基于GIS技术的隐孢子虫流行病学数据空间分析

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河南农业大学专业硕士学位论文题目基于GIS技术的隐孢子虫流行病学数据空间分析学位申请人姓名王璐导师姓名张龙现教授专业学位类别兽医领域全日制兽医硕士研究方向人兽共患寄生虫学中国郑州2018年5月 分类号密级河南农业大学专业硕士学位论文论文题目：基于GIS技术的隐孢子虫流行病学数据空间分析英文题目：ThedataspatialanalysisofCryptosporidiumepidemiologybasedonGIStechnology学位申请人：王璐导师：张龙现教授学位类别：兽医专硕领域：全日制兽医硕士研究方向：人兽共患寄生虫学论文提交学位授予日期：日期： 河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书＿—学位论基于ＧＩＳ技术的隐孢子虫流行病学数据５学位｜｜通鱼ｗ抓文题目间分析类别王聰兽医张龙现＿ＩＩ｜Ｓｍｌ１否如需保密，解密时间年月曰疋么保密独创性声明本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研宄成果，除了文中特别，加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果也不包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，指导教师一对此进行了审定。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。特此声＇放，研宄生签名：导师签名：厂ｆ曰期：年Ｚ月Ｕ曰曰期：年／月／）曰学位论文使用授权及知识产权归属承诺本人完全了解河南农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷本和电子版、本，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人同意河南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。本人完全了解《河南农业大学知识产权保护办法》的有关规定，在毕业离开河南一农业大学后，就在校期间从名事的科研工作发表的所有论文，第署单位为河南农业，、原始数据、专知识产权均河南农业大学所有，则，大学试验材料申报的利等归否承担相应。的法律责任。注：保密学位论文在解密后适用于本授＃＜研：隨犠究生签名：导誰－－＝：月曰曰期月曰曰期月６曰曰期年６７＾Ｘ６Ｇ許 本研究论文项目资助情况国家基金重点项目：微小隐孢子虫IId亚型家族起源及区域独特性遗传机构形成机制（31330079）十三五国家重大研发计划：畜禽重要人兽共患寄生虫病源头防控与阻断技术研究（2017YFD0501300-5）十二五国家重大科技专项子课题：重要寄生虫病监测技术研究（2012ZX10004220-011） 致谢逝者如斯夫，不舍昼夜。两年的研究生生涯即将结束。在古朴优雅、开放包容的农大校园里，优良的学习风气、严谨的科研氛围指导我认真地求学，海纳百川的胸襟、止于至善的品格养育我成长。在这两年里，每一天都过得很充实，每一天都有新的动力，每一天都有失败的启迪和成功的喜悦，在这里的每一天都是以后生活中最美好的回忆，也是以后人生道路上最温暖的港湾。值此研究生毕业论文完成之际，向一直以来帮助过我的良师益友表示衷心的感谢与最美好的祝愿。首先，感谢我的导师张龙现教授，在研究生期间，无论在学习还是生活中，都给与我莫大的关心与帮助，张老师严谨的治学思想、渊博的知识、高尚的师德、独到的眼光都令我受益匪浅。在论文的选题、查找资料、开题、实验设计、试验进展方面无不倾注了大量心血，正是在张老师的帮助和鼓励下，论文才得以顺利开展并完成。在今后的工作学习中，学生定当勤勉不怠，不负师恩教诲。同时，感谢实验室宁长申老师、菅复春老师、张素梅老师、王荣军老师、董海聚老师、赵青玉老师，感谢他们在我求学的过程中提供了多方面的指导，在生活上给与了我帮助和支持。非常感谢实验室的师兄李俊强博士、黄建营博士、崔朝辉博士、余复昌博士；师姐崔艳艳博士、史珂博士、刘莹莹博士对我在思想上的开导与精神上的指引，感谢他们在试验过程中对我提供的帮助。感谢两年来一起为梦想奋斗的同学们，感谢毋亚运、常艳凯、胡苏辉、刘珍珍、闫亚群、党冰怡、陈远才、陈凯丽、李东方、郑双健、张贵玲、赵姗姗、李松瑞、张向前、景纪春，磨合之后才会觉得相识的缘分弥足珍贵。最后衷心地感谢我的父母和我的家人，感谢他们将我养育成人；感谢我的男朋友冯湘文对我求学生涯的不断鼓励与支持。你们的辛勤付出让我不断前进，你们是我不断奋进的动力源泉。 