Μοντέλο χρονοσειράς για την έγκαιρη ειδοποίηση κινδύνου ελονοσίας στα υψίπεδα της Αιθιοπίας βασισμένο στην Τηλεπισκόπηση.
Από RemoteSensing Wiki
Στόχος
Η ελονοσία είναι ένα από τα κορυφαία προβλήματα δημόσιας υγείας στις περισσότερες χώρες της υποσαχάριας Αφρικής, ιδιαίτερα στην Αιθιοπία. Σχεδόν όλες οι πληθυσμιακές ομάδες βρίσκονται σε κίνδυνο εμφάνισης της ελονοσίας λόγω της εποχιακής και ασταθούς μετάδοσης της ασθένειας. Ως εκ τούτου, υπάρχει ανάγκη για την ανάπτυξη συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης της εμφάνισης της ελονοσίας για την ενίσχυση της λήψης αποφάσεων για τη δημόσια υγεία για τον έλεγχο και την πρόληψη των επιδημιών ελονοσίας. Τα δορυφορικά δεδομένα μπορούν να παρακολουθήσουν τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που προκαλούν επιδημίες ελονοσίας. Τηλεπισκοπικοί περιβαλλοντικοί δείκτες χρησιμοποιήθηκαν για να εξετάσουν τις επιδράσεις των κλιματικών και περιβαλλοντικών μεταβλητών χρονικά στις περιπτώσεις ελονοσίας στην περιοχή Αμχάρα της Αιθιοπίας.
Περιοχή Μελέτης
Η περιοχή Αμχάρα βρίσκεται στο βορειο-δυτικό και βόρειο-κεντρικό τμήμα της Αιθιοπίας και βρίσκεται μεταξύ 9,0 ° και 13,75 ° Β και 36.0 ° και 40.5 ° E (Σχήμα 1). Η περιοχή έχει πληθυσμό περίπου 17 εκατομμύρια, σύμφωνα με την απογραφή του 2007. Σχεδόν το 89% ζει σε αγροτικές νοικοκυριά που ζουν από τη γεωργία. Το υψόμετρο κυμαίνεται από 506 έως 4517 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Η κύρια σεζόν μετάδοσης της ελονοσίας είναι από το Σεπτέμβριο έως το Δεκέμβριο, ενώ μια μικρότερη σεζόν μετάδοσης είναι από τον Απρίλιο μέχρι τον Μάιο. Η κύρια περίοδος των βροχών είναι συνήθως από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο. Η μέση ετήσια θερμοκρασία κυμαίνεται στους 16-27 ° C. Η μέση ετήσια βροχόπτωση κυμαίνεται από 770 έως 2.000 mm.
Μέθοδος
Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν εποχιακά μοντέλα ολοκληρωμένης αυτοπαλινδρόμησης κινητού μέσου όρου (SARIMA) για να προσδιοριστεί ποσοτικά η σχέση μεταξύ των περιπτώσεων της ελονοσίας και των τηλεπισκοπικά υπολογισμένων περιβαλλοντικών μεταβλητών, όπως η βροχόπτωση, θερμοκρασία επιφάνειας της γης (LST), δείκτες βλάστησης (NDVI και EVI), και η πραγματική εξατμισοδιαπνοή (ETa) με χρονική υστέρηση που κυμαίνονται από έναν έως τρεις μήνες. Οι προβλέψεις από το καλύτερο μοντέλο με τις περιβαλλοντικές μεταβλητές συγκρίθηκαν με τις πραγματικές παρατηρήσεις από τους τελευταίους 12 μήνες της χρονοσειράς.
Στοιχεία πεδίου
Οι περιπτώσεις ελονοσίας που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη είναι οι εξωτερικών ασθενών από τα κέντρα υγείας 12 επαρχιών στην περιοχή Αμχάρα της Αιθιοπίας. Αυτές οι εγκαταστάσεις υγείας παρέχουν ιατρικές υπηρεσίες κυρίως στους ασθενείς που ζουν σε αυτή την περιοχή, καθώς και ορισμένους ασθενείς που προέρχονται από κοντινές περιοχές. Οι 12 περιοχές που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη είχαν πλήρης μηνιαίες μετρήσεις περιπτώσεις ασθενών με ελονοσία για την περίοδο 2001-2009.
