论文部分内容阅读
禽霍乱是一种由多杀性巴氏杆菌引起的高发病率和高死亡率的急性、败血性传染病,该病为全球广泛流行的家禽疫病之一。在《兽医公报》中,禽霍乱是发病数据最多的家禽传染病,我国将其列为二类动物疫病。由于该病在我国的血清型种类多,常规疫苗免疫难以覆盖所有血清型,并且我国目前使用的禽霍乱弱毒疫苗和灭活疫苗存在副作用大、免疫期短和保护率低等缺点。因此,加强禽霍乱的有效监控对于该病的防控具有重要的现实意义。本研究通过时空分析方法,分析我国禽霍乱的时空分布特征,探索禽霍乱的流行规律及空间分布模式,并利用数学模型建立禽霍乱预测系统,为我国禽霍乱防控方案的制定及防控措施的开展提供科学参考。本研究从《兽医公报》收集2006年至2020年我国禽霍乱的发病数据,首先应用时间序列分析方法,分析禽霍乱的时间分布特征,再应用空间分析方法,分析禽霍乱的空间分布特征,探索禽霍乱发生的高频热点地区。由于广西在2006年至2020年间是我国禽霍乱发病的高频热点地区,该地区最具有代表性,因此根据时空分析特征,对作为高频热点地区的广西禽霍乱的发病特点进行分析,再利用广西禽霍乱的发病数据分别建立支持向量机（SVM）、长短期记忆网络（LSTM）、集合经验模态分解-长短期记忆网络（EEMD-LSTM）和互补集合经验模态分解-长短期记忆网络（CEEMD-LSTM）四种禽霍乱预测模型,应用以上四种模型对广西禽霍乱的发病趋势进行预测和验证,比较分析各模型的预测性能,最后利用计算机技术将预测性能最优的模型封装成禽霍乱预测系统,模拟预测2021年至2025年广西禽霍乱的发病趋势。研究结果显示:（1）基于2006年至2020年我国禽霍乱的发病数据,利用时间序列分析方法,分析了我国禽霍乱的时间分布特征。禽霍乱年流行情况分析结果显示,2006年至2020年,我国禽霍乱的发病次数和发病数量总体呈下降趋势;禽霍乱月流行情况分析结果显示,我国禽霍乱在全年各月均有发生,但与其他月份相比,2月至3月、6月至7月间,我国禽霍乱发病次数上升幅度较大;2006年至2020年我国各地区禽霍乱年流行情况分析结果显示,2012年,我国江西省、湖北省、湖南省、广西和海南等地区禽霍乱的发病次数明显高于其他年份,此外,2006年至2020年,全国禽霍乱发病次数最多的地区主要集中在广西壮族自治区,其次为广东省、湖北省、江西省和海南省;禽霍乱时间序列纯随机性检验显示,该时间序列不是纯随机序列,即存在时间相关性,具有进行时间序列分析的价值;禽霍乱时间序列平稳性检验显示,该时间序列为非平稳性序列;季节性分析显示,我国禽霍乱疾病在发生发展过程中存在明显的季节性分布特征;长期趋势分析显示,2006年至2020年我国禽霍乱的发病数量总体呈下降趋势。（2）基于2006年至2020年我国禽霍乱的发病数据,利用空间流行病学方法,分析了我国禽霍乱的空间分布特征。全局空间自相关结果显示,2006～2011年,我国禽霍乱的全局空间分布总体呈随机分布模式,2012～2020年,我国禽霍乱的全局空间分布总体呈聚集分布模式;局部空间自相关分析结果显示,2006年至2020年,我国禽霍乱分布的热点地区为广西壮族自治区、广东省、湖南省、江西省、贵州省、福建省、浙江省、江苏省、安徽省、上海市、四川省、重庆市、云南省和海南省,其中,与其他地区相比,广西壮族自治区为我国禽霍乱疾病发生的高频热点地区;冷点地区为辽宁省和内蒙古自治区。（3）基于2006年至2020年广西禽霍乱的发病数据,结合支持向量机（Support Vector Machine,SVM）模型、长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）模型、集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）模型和互补集合经验模态分解（Complementary Ensemble Empirical mode Decomposition,CEEMD）模型原理,根据2006年至2020年我国禽霍乱的时空分布特征及广西禽霍乱的发病特点,应用广西禽霍乱的发病数据,结合计算机技术,建立SVM、LSTM、EEMD-LSTM和CEEMD-LSTM四种禽霍乱预测模型,对广西禽霍乱的发病趋势进行了预测研究,比较分析各模型的预测性能。模型精度指标结果显示,SVM、LSTM、EEMD-LSTM和CEEMD-LSTM模型精度指标RMSE分别为2928.5、4385.3、1812.0和1696.4,表明CEEMD-LSTM模型的预测性能最优;组内相关系数ICC分析结果显示,SVM、LSTM、EEMD-LSTM和CEEMD-LSTM的ICC分别为-0.276、0.362、0.817和0.888,表明CEEMD-LSTM模型的预测结果具有良好的可信度。因此,最后将CEEMD-LSTM模型封装成禽霍乱预测系统,模拟预测了2021年至2025年广西禽霍乱的发病趋势。研究结果表明,2006年至2020年,我国禽霍乱的发病次数和发病数量总体呈下降趋势,禽霍乱疾病在发生发展的过程中存在明显的季节性分布特征,2～3月、6～7月间高发,全国禽霍乱发病次数最多的地区主要集中在广西壮族自治区;禽霍乱的全局空间分布总体呈聚集模式,广西壮族自治区、广东省、湖南省、江西省、贵州省等省为禽霍乱发生的热点地区;其中,广西壮族自治区为禽霍乱发生的高频热点地区,并且其上月发病数对下月发病数造成影响,具有时间序列预测意义。此外,应用2006年至2020年广西禽霍乱的发病数据构建并实现了SVM、LSTM、EEDM-LSTM和CEEMD-LSTM禽霍乱预测模型,最后将预测性能最优的CEEMD-LSTM模型封装成禽霍乱预测系统,对2021年至2025年广西禽霍乱的发病趋势进行了模拟预测,为广西禽霍乱防控方案的制定提供科学参考,同时也为该类模型的其他应用研究提供理论依据。