目录摘要......................................................................2缩略词表....................................................................4第一部分文献综述............................................................61引言......................................................................62隐孢子虫简介..............................................................62.1隐孢子虫分类..........................................................62.2隐孢子虫生活史........................................................73全球牛源隐孢子虫流行病学研究现状...........................................73.1全球牛源隐孢子虫分布...................................................73.2全球牛源隐孢子虫感染情况...............................................73.3全球牛源隐孢子虫流行季节...............................................83.4全球牛隐孢子虫各基因型和基因亚型的分布.................................84我国隐孢子虫流行病学研究现状...............................................84.1我国隐孢子虫分布......................................................84.2我国隐孢子虫不同宿主感染情况...........................................95GIS简介..................................................................95.1GIS数据的组织和管理.................................................105.2GIS的功能...........................................................106GIS技术在流行病学中的研究现状...........................................106.1GIS在疫病研究中的应用简史...........................................106.2GIS在流行病研究中的应用.............................................116.2.1疫病流行专题地图的绘制...........................................116.2.2GIS技术在流行病学检测预警中的应用...............................11 7展望.....................................................................12第二部分基于GIS技术的奶牛隐孢子虫流行病学数据空间分析.....................141引言.....................................................................142材料与方法...............................................................142.1数据来源.............................................................142.2数据处理.............................................................142.3空间定位与表达.......................................................153结果与分析...............................................................153.1描述性统计分析.......................................................153.1.1全球奶牛隐孢子虫流行病学年度文章发表情况统计......................153.1.2各大洲奶牛隐孢子虫流行病学文章发表情况统计........................163.1.3各洲奶牛隐孢子虫感染率情况.......................................173.2空间定位与表达.......................................................203.2.1点数据制图.......................................................204结论与讨论...............................................