شکل 6 )، محدوده با اندکی پسرفت مواجه شد، اگرچه هنوز نسبتاً گسترده باقی مانده بود. گزارش ها در دهه 1960 (نگاه کنید به شکل 7 ) در غرب تنسی کاهش یافت، با این حال محدوده به سمت منطقه ممفیس هدایت شد. در همین حال، منطقه مرکزی حضور پررنگی داشت که همزمان با رونق موارد هاری روباه بود. به روشی مشابه، محدوده دهه 1970 ( شکل 8 را ببینید) پوشش گسترده ای را در مرکز تنسی نشان داد، اما این بیشتر منعکس کننده افزایش موارد هاری اسکنک بود. از دهه 1980 تا 2010 (شکل های 9-12 را ببینید)، مرکز و شمال شرقی تنسی جریان ثابتی از موارد هاری را حفظ کرد در حالی که به تدریج در بخش های غربی و جنوب شرقی کاهش یافت. این مدل‌های توزیع در هر دهه تخمین‌های محافظه‌کارانه را به دلیل شکاف‌های گزارش‌دهی و بافر چشم‌انداز نشان می‌دهند، اگرچه هنوز تجسم در حضور عمومی وجود دارد.
شکل 5 . این چند ضلعی نشان دهنده دامنه وقوع هاری در طول دهه 1940 است، جایی که مشاهده می شود این محدوده بیشتر تنسی را پوشش می دهد.
شکل 6 . در طول دهه 1950، دامنه هاری در تنسی اندکی در شمال غربی کاهش یافت، اما همچنان در سراسر ایالت گسترده بود.
شکل 7 . در حالی که در دهه 1960 توزیع هاری در مناطق مرکزی و شرقی تنسی گسترده بود، توزیع های غربی محدودتر شد.
شکل 8 . در دهه 1970، گزارش هاری در غرب کاهش یافت، در حالی که مناطق مرکزی و شمال شرقی شیوع ثابتی داشتند، همانطور که توسط این چند ضلعی منعکس شده است.
شکل 9 . در دهه 1980، توزیع هاری غربی دوباره گسترش یافت، در حالی که در مناطق مرکزی و شرقی جامد بود.
شکل 10 . در دهه 1990، برخی از بخش‌های جنوب شرقی تنسی با کاهش توزیع مواجه شدند، در حالی که غرب شروع به گسترش بیشتر کرد.
شکل 11 . در دهه 2000، توزیع هاری در اکثر مناطق ایالت گسترش یافت، در حالی که در منطقه شمال غربی به اندازه کافی وجود نداشت.
شکل 12 . این چند ضلعی منعکس کننده موارد هاری است که تا سال 2014 مستند شده است، که دهه 2010 را به یک مجموعه داده ناقص تبدیل می کند. با این حال، کاهش موارد در غرب و جنوب شرقی قابل توجه است، با مناطقی در مناطق مرکزی و شمال شرقی هنوز حضور پررنگی دارند.
4.2. مدل های چگالی
انجام تراکم هسته تمام موارد هاری در تنسی غلظت بالایی را در شهرستان ها و مناطق خاصی از ایالت نشان داد ( شکل 13 را ببینید ). شهرستان شلبی بیشترین تراکم را در غرب تنسی نشان داد. شهرستان های دیویدسون، ویلیامسون، رادرفورد، موری، ویلسون، رابرتسون و سامنر بیشترین تراکم را در مرکز تنسی به نمایش گذاشتند. شهرستان همیلتون بیشترین تراکم را در جنوب شرقی تنسی به نمایش گذاشت. شهرستان های ناکس، واشنگتن و سالیوان بیشترین تراکم را در شمال شرقی تنسی به نمایش گذاشتند.
تراکم در هر منطقه منعکس کننده هجوم گونه های جانوری با تعداد موارد بالا بود. در دهه 1940، همه شهرستان‌های پرجمعیت تعداد بالایی از موارد سگ را گزارش کردند ( شکل 14 را ببینید )، که تا دهه 1950 نیز ادامه یافت ( شکل 15 را ببینید ). از دهه 1960 تا 1990، بخش های مرکزی و شمال شرقی ایالت به دلیل افزایش موارد گزارش شده در روباه ها و اسکنک ها، بیشترین تراکم را حفظ کردند و موارد خفاش نیز در بخش های مختلف ایالت گزارش شده است (شکل 16-19 را ببینید). در دهه 2000، راکون ها با هاری برای اولین بار در تنسی گزارش شد که در منطقه شرقی ایالت رخ داد ( شکل 20 را ببینید).). در دهه 2010، موارد هاری از نظر تعداد موارد کاهش یافته است، اما میزان اسکانک های گزارش شده هنوز نگران کننده است ( شکل 21 را ببینید ).
