Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 1 (60) | 2012 Использование ГИС-технологий в научно-исследовательских работах по проблеме "Ветеринарное благополучие" в ФГУ "Федеральный центр охраны здоровья животных"

    Коренной Ф.И., Гуленкин В.М., Дудников С.А. ФГУ «Федеральный центр охраны здоровья животных», Россия, г. Владимир, e-mail: korennoy@arriah.ru

    GIS in research work on the problem of veterinary well-being in the Federal Centre for Animal Health

    В статье изложены основные аспекты применения ПО ArcGIS в исследовательских работах по указанной в названии проблеме. Дается краткий обзор основных направлений и методов ГИС, используемых в области ветеринарной медицины при эпизоотологическом анализе.

    Введение

    В 2007 году на базе ФГУ «Федеральный центр охраны животных» (ФГУ «ВНИИЗЖ») в г.Владимир был создан Информационно-аналитический центр (ИАЦ) Управления Ветнадзора Россельхознадзора. Основными направлениями деятельности ИАЦ по проблеме «Ветеринарное благополучие» являются:

    • сбор и анализ данных по заболеваниям животных в России и за рубежом;
    • картографический анализ данных с целью выявления пространственно-временных закономерностей и прогнозирования возникновения и дальнейшего распространения заболеваний;
    • анализ риска заноса заболеваний животных на территорию России при торговле живыми животными и продукцией животноводства с зарубежными странами.

    Материалы и методы

    Для выполнения задач, связанных с картографическим анализом в соответствии с требованиями Всемирной организации здравоохранения животных (МЭБ, OIE) несколько лет назад были приобретены лицензии на программное обеспечение ArcGIS ArcView (в настоящее время – версия 10), включая дополнительные модули Spatial Analyst, 3D Analyst, Geostatistical Analyst, Data Interoperability. Специалисты ИАЦ прошли обучение и сертификацию на курсах Esri как в Москве (на базе МГУ), так и в США, регулярно посещают международные конференции и курсы по применению ГИС в области ветеринарной медицины.

    Результаты и обсуждение

    В ходе выполнения научно-исследовательских работ по различным аспектам эпидемиологического анализа нотифицированных в Российской Федерации заболеваний животных инструменты ГИС-технологий с успехом применяются для пространственно-временного исследования закономерностей их возникновения и распространения. Далее рассматривается несколько примеров таких работ.

    Создание и поддержание базы данных по популяции сельскохозяйственных животных в субъектах Российской Федерации. Это одно из важных направлений применения ArcGIS при эпизоотологическом анализе [1]. К настоящему времени в базе данных (2001-2009гг.) содержатся сведения о популяции таких видов животных как крупный рогатый скот, свиньи, мелкий рогатый скот, птица. Данная база используется при анализе плотности животных в различных регионах страны. В качестве примера приведем карту плотности поголовья свиней в субъектах РФ по данным 2009г. (рис. 1). С использованием координатных данных по расположению на территории страны крупных животноводческих/птицеводческих комплексов составляется карта плотности животных с отметкой на ней крупных специализированных хозяйств. Представленные пространственные данные используются как при планировании проведения противоэпизоотических мероприятий, так и при анализе уровня риска возникновения и распространения некоторых болезней свиней на территории страны.

    Часто для наглядной визуализации применяется картограмма плотности того или иного вида животных, получаемая с помощью трансформации карты по соответствующему атрибутивному значению. На рис. 2 показана картограмма распределения поголовья животных (в условных единицах) в Федеральных округах страны, что позволило выделить Приволжский округ как наиболее значимый животноводческий регион на территории России по отношению к другим округам.