................234.1本章小结.............................................................234.2本章讨论.............................................................23第三部分基于GIS技术的中国地区隐孢子虫流行病学数据空间分析.................261引言.....................................................................262材料与方法...............................................................262.1数据来源.............................................................262.2数据处理.............................................................262.3空间定位与表达.......................................................273结果与分析...............................................................27 3.1描述性统计分析.......................................................273.1.1中国地区隐孢子虫流行病学年度文章发表情况统计......................273.1.2我国各省对隐孢子虫流行病学调查数据年度统计........................283.1.3我国隐孢子虫感染宿主统计情况.....................................293.2空间定位与表达.......................................................343.2.1点数据制图.......................................................343.2.2分级统计制图.....................................................414结论与讨论...............................................................454.1本章小结.............................................................454.2本章讨论.............................................................46第四部分结论与创新点.......................................................481全文总结.................................................................482创新点...................................................................493展望.....................................................................49参考文献...................................................................50英文摘要...................................................................56个人简介....................................................................1 摘要隐孢子虫（Cryptosporidium）是一种非常重要的具有人兽共患特性的寄生性肠道原虫，主要通过食源或者水源进行传播，可以导致水样腹泻，特别是免疫缺陷患者甚至可能导致死亡。地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）是一门结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学的综合性学科，是一种利用计算机来处理和分析地理信息的工具。伴随着GIS技术的快速发展及在多领域的开发运用，该系统正逐步成为流行病学和公共卫生管理方面重要的技术手段。近些年来，针对隐孢子虫流行病学的调查数据呈指数性快速增长，然而如何有效利用这些数据进行分析成为当下的研究热点。本论文利用GIS技术结合隐孢子虫流行病学数据进行研究，从全球范围内分析单一宿主（奶牛）隐孢子虫感染情况，以及在中国范围内隐孢子虫感染多种宿主的统计分析，以期展现隐孢子虫感染在时间和空间上的分布规律。首先，从全球范围内分析单一宿主（奶牛）隐孢子虫感染情况。