به طور کلی، تراکم موارد نشان می دهد که کدام مناطق بیشترین هاری را دریافت کرده اند
شکل 13 . نقشه تراکم تجمعی از موارد هاری گزارش شده در تنسی، از 1940s-2010s. مناطق پرجمعیت دارای بالاترین تراکم گزارش هاری بوده اند.
شکل 14 . در طول دهه 1940، سگ ها 2145 مورد از مجموع 2442 گزارش هاری را تشکیل می دادند، در حالی که روباه ها با 35 مورد، دومین گزارش شده بودند.
شکل 15 . در طول دهه 1950، سگ ها 1327 مورد از 2456 گزارش کل هاری را تشکیل می دادند که نشان دهنده کاهش هاری برای آن گونه است، در حالی که گزارش ها برای روباه به 633 افزایش یافت.
شکل 16 . در طول دهه 1960، موارد هاری در روباه ها به طور قابل توجهی رشد کرد و از مجموع 3294 مورد، 1966 مورد را به خود اختصاص داد، در حالی که موارد سگ به 279 کاهش یافت. موارد اسکانک در 253 مورد بیشتر قابل توجه بود، در حالی که موارد خفاش در غرب و شرق تنسی بیشتر رخ داد.
شکل 17 . برخلاف دهه 1960، موارد دهه 1970 از نظر تسلط بین اسکانک ها و روباه ها تقسیم شد، که در آن اسکان ها 394 مورد از مجموع 944 مورد را تشکیل می دادند و موارد روباه به طور قابل توجهی به 271 مورد کاهش یافت. موارد خفاش تا حدودی در مناطق غربی و شرقی افزایش یافت.
شکل 18 . در دهه 1980، اسکنک ها به گونه های مخزن غالب هاری در مرکز و شمال شرقی تنسی تبدیل شدند که از مجموع 1548 مورد، 1315 مورد را شامل می شد. تعداد موارد خفاش به 115 رسید که اکنون کمی گسترش یافته است.
شکل 19 . در طول دهه 1990، موارد اسکنک کاهش یافته بود، اما همچنان با 792 مورد از مجموع 965 مورد، مخزن غالب هاری باقی مانده است. موارد خفاش نیز به 87 کاهش یافت، اگرچه این موارد در مناطق شرقی گسترش بیشتری یافت.
شکل 20 . در دهه 2000، اسکنک ها با 689 مورد از مجموع 1011 مورد، مخزن غالب هاری بودند. برخلاف دهه‌های گذشته، موارد راکون بسیار بیشتر در شرق اتفاق افتاد و در مجموع 84 مورد ثبت شد.
شکل 21 . تا کنون در دهه 2010، اسکنک ها همچنان از نظر ناقل بودن هاری غالب هستند، اما اکنون تنها 153 مورد از مجموع 229 مورد را تشکیل می دهند، که در مقایسه با دهه های قبل کاهش زیادی دارد. تعداد خفاش ها به 39 نفر می رسد، در حالی که راکون ها به 8 نفر می رسد که ممکن است منعکس کننده برنامه های واکسیناسیون هاری باشد.
شکل 22 . به طور کلی، از سال 1942-2014، تعداد کل موارد هاری در پنج حیوان مورد نگرانی به شرح زیر است: خفاش: 614; سگ: 3943; روباه: 2990; راکون: 105; Skunk: 3663 مورد. موارد سگی که به رنگ نارنجی نشان داده شده اند، نسبت به دهه های 1940-1960 افزایش یافته و کاهش یافته است. قاب‌های روباه، که با نوار نقره نشان داده می‌شوند، در دهه‌های 1950 تا 1960 افزایش یافته و در دهه‌های بعد نیز کاهش یافته است. از دهه 1960 تا 2010، اسکانک‌ها و خفاش‌ها که به ترتیب با آبی تیره و سرخابی نشان داده می‌شوند، به طور پیوسته ثبت شده‌اند، با افزایش در دهه 1980 برای اسکانک‌ها و کاهش آهسته. راکون ها که با رنگ زرد نشان داده شده اند، کمترین موارد هاری را در طول دهه ها به خود اختصاص داده اند.