    Картография расположения межрегиональных ветеринарных лабораторий и зоны их обслуживания. Ветеринарные межрегиональные лаборатории Россельхознадзора – это учреждения Государственной ветеринарной службы, призванные устанавливать диагноз болезней животных, птиц, рыб, пчёл, исследовать качество кормов и воды, проводить ветеринарно-санитарную экспертизу мяса, молока и других пищевых продуктов. Они также оказывают консультации по вопросам диагностики, профилактики и ликвидации заболеваний животных [2]. Кроме вышеперечисленных функций лаборатории осуществляют контроль за проведением общепрофилактических, противоэпидемиологических и ветеринарно-санитарных мероприятий, методическое руководство деятельностью коммерческих и частных ветеринарных структур. С использованием ArcGIS составлена интерактивная карта (рис. 3) их расположения на территории страны с зонами обслуживания и соответствующей базой данных, содержащей их юридические адреса, описание выполняемых исследований по диагностике и зарегистрированных на их территории болезней.

    Создание и поддержка баз данных по заболеваниям животных на территории Российской Федерации и за рубежом в системе ArcGIS. Созданная база данных представляет собой шейп-файл точечного типа, отражающий локализацию зарегистрированных вспышек заболеваний. Атрибутами для каждой вспышки являются такие ее характеристики, как дата начала заболевания, наименование населенного пункта (либо другого географического пункта), где зарегистрировано заболевание, количество заболевших животных, общее количество животных в очаге, серотип вируса, источник информации и т.д.

    Для создания базы геоданных по какому-либо заболеванию широко используются GPS-технологии и программа Google Earth Pro. Основными инфекциями, с которыми работают специалисты по картографии ФГУ «ВНИИЗЖ» в настоящее время, являются ящур, африканская чума свиней (АЧС), классическая чума свиней (КЧС), высокопатогенный грипп птиц, бешенство, сибирская язва, бруцеллез, лептоспироз и некоторые другие заболевания. База данных используется для пространственного отображения вспышек заболеваний на территории Российской Федерации и в зарубежных странах. На ее основе можно создавать электронные и бумажные карты текущей ситуации по заболеваемости с целью предоставления отчетов в Россельхознадзор.

    Такие отчеты публикуются на интернет-сайте Россельхознадзора в разделе «Эпидситуация» [3]. Кроме того, на основе информации ИАЦ регулярно посылаются уведомления во Всемирную организацию здравоохранения животных (OIE). Данная организация, как и большинство ветеринарных научных учреждений по всему миру, также использует программное обеспечение Esri для визуализации и анализа эпизоотической информации. В качестве примера на рис. 4 показана карта пространственного отображения эпизоотической ситуации по АЧС на территории России.

    Данная база данных является основой и для составления атласов вспышек по некоторым заболеваниям, которые были зарегистрированы на территории страны за определённый временной промежуток. В настоящее время вышли из печати два таких атласа: атлас вспышек высокопатогенного гриппа птиц и атлас вспышек ящура [4, 5]. В этих атласах отражены эпизоотологические данные по каждой вспышке, приведены карты их локализации по соответствующим координатам и составлены карты распределения всех вспышек по годам (рис. 5).

    Прогнозирование возможного распространения заболеваний. В ФГУ «ВНИИЗЖ» проводится работа по геопространственному анализу данных по текущей ситуации списочных заболеваний. Для ее выполнения широко применяются входящие в ArcGIS инструменты геоанализа. Применение инструмента “Standard Deviational Ellipse” к данным о вспышках африканской чумы свиней на территории России за 2007-2010 гг. позволило сделать вывод о различных факторах, обусловливающих распространение заболевания среди диких кабанов и среди домашних свиней (рис. 6). Так, вспышки этого заболевания у диких кабанов имеют тенденцию группировки вдоль лесных массивов у подножья Кавказского хребта. Направление же распространения заболевания среди домашних свиней совпадает с направленностью основных транспортных магистралей в регионе, что дает право предположить антропогенную природу переноса возбудителя (при транспортировке животных, мясопродуктов и кормов).

    Еще один особенно востребованный инструмент ArcGIS – функция вычисления пространственной автокорреляции (статистика Морана). С ее помощью выявляются пространственно-временные кластеры заболевания.

    Одной из часто применяемых функций является вычисление пространственной плотности объектов (“Kernel Density”). Данный инструмент используется как для визуализации пространственного распределения каких-либо объектов интереса (например, плотность распределения птицефабрик на территории России), так и при выполнении более сложных работ, связанных с анализом географических и социо-экономических факторов, ассоциированных с распределением случаев заболевания.