利用关键词“隐孢子虫”、“奶牛”在中国知网CNKI查询中文文献；通过“Cryptosporidium”与“cow”、“cattle”或“calves”作为关键词在PubMed和WebofScience搜索英文文献。查询结果是截止到2016年12月31日出版文献，共搜集到293篇有效文献，通过整理采样时间、采样地点、隐孢子虫感染率、隐孢子虫感染情况等信息利用GIS技术对数据进行可视化处理。结果显示，在全球范围内奶牛源隐孢子虫的平均感染率为17.55%（19278/109841）；其中，美洲奶牛隐孢子虫感染率最高，感染率达到28.50%（3674/12892），其次是欧洲20.70%（5078/24535），亚洲的奶牛隐孢子虫感染率最低为13.86%（8009/57801）。奶牛源隐孢子虫种类的分布方面，微小隐孢子虫（Cryptosporidium.parvum）在感染类型中占据绝对优势，且在各大洲均有分布且感染率也相对较高，其次是安氏隐孢子虫（C.andersoni）和牛隐孢子虫（C.bovis）在分布和感染率上占据优势。其次，在中国范围内对多种宿主的隐孢子虫的感染情况进行统计分析。同样利用关键词“隐孢子虫”在中国知网CNKI搜索中文文献，利用关键词“Cryptosporidium”、“China”在PubMed和WebofScience搜索英文文献。查询结果是截止到2017年12月31日出版文献，共搜集到592篇有效文献，通过整理采样时间、采样地点、隐孢子虫感染率、隐孢子虫感染情况等信息利用GIS技术对数据进行可视化处理。结果显示，我国隐孢子虫的采样地点涉及到除香港特别行政区之外的所有省级行政区。隐孢子虫的宿主统计显示隐孢子虫可以感染哺乳动物、禽类和爬行类等多种类型动物。通过对人、牛、猪和鸡隐孢子虫感染率的统计分析显示，人源隐孢子虫平均感染率为3.28%（6838/208194），人感染隐孢子虫较高的地区有新疆、广东、云南和浙江等地；牛源隐孢子虫的平均感染率为14.13%（8024/56795），牛感染隐孢子虫较高的地区主要有浙江、重庆、四川、青海等地；猪源隐孢子虫的平均感染率为17.94%（4971/27712），猪感染隐孢子虫较高的地区有黑龙江和北京；鸡源隐孢子虫1 的平均感染率为21.10%（2938/13921），鸡感染隐孢子虫较高的地区有四川和安徽等地。综上所述，通过本论文的研究发现隐孢子虫的分布基本上不受地理位置的限制，在全球范围内奶牛均有隐孢子虫的感染，在不同地区隐孢子虫的感染类型和感染程度有所不同；然而，在我国不同宿主的隐孢子虫感染种类与感染率各异，在不同地区的分布情况亦有不同。隐孢子虫作为一种重要的人兽共患肠道机会性致病原虫，新的宿主不断被检测，新的种类不断被建立，在全球范围内关于隐孢子虫感染的流行病学数据不断的被更新。目前，GIS空间分析与流行病学的交叉研究尚处于起步阶段，随着时间的推移，将会有越来越多的学者投入到隐孢子虫流行病学的空间分析中，建立更加全面和准确的隐孢子虫流行病学模型。关键词：隐孢子虫；感染率；奶牛；人；地理信息系统2 缩略词表英文缩写英文全称中文全称GISGeographicInformationSystem地理信息系统RSremotesensingtechnology遥感技术3 第一部分文献综述1引言近年来，伴随着科学技术的飞速发展，特别是生物技术和信息技术的快速发展，给科学界的各个领域带来了革命性的变化。其中最重要的表现之一就是相关领域的研究成果信息呈现指数性增长，因此如何有效管理和应用这些有效信息已经成为促进该领域持续发展的源泉和动力。兽医界也是一样，每天有海量的新数据产生，涉及动物疫病的预防和控制、临床诊断治疗新技术和方法、新的疫苗和药物的产生和应用。针对兽医领域的这些变化，有效利用生物信息学知识对这些数据进行采集、存储、管理和应用就显得尤为重要。本次试验的研究对象是隐孢子虫(Cryptosporidium)流行病学数据，近几年隐孢子虫病作为一种重要的人兽共患肠道寄生虫病得到了兽医界各专家学者的广泛研究，对这些研究成果进行搜集、归整和应用将对隐孢子虫流行病学的进一步研究具有重要意义。另一方面，在当代社会，不同学科间的相互交叉和互相渗透共同促进了科学的进步。学科之间的交叉与融合已经成为当今社会科技发展的重点领域。地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)的空间分析应用已不仅仅局限于地学领域，现在也广泛应用于自然科学和社会科学的诸多领域。地理空间数据具有规模大、更新快等特点，如果可以有效地利用这些数据进行空间分析，并且能够从中获取有用的产品，这必将会给社会创造出更大的价值，也必将会更加有利于社会的发展。本次研究的目的是应用对隐孢子虫流行病学和地理信息系统交叉学科的研究，客观展现隐孢子虫在各宿主、各地区的感染情况，进而分析隐孢子虫流行病学发展规律和发展趋势。因此，本次研究成果是对隐孢子虫流行病学研究的一次总结，同时也对隐孢子虫流行病学未来的研究方向具有指导意义。2隐孢子虫简介隐孢子虫病是由隐孢子虫(Cryptosporidium)引起的，隐孢子虫属于原生动物亚界(Subkingdomprotozoa)、顶复（器）门(Apicomplexa)、孢子虫纲(Sporrozoa)、球虫亚纲(Coccidian)、真球虫目(Eucoccida)、艾美球虫亚目(Eimerina)、隐孢子科(Cryptosporidiidea)、隐孢子虫属(Cryptosporidium)[1]。