Περιβαλλοντικά Στοιχεία
Ελήφθησαν καθημερινές δορυφορικές εκτιμήσεις βροχοπτώσεων από το Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Η μηνιαία συσσωρευμένη βροχόπτωση (mm) συνοψίσθηκε για κάθε περιοχή από την καθημερινή εκτίμηση βροχόπτωσης. Οι δείκτες βλάστησης και η LST ήταν από το φασματοραδιόμετρο μέσης ανάλυσης απεικόνισης (MODIS), όργανο που βρίσκεται επί του σκάφους των δορυφόρων Terra και Aqua. Αυτοί οι αισθητήρες αποκτούν δεδομένα σε 36 φασματικές ζώνες που κυμαίνονται από το ορατό μήκος κύματος έως τη θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία. Το προϊόν του MODIS Terra LST (MOD11A2), το οποίο είναι ένα σύνθετο οκτώ ημερών με ± 1 km χωρική ανάλυση, χρησιμοποιήθηκε για την έρευνα αυτή. Η μέση μηνιαία LST (° C) υπολογίστηκε για κάθε περιοχή ως ο μέσος όρος της ημερήσιας (10.30) και νυκτερινής (22.30) LST. Η προσαρμοσμένη ανακλαστικότητα του MODIS Nadir BRDF (MCD43B4), το οποίο είναι ένα σύνθετο με 16-ημερη τροχιά που ενημερώνεται κάθε οκτώ ημέρες, με 1 χιλιόμετρο χωρική ανάλυση, χρησιμοποιήθηκε για να υπολογιστεί ο μηνιαίος μέσος όρος των δύο δεικτών βλάστησης, NDVI και EVI, για κάθε περιοχή. Ο NDVI και EVI υπολογίστηκαν από την επιφανειακή ανάκλαση στην κόκκινη, στην εγγύς υπέρυθηο και στη μπλε ζώνη που παρέχει πληροφορίες σχετικά με το πόσο πράσινος είναι ο θόλος της βλάστησης. Το προϊόν του MCD43B4 χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία αυτών των δεικτών βλάστησης, αντί των ήδη επεξεργασμένων δεικτών βλάστησης του MODIS, επειδή το προϊόν αυτό συνδυάζει πολλαπλές προβολές από τους δορυφόρους Terra και Aqua και χρησιμοποιεί BRDF μοντέλα για την παροχή πιο συνεπών μετρήσεων της επιφανειακής ανάκλασης. Το προϊόν Eta του MODIS (MOD16A2), το οποίο είναι ένα οκταήμερο σύνθετο με 1 χιλιόμετρο χωρική ανάλυση, χρησιμοποιήθηκε για να συνοψίσει μηνιαία μέση ημερήσια ETa (mm) για κάθε περιοχή.
Αποτελέσματα
Οι περιπτώσεις ελονοσίας παρουσίασαν θετικές συσχετίσεις με την LST με χρονική υστέρηση ενός μήνα και θετικές συσχετίσεις με τους δείκτες υγρασίας (βροχόπτωση, EVI και ΕΤa) με χρονική καθυστέρηση από έναν έως τρεις μήνες. Τα μοντέλα SARIMA που περιλαμβάνουν αυτούς τους περιβαλλοντικούς παράγοντες ταιριάζουν καλύτερα και έχουν πιο ακριβείς προβλέψεις από ό, τι τα μοντέλα χωρίς περιβαλλοντικούς παράγοντες.
Συμπεράσματα
Οι δείκτες κινδύνου της ελονοσίας, όπως οι δορυφορικές εκτιμήσεις βροχοπτώσεων, LST, EVI, και η Eta εμφάνισαν σχέσεις με σημαντική υστέρηση με τα κρούσματα ελονοσίας στην περιοχή Αμχάρα και βελτίωσαν το μοντέλο και την ακρίβεια πρόβλεψης. Αυτές οι μεταβλητές μπορούν να παρακολουθούνται συχνά και εκτενώς σε μεγάλες γεωγραφικές περιοχές, χρησιμοποιώντας δεδομένα από δορυφόρους για να υποστηριχθούν οι αποφάσεις για τη δημόσια υγεία.