گزارش ها و حیواناتی که بیشترین دید را با این ویروس داشتند. سگ‌ها بیشترین تعداد را به خود اختصاص داده‌اند. راکون ها کمترین مقدار را داشتند ( شکل 22 را ببینید ) [ 18 ] [ 19 ].
4.3. مدل اتصال به زیستگاه
Circuitscape [ 16 ] توانست 45 جفت گره کانونی را حل کند و یک نقشه جاری را که احتمال گسترش بالقوه را در سرتاسر منطقه 6 شهرستان نشان می دهد، خروجی دهد ( شکل 23 را ببینید ). در نواحی نزدیک اطراف گره های کانونی، قدرت رسانایی بسیار بالا بود، اما در بسیاری از مناطق در سراسر منطقه مورد مطالعه به متوسط یا کم کاهش یافت. این ممکن است منعکس کننده این باشد که چگونه نوع زیستگاه انتخاب شده برای گسترش هاری ارتباط قوی در سراسر منطقه ندارد، که ممکن است در کاهش موارد در دهه های اخیر نقش داشته باشد. موانع موجود در چشم انداز ممکن است شامل رودخانه تنسی، یک مجموعه آبی بزرگ در منطقه، و همچنین پشته ها و دیگر سیستم های جریان باشد که ممکن است به طور طبیعی پتانسیل گسترش را تکه تکه کند [ 14 ] [ 20 ]] .
شکل 23 . مدل اتصال CircuitScape: مناطق قرمز سطوح بالایی از اتصال زیستگاه را نشان می‌دهند تا احتمال بیشتری از بیماری در چشم‌انداز ایجاد شود، که برای مکان‌های گره آزمایشی تقریبی بود. مناطق زرد گسترش متوسطی را تجربه خواهند کرد. مناطق آبی بر اساس طرح مدلسازی زیستگاه انتخابی، گسترش کمی را تجربه خواهند کرد.
5. بحث و نتیجه گیری
گسترش دانش از قبل موجود ارائه شده توسط آژانس های بهداشتی و تکرار روش های پیش بینی از تحقیقات مشابه می تواند به ما ایده بهتری در مورد نحوه مدیریت اپیدمی های ویروسی بدهد. ارتباط گسترش به یک چشم انداز، همانطور که این مطالعه برای آن تخصصی بود، همچنین می تواند بینشی به تفکر فضایی را امکان پذیر کند، که جنبه ای است که باید بیشتر در مطالعات بیماری مورد توجه قرار گیرد. CDC، TWRA، USDA، TDH و سایر آژانس‌های مرتبط می‌توانند از این اطلاعات برای افزودن به پایگاه‌های اطلاعاتی خود و احتمالاً تقویت استراتژی‌های پیشگیری از هاری استفاده کنند.
روش‌های مدلسازی فضایی انجام‌شده در این مطالعه ممکن است نشان دهد که کدام سناریوها می‌توانند برای پایش و نقشه‌برداری هاری کارآمدتر باشند. محدوده های چند ضلعی پوشش بسیار گسترده ای را نشان می دهند، اما ممکن است محدوده واقعی هاری در این ایالت را به خوبی نقشه های چگالی نشان ندهند. در عین حال، نقشه‌های چگالی وابسته به داده‌های نقطه‌ای هستند که از گزارش‌های ثابت در طول سال‌ها به دست می‌آیند. اگر گزارش های هاری به طور مداوم ارائه نشود، نقاط داغ ممکن است به مناطق خاصی مانند مناطق با تراکم جمعیت بالا تعصب داشته باشند. هر دو روش قادر به ارائه نمایش بصری از حضور اساسی هستند، با این حال، تا حد زیادی در گستردگی پوشش و وضوح فضایی متفاوت هستند.
در طول دهه‌ها، گروه‌های خاصی از حیوانات در تعداد زیادی ثبت شده‌اند که به نظر می‌رسد در امواج رخ می‌دهند. این واقعیت که سگ‌ها در دهه‌های 1940 تا 1950 بیشتر با هاری ثبت شده بودند را می‌توان به استراتژی‌های کمتر واکسیناسیون در طول دوره زمانی یا به سادگی مستندات کمتری از حیات وحش هار در آن دوران نسبت داد ( شکل 14 و شکل 15 ). موارد سگ‌ها در دهه 1960 به‌طور چشمگیری کاهش یافت، در حالی که موارد روباه در مقیاس بزرگ‌تری در همان دهه رخ داد، جایی که چشم‌انداز همگن‌تر تنسی مرکزی ممکن است گسترش را تسهیل کرده باشد ( شکل 16).). در دهه‌های باقی‌مانده و تا به امروز، اسکنک‌ها از نظر تعداد بالای هاری در همان مناطق ایالت، جای روباه‌ها را گرفتند (شکل‌های 17-20). این روندها در حیات وحش هار و محل وقوع این امواج اجازه می دهد تا حدس بزنیم که چه مناطقی باید برای تجزیه و تحلیل فضایی بیشتر و در نظر گرفتن بوم شناسی منظر در نظر گرفته شوند.