隐孢子虫病在临床上以宿主不同程度的腹泻为主要特征。1907年捷克著名寄生虫学家Tyzzer[2]在实验小鼠胃内首次发现，并对其描述命名。随后，隐孢子虫的感染陆续在多种动物体内被检测到，其可以广泛寄生于哺乳类、禽类、两栖类和鱼类的消化器官中，可以引起各种动物不同程度的腹泻，严重者可导致动物死亡。隐孢子虫病已经成为一种非常重要的人兽共患肠道疾病。2.1隐孢子虫分类迄今为止，隐孢子虫有效种已达35种，有超过60种基因型[3,4]。其中感染牛的隐孢子虫种类主要包括微小隐孢子虫(C.parvum)、安氏隐孢子虫(C.andersoni)、牛隐孢子虫(C.bovis)和芮氏隐孢子虫(C.ryanae)。除此之外，也有一些其它的隐孢子虫种在牛中被检测出来，例4 如：鼠隐孢子虫(C.muris)、猫隐孢子虫(C.felis)、人隐孢子虫(C.hominis)、猪隐孢子虫(C.suis)、肖氏隐孢子虫(C.xiaoi)、泛在隐孢子虫(C.ubiquitum)、火鸡隐孢子虫(C.meleagridis)、蛇隐孢子虫(C.serpentis)[5-8]。感染人的隐孢子虫种类主要有人隐孢子虫(C.hominis)、微小隐孢子虫(C.parvum)、火鸡隐孢子虫(C.meleagridis)和猫隐孢子虫(C.felis)[9-12]。此外也有一些其它隐孢子虫种可以感染人，例如：泛在隐孢子虫(C.ubiquitum)、鼠隐孢子虫(C.muris)、犬隐孢子虫(C.canis)等。2.2隐孢子虫生活史通常情况下，隐孢子虫的所有发育阶段可以在单一宿主内完成。在孢子化卵囊阶段，形成四个具有感染性的子孢子，卵囊由受感染的宿主排出[13]。当卵囊被合适的宿主摄入后，具有感染性的子孢子就会在消化道内被释放出来[13,14]，这个阶段被称为脱囊阶段。子孢子侵入宿主上皮细胞内，在细胞内隐孢子虫将会经历无性增殖阶段，此阶段为裂殖生殖阶段，可以产生第一代裂殖体和第二代裂殖体[15]。第一代裂殖体是由滋养体在纳虫空泡中经过多次有丝分裂而形成的。当第一代裂殖子释放之后重新感染宿主细胞，此时形成的滋养体就会形成第二代裂殖体。接下来是配子生殖发育阶段，隐孢子虫进入有性繁殖阶段，由第二代裂殖子形成大小配子体，当大小配子体结合之后，就会形成卵囊。当卵囊成熟以后会形成两种类型，分别是薄壁卵囊和厚壁卵囊，厚壁卵囊随着宿主粪便排出继续感染新的宿主，薄壁卵囊内的子孢子在肠腔内逸出，直接入侵肠上皮细胞进行自体感染。隐孢子虫可以通过粪-口传播，也可通过直接接触或者摄入受污染的食物或水进行传播[16]。3全球牛源隐孢子虫流行病学研究现状3.1全球牛源隐孢子虫分布牛源隐孢子虫的分布呈全球性，在亚洲、非洲、欧洲等国家和地区均有发现。1971年美国学者Pancier等首次报道了犊牛感染隐孢子虫，随后在英国、澳大利亚、加拿大、匈牙利、丹麦、比利时、法国、德国、日本等国家也先后检测到牛源隐孢子虫，并认为隐孢子虫是引起犊牛腹泻的主要病因之一[17]。1985年周圣文等[18]首次在国内报道了牛感染隐孢子虫。目前在我国安徽、青海、甘肃、陕西、广东、河南等多个省、市、自治区均检测到牛感染隐孢子虫。3.2全球牛源隐孢子虫感染情况牛源隐孢子虫病的流行非常广泛，基本上不受季节和地域的限制。在不同地区，隐孢子虫感染率也不相同，存在着明显的地区差异。从国外调查数据来看，在大洋洲，2016年澳大利亚报道的奶牛隐孢子虫感染率为7.04%[19]，2015年新西兰报道的奶牛隐孢子虫感染率为12.31%[20]；在欧洲，2015年西班牙报道的奶牛隐孢子虫感染率为12.4%[21]，2014年英国报道的奶牛隐孢子虫感染率为10.2%[22]；在美洲，1987年美国报道的奶牛隐孢子虫感染率为21.05%[23]，2014年巴西报道的奶牛隐孢子虫感染率为19.6%[24]；在非洲，2016年肯尼亚报道的奶牛隐孢子虫感染率为13.6%[25]，2016年埃塞俄比亚报道的奶牛隐孢子虫感染率为5 15.8%[26]；在亚洲，2016年印度报道的奶牛隐孢子虫感染率为26.15%[27]，同样也是2016年伊朗报道的奶牛隐孢子虫感染率为9.07%[28]。3.3全球牛源隐孢子虫流行季节通常情况下认为隐孢子虫病的发生与传播与温度和湿度等季节气候特征有关，隐孢子虫通常是粪—口途径传播，当含有卵囊的粪便被排出体外后，如果这些粪便污染了水源或者饲料，就会引起该病的发生，但是在不同地区牛隐孢子虫病的高发期也是不尽相同。隐孢子虫通常非常容易感染幼龄牛，但是伴随着犊牛年龄的增长，牛的免疫功能也会逐渐增强，这时的感染率和感染强度将会逐渐降低。该病具有一定的潜伏期，通常情况下认为是2-8天。排出卵囊的持续时间为2-14天不等。排出的卵囊具有感染性。Mi等[29]对青海省牛隐孢子虫的研究报告显示，牛隐孢子虫患病率最高的季节在春季，感染率为28.4%，其次为夏季和冬季，感染率分别为20.9%和17.5%。但Wade等认为，本病的发生没有明显的季节性[30]。流行病学与很多因素有关，比如降水、温度、湿度，以及牲畜所处的海拔高度、当地的气候，除此之外还有场舍的管理制度和生产条件，因此在不同地域的不同季节的流行病学动态变化也不尽相同，但是在特定的条件下也是有一定参考价值的。