    Вычисление пространственной плотности широко применяется при составлении карт риска распространения африканской чумы свиней на территории России. В частности, были выявлены географические и социо-экономические факторы, коррелирующие с плотностью распределения вспышек заболевания. На основании регрессионной модели определяются коэффициенты значимости для каждого из факторов, что позволяет смоделировать риск возникновения заболевания на всей территории страны (рис. 7).

    Сотрудничество

    В настоящее время ФГУ «ВНИИЗЖ» в области применения ГИС-технологий при выполнении НИР «Ветеринарное благополучие» поддерживает связи с международными ассоциациями, объединяющими специалистов в области здравоохранения и ветеринарии, использующих ГИС-методы для анализа эпидемиологических данных. Одна из этих ассоциаций – неформальная организация GeoVET, проводящая раз в 3 года конференции для научных сотрудников в области ветеринарии, использующих геопространственные методы и подходы. Другая – коммерческая организация GnosisGIS, объединяющая специалистов в области здравоохранения и ветеринарии, специализирующихся на использовании данных дистанционного зондирования Земли для выявления природных очагов заболеваний (главным образом – паразитарных). Таким образом, геопространственные данные и технологии являются важным, признанным в мире инструментом при проведении исследований в данной области здравоохранения.

    Литература
    1. Динамика численности сельскохозяйственных животных на территории Российской Федерации / В.М. Гуленкин, К.П. Николаева, А.К. Караулов и др.: информационно-аналитический обзор// Владимир: ФГУ «ВНИИЗЖ», 2007.- 88 с. ISBN 978-5-900026-30-5
    2. Центральные и межобластные ветеринарные лаборатории Россельхознадзора на территории Российской Федерации / В.М. Гуленкин, К.П. Николаева, А.К. Караулов, Е.С. Выставкина и др.: информационно-аналитический обзор.- Владимир: ФГУ «ВНИИЗЖ», 2007.- 59 с. ISBN 978-5-900026-25-1
    3. Эпизоотическая ситуация. Сайт Россельхознадзора. www.fsvps.ru/fsvps/iac/index.html?_language=ru
    4. Атлас вспышек высокопатогенного гриппа птиц на территории Российской Федерации / В.М. Гуленкин, В.Н. Ирза, А.В. Фролов, А.Е. Пичуев и др. – Владимир: ФГУ «ВНИИЗЖ», 2009. – 553 с. ISBN 978-5-900026-35-0
    5. Атлас вспышек ящура на территории России / В.М. Гуленкин, К.П. Николаева, А.К. Караулов, С.А. Дудников и др. – Владимир: ФГУ «ВНИИЗЖ», 2008. – 84 с. ISBN 978-5-900026-31-2
    6. Анализ риска заноса и распространения африканской чумы свиней (АЧС) на территорию Российской Федерации из Закавказья / А.А. Шевцов, А.В. Усов, Ф.И. Коренной, А.К. Караулов и др.: информационно-аналитический обзор.- Владимир: ФГУ «ВНИИЗЖ», 2008.- 50 с. ISBN 978-5-900026-29-9
    Рис. 1. Пример визуализации плотности поголовья свиней (гол/кв.км) и расположения наиболее крупных свинокомплексов на территории РФ.
    Рис. 2. Пример картограммы поголовья сельскохозяйственных животных на территории России (условные единицы в переводе на единицу крупного рогатого скота).
    Рис. 3. Карта регионов обслуживания ветлабораторий России, составленная на основе базы данных по ветлабораториям.

    Рис. 4. Пример карты текущей эпизоотической ситуации по африканской чуме свиней на территории Российской Федерации.
    Рис. 5. Пример пространственной визуализации вспышек высокопатогенного гриппа птиц на территории страны в 2005-2008 гг.
    Рис. 6. Пример использование процедуры “Standard Deviational Ellipse” для пространственного анализа тенденции распространения АЧС.

    Рис. 7. Пример карты визуализации риска распространения АЧС, созданной с использованием геопространственного инструментария ArcGIS.



    Версия для печати