مدلسازی پیش‌بینی اغلب یک مرز تجربی است، اگرچه همچنان در مطالعات فضایی کاربرد زیادی دارد. مدل‌های اتصال می‌توانند دالان‌های زیستگاهی را نشان دهند که ممکن است در یک نگاه قابل توجه نباشند و می‌توانند نشانه‌های سریعی از اینکه کدام مناطق نیاز به نظارت دقیق‌تری دارند را نشان دهند. خروجی از Circuitscape [ 16 ] در این مطالعه ( شکل 23 ) به طور کلی پتانسیل گسترده ای را برای حیوانات آلوده برای انتشار در سراسر چشم انداز نشان داد، اما به نظر می رسید که تنوع در چشم انداز پتانسیل بالاتری را در بسیاری از مناطق شکسته است [ 4 ] [ 11 ]] . این مشاهدات ممکن است توضیح دهد که چرا منطقه جنوب شرقی تنسی ممکن است در طول سال‌ها شیوع هاری را تجربه نکرده باشد، زیرا مناظر غیرهمگن می‌توانند موانع چشم‌اندازی را برای حیوانات آلوده ایجاد کنند [ 20 ].
تحقیقات بیشتری باید در رابطه با پیش‌بینی و تحلیل فضایی انجام شود، زیرا همه جنبه‌های چشم‌انداز با رفتار بیماری در این مطالعه بررسی نشده است. یک مطالعه بالقوه می تواند بر روی گونه خاصی از حیوانات و مدل حرکت یک نسخه بیمار از آن ارگانیسم تمرکز کند. از طرف دیگر، تمرکز بر نوع پوشش زمین متفاوت برای شبیه سازی به عنوان دالان زیستگاه می تواند مناطق جدیدی را برای نظارت بر بیماری آشکار کند. ابزارهای نقشه برداری بلادرنگ برای نظارت بر هاری نیز باید توسعه یابد تا به شهروندان امکان دهد حیواناتی را که به نظر می رسد سریع هستند، بهتر ردیابی کنند، که می تواند امکان انباشت بیشتر داده ها را در حوزه علم شهروندی فراهم کند [ 21 ].
جنبه دیگری که در مطالعه آینده باید به آن پرداخته شود، ارتباط گزارش های هاری با مناطق پرجمعیت است. در مدل تراکم تجمعی (نگاه کنید به شکل 13 )، مناطق بسیار توسعه یافته ایالت بیشترین گزارش ها را به خود اختصاص داده اند. این اتفاق ممکن است به دلیل شناسایی های فعال تر در آن مناطق باشد که توسط غیرنظامیان نگران ایجاد شده است. در عین حال، در دسترس بودن امکانات پزشکی برای تشخیص هاری نیز ممکن است تأثیر داشته باشد. تمرکز اصلی این مطالعه ارزیابی وقوع هاری بر اساس داده‌های موجود بود، که روندهای آشکار شده غیرمنتظره در وقوع داده‌ها نیاز به مطالعه بیشتر دارد.
این تحقیق خلاصه‌هایی از توزیع و تراکم وقوع هاری مستند در تنسی ایجاد کرد که قبلاً برای دهه‌ها در این زمینه مورد مطالعه قرار نگرفته بود. جنبه‌های پیش‌بینی، روش‌هایی را برای نقشه‌برداری پتانسیل بیماری و اتصال زیستگاه در سراسر مناظر منحصربه‌فرد تنسی آزمایش کردند. علاوه بر این، مدل های فوق می توانند مناطق دیگری را که نیاز به نظارت بر هاری در ایالت دارند شناسایی کنند. همانطور که در این مطالعه نشان داده شد، نظارت مستمر و ایجاد مدل این ویروس به همراه استفاده از نرم‌افزار تحلیل منظر می‌تواند به استدلال فضایی برای هوشیاری آینده کمک کند.
منابع
بدون دیدگاه