3.4全球牛隐孢子虫各基因型和基因亚型的分布通常情况下，感染牛的隐孢子虫种类有以下几种：微小隐孢子虫(C.parvum)、安氏隐孢子虫(C.andersoni)、牛隐孢子虫(C.bovis)和芮氏隐孢子虫(C.ryanae)。此外，也有一些其他的隐孢子虫种类在牛体内被检测出来。在国内报道的奶牛源隐孢子虫中，基因亚型A4A4A4A1、A1A4A4A1、IIdA15G1、IIdA19G1、IIdA14G1和IIIeA22G2R1均已被检测出来。而且IIdA15G1是C.parvum感染的主要基因亚型；A1A4A4A1是C.andersoni感染的主要基因亚型。在国外，Nolan等报道的在大洋洲的澳大利亚感染的隐孢子虫为C.parvum，而C.parvum感染的基因亚型和感染情况分别为IIaA16G3R1(n=7)，IIaA17G2R1(1)，IIaA18G2R1a(2)，IIaA18G2R1b(1)，IIaA18G4R1(1)，IIaA19G3R1a(80)，IIaA19G3R1b(1)，IIaA20G2R1(9)，IIaA20G3R1(1)，IIaA20G4R1(9)，IIaA21G3R1(1)，IIaA23G3R1(9)[31]。Smith等报道的在欧洲的英国感染的隐孢子虫为C.parvum、C.andersoni和C.bovis。其中只有C.parvum的部分基因亚型被鉴定出来，感染情况分别为IIaA17G1R1(10)、IIaA15G2R1((3)[32]。4我国隐孢子虫流行病学研究现状4.1我国隐孢子虫分布隐孢子虫在我国的研究已经具有多年历史，早在1985年周圣文[33]等在哈尔滨、齐齐哈尔等地发现了牛感染隐孢子虫，这是在我国的第一例关于此病的报道。之后，关于此病的发现与调查逐渐地扩大到中国的绝大部分省份和地区。东北地区，1992年在吉林长春，张西臣等发现了家兔感染隐孢子虫[34]；同年，在辽宁盘山县，张鹏余等发现有下痢症状的鸡感染隐孢子虫[35]。6 西北地区，1995年在新疆维吾尔自治区，王前江等发现了幼儿感染隐孢子虫[36]；1989年在青海西宁，陈刚等发现了奶牛感染隐孢子虫[37]。华北地区，1989年在北京地区，蒋金书等发现了牛感染隐孢子虫[38]；1994年在河北省，苗章发等第一次发现婴幼儿感染隐孢子虫的病例[39]。华东地区，1991年在上海地区，陈克强等首次发现了奶牛感染隐孢子虫[40]。1987年在江苏南京，韩范等首次报道了我国第一例人的隐孢子虫感染[41]。中南地区，1991年在河南省郑州市，李祥瑞等首次报道了鸡感染隐孢子虫[42]；2007年在湖北省十堰市，朱名胜等首次报道了幼儿园儿童感染隐孢子虫的病例[43]。西南地区，1989年蒋锡仕等首次报道了川西北草地牦牛感染隐孢子虫[44]；1990年在云南昆明，左仰贤等首次报道了腹泻病人的隐孢子虫感染病例[45]。4.2我国隐孢子虫不同宿主感染情况1987年韩范等在南京首次发现国内人的隐孢子虫感染病例[41]。当免疫正常的人感染隐孢子虫后通常呈自限性腹泻，但是当免疫缺陷者感染隐孢子虫后通常可引起严重的慢性腹泻甚至死亡。经过多年的隐孢子虫流行病学研究得出不仅在人、牛、猪、鸡、犬、兔中发现有隐孢子虫的感染，在其它宿主中也陆续发现了隐孢子虫的存在，2010年王小龙[46]等在安徽某动物园发现了长颈鹿、剑羚感染隐孢子虫；2008年Wang[47]等在河南郑州发现了梅花鹿感染隐孢子虫；2013年Liu[48]等在四川发现了大熊猫感染隐孢子虫的病例；2011年赵金凤[49]等在上海野生动物园发现了隐孢子虫感染五步蛇的病例；不仅在动物中发现了隐孢子虫的存在，1999年Hsu[50]等在台湾发现了水中隐孢子虫的存在；2006年耿艺介[51]等在蔬菜上发现了隐孢子虫卵囊的污染。隐孢子虫的感染已经涉及到人们生活的各个方面，并且具有人兽共患特点，因此应该加强对此病的监控和防范。5GIS简介地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)是一种专门用于输入、存储、检索、分析和输出空间信息的计算机系统。在有些领域，地理信息系统也被称为“地理信息科学”(GeographicInformationScience)或“地理信息服务”(GeographicInformationservice)。GIS系统是一种十分重要的空间信息系统，在当代社会，地理信息系统已经被广泛应用于与地理位置和空间分布相关的很多领域，如城市规划、环境检测、军事、测绘、森林防火、勘探、土地利用、资源评价与管理、交通运输、经济建设以及政府部门行政管理等诸多方面。GIS是一种基于计算机的工具，伴随着计算机科学的日益发展，GIS已经可以实现对空间信息的分析和处理。地图是具有独特视觉效果的工具，具有地理分析的功能，而数据库具有存储和处理数据的功能，GIS技术通过巧妙地把它们聚集在一起就可以实现对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析。近几年，随着与GIS系统相关的计算机软件和计算机硬件技术的快速发展、GIS所依赖的空间数据库和国家电子地图对公众的进一步开放都使得GIS在疫病控制和流行病学中的研究和应用成为现实[52]。7 5.1GIS数据的组织和管理空间数据是用来描述现实的目标，可以将数据统一化，借以表明物体的形状、大小以及位置和分布特征，因此空间数据可以反应事物的空间位置信息[53]。地图具有描述地球表面事物和存储空间信息的功能。传统的地图通常以纸质或者其他平面事物表达出来，如果一张地图上需要表达的内容太多时，还需要分成好几张。如果利用计算机技术来设计地图，那么就可以实现利用不同的图层来分别存储不同的空间信息的功能。地图计算机化的实现需要先对数据进行处理，然后通过图层把结果显示出来。空间数据的类型主要有两大类，分别是：栅格数据和矢量数据。栅格空间数据结构简单，有利于多种地图叠加分析，可以直接处理数字图像信息。但是栅格空间数据不仅占用的存储空间相对较大，而且空间位置精度较低。相反矢量空间数据虽然占用存储空间小，但是位置精度却比较高，不足之处就是矢量空间数据结构相对复杂，对多种地图叠加分析较困难。5.2GIS的功能GIS功能的核心部分是对空间数据的处理和分析，归纳起来，GIS的功能主要有以下几点：（1）数据采集。数据采集的方法主要是通过对现成的数字化数据、人工编码、数字化和扫描等方式进行；（2）数据整理。通过对数据进行核对、纠正和编辑，进而去掉转换中的错误数据；（3）数据融合。通过一系列的操作将数据转换成地理信息结构；（4）数据存储。通过合适的形式将数据存储于数据库中，以方便查询和分析；（5）空间与统计分析。对数据进行地理操作、转换和统计分析，这种分析包括空间检索、空间拓扑叠加分析和空间模拟分析，除此之外还有单层或多层分析等；（6）结果展示。将数据或图形通过多种形式输出，例如表格或地图等，特别是数据可以通过以地图为背景，然后在相应位置或相应区域通过多种方式进行展示，如散点、密度或者条形图等，使结果更加生动、直观。GIS通过其强大的数据处理能力、空间分析以及显示和模拟功能解决了疫病空间分布的可视化问题，也可以实现对疫病分布模式的探索和对疫病扩散/缩小的动态模拟功能。GIS的这些功能对疫病流行规律的揭示、疫病流行的预警预报、以及对疫病控制效果的评价等方面具有十分重要的作用和意义[54]。6GIS技术在流行病学中的研究现状6.1GIS在疫病研究中的应用简史人类对疾病与环境之间关系的研究起始于地形流行病学概念的提出。地形流行病学是一门专门研究疾病传播区域的学科，在地形流行病学理论提出之前，人们已经可以认识到植被和生态环境是一些特殊病原在自然条件下赖以生存的必要条件，人们可以通过利用地形来识别疾病危害的空间和时间分布。其中最主要的环境因素包括：海拔、温度、湿度和植被等，8 除了这些影响病原生存、发展、活动的因素之外，也包括病原的传播媒介、动物宿主以及这些动物与人之间的关系等。近代以来，随着计算机技术和遥感技术(remotesensingtechnology,RS)以及空间分析技术的迅速发展，研究者开始了一些基于GIS技术和RS技术在人类和动物疫病控制中的研究和应用。目前，GIS已经成为一些发达国家在处理人类和动物流行病学研究和疫病控制等方面必不可少的工具，在辅助决策中具有重大帮助作用。6.2GIS在流行病研究中的应用利用GIS系统强大的空间数据管理及分析功能，可以为流行病学研究提供有效的工具。目前GIS在流行病学中的应用可归纳为以下几个方面：（1）描述疾病的分布。利用GIS能够通过原始数据来创建相应的专题地图，通过专题地图可以及时、动态地反映疾病在某一地区的发生和发展趋势；（2）对疾病分布进行分析与预测。GIS可通过综合不同来源的数据进而进行叠加分析，其强大的空间分析功能不仅可以展示空间信息，而且可以令对结果的解释更为合理；（3）将经过GIS空间处理后的数据建立多元分析模型，可进行定量准确的评价。通过建立多元分析模型得出的结果更加科学合理，可解释性也是大大增强；（4）利用GIS还能够根据流行病学资料、环境因素来分析和预测疾病的发展趋势[55]。6.2.1疫病流行专题地图的绘制描述疾病分布的过程也就是对疾病分布情况进行制图的过程，进而实现对疾病流行情况的可视化。制图过程一般情况都比较简单，但是却是疾病监测过程中最主要的部分。疫病分布专题地图不但可以对疾病威胁的区域提供非常清楚的可视化显示，同时最重要的优势是可以实现观察疾病随时间扩散趋势的可视过程。疫病流行专题地图呈现方式可以是基于统计结果的区域式分布图，也可以是基于某个病例的简单点数据分布图。基于统计结果的区域式分布图一般是以行政区域划分，或者是将具有相同地理特征的区域进行划分。将不同区域范围内发生疾病的情况进行统计，然后再利用不同的颜色梯度来表示疾病分布的强度或密度。点数据是指对于疾病的发生，每个病例都有其空间的存在位置，在进行流行病学调查时，往往以该地理位置作为一个点来代表这个病例，进而就可以在地图上对该病例进行可视化的显示。6.2.2GIS技术在流行病学检测预警中的应用6.2.2.1莱姆病GIS最早的应用是在针对由蜱传播的莱姆病进行的流行病学研究。Glass[56]等研究人员利用GIS系统对美国马里兰州的莱姆病进行了研究。研究发现，53项环境变量中有11个变量与莱姆病有关，并且居住地距离森林越近危险性越大，不适合草本植物生长以及灌溉肥沃的9 土地是疾病发生的高危地区。其后的莱姆病地理分布情况也证实了该风险模型预测结果的有效性。6.2.2.2疟疾地理环境因素在疟疾流行病学研究中也颇受重视。1992年以色列以GIS为基础建立了全国疟疾监测系统[57]，该系统通过对当地按蚊繁殖点、按人群聚居点等与疟疾发生相关的流行病学资料进行统计而建立，此系统能够估计疟疾传播的风险，一旦有小范围的疟疾暴发，系统将立即分析并确定疟疾暴发地点以及可能的病原体来源，并且可以实现对疟疾传播趋势的预测。6.2.2.3肝吸虫和大片吸虫病埃塞俄比亚应用GIS预测系统监测肝吸虫和大片吸虫的分布、数量和适宜的生存环境。两种吸虫是埃塞俄比亚主要的畜牧业害虫。他们利用东非粮农组织(FAO)提供的基础资料分别对肝吸虫和大片吸虫的分布情况、数量以及适应其生存的温湿度并对其生长高峰期、衰亡期进行了分析处理，最终制成肝吸虫和大片吸虫流行情况示意图。结果提示，该系统可在由虫媒传染病的防治中得到应用[58]。6.2.2.4血吸虫病血吸虫病在全世界多个国家普遍流行，是一种严重危害人类健康的寄生虫病。在我国流行的主要是日本血吸虫病，钉螺是能供血吸虫毛蚴经过无性繁殖发育成尾蚴的中间宿主。因此日本血吸虫病的分布与钉螺特别是感染性钉螺的地理分布相一致。所以利用地理信息系统GIS和遥感技术RS的预测模型经过多层重叠分析，可以实现对疫区钉螺疫情的监测和血吸虫病流行病学研究，在钉螺分布规律的研究中有着良好的应用前景[59]。7展望隐孢子虫病是重要的人兽共患病，利用GIS技术对隐孢子虫流行病学发展趋势与多环境因素的相关分析进行研究，实现不同时间段、不同区域的隐孢子虫病的发展趋势和空间分布的预报和评估。从而为隐孢子虫的检测、饲养环境卫生资源的配置等提供强大的技术支持。基于此研究，也可以对其他流行病学研究提供有效的信息化工具和科学决策支持手段，并对疾病进行有效的预测和防控。10 11 第二部分基于GIS技术的奶牛隐孢子虫流行病学数据空间分析1引言隐孢子虫是一种重要的人兽共患肠道寄生性原虫，在全球范围内广泛传播，可以感染包括人在内的多种动物。奶牛作为一种重要的隐孢子虫感染宿主，也具有全球分布的特点，并且随着全球贸易的发展，从古至今一直在全球交流文化中扮演着重要的角色。本章节通过全球奶牛隐孢子虫流行病学数据结合GIS技术对奶牛隐孢子虫流行分布特点进行可视化处理，根据其分布特点探究其全球分布规律。2材料与方法2.1数据来源奶牛隐孢子虫流行病学数据来自于各专家学者基于对隐孢子虫流行病调查结果发表的论文。主要涉及两种语言的论文即中文和英文。对于中文文献，通过查询中国知网CNKI，关键词是隐孢子虫、奶牛。查找结果是截止到2016年12月31号出版文献，共搜集到1737篇文献。对于英文文献，采用的方法是利用EndNote强大的在线搜索模式进行搜索，由于这种单一方法存在遗漏数据现象，故又添加了方法二WebofScience网页导入进行搜索，故英文文献搜集数据库主要是PubMed和WebofScience两种，关键词是Cryptosporidium，cow，cattleorcalves。查找结果是截止到2016年12月31日出版文献，共搜集到2346篇文献。2.2数据处理对于中文文献利用中国知网CNKI搜索出文献以后，导出.txt格式，然后导入到EndNote进行筛选。通过逐个查阅题目和摘要排除1612篇，剩余有潜在可能涉及奶牛隐孢子虫感染率文献125篇，最后通过查阅全文排除50篇，最终符合入选标准的中文文章75篇。具体过程如图2-1所示：中国知网CNKI搜索文献1737篇通过查阅题目和摘要排除1612篇有潜在可能涉及奶牛隐孢子虫感染率125篇通过查阅全文排除50篇符合入选标准75篇图2-1全球奶牛隐孢子虫中文文献收集数据过程Fig.2-1ChineseliteraturecollectiondataprocessofdairycattleinfectedwithCryptosporidium12 英文文献采用了同样的数据筛选过程，在此需要说明的是由于采用了两种搜索方法，所以在EndNote在线搜索和WebofScience网页导入之后首先需要去掉重复文献，去重之后剩余了2346篇，之后通过查阅题目和摘要排除1857篇，剩余有潜在可能涉及奶牛隐孢子虫感染率489篇，之后由于未下载到全文108篇和通过查阅全文排除163篇，最终符合入选标准的英文文章218篇。具体过程如图2-2所示：EndNote在线搜索和网页导入去重剩余2346篇通过查阅题目和摘要排除1857篇有潜在可能涉及奶牛隐孢子虫感染率489篇未下载到全通过查阅全文文108篇排除163篇符合入选标准218篇图2-2全球奶牛隐孢子虫英文文献收集数据过程Fig.2-2EnglishliteraturecollectiondataprocessofdairycattleinfectedwithCryptosporidium这里的入选标准指的是在文献中涉及到奶牛和隐孢子虫，并且在文章中统计出了隐孢子虫在奶牛的感染情况。对于符合入选标准的文章，逐个统计出采样时间、采样地点、隐孢子虫感染率、隐孢子虫感染情况等有用信息。由于是第一次统计，以防误差，以上所有数据都是由两人单独完成再进行核对。2.3空间定位与表达将各采样地点标记经纬度。经纬度通过Google高清卫星在线地图进行查询，对于文章中有具体采样地点的则查询其采样地点经纬度；对于文章中采样地点只介绍到省份的，则采用其省份的省会城市经纬度坐标；对于在同一篇文章中涉及到多个地点，但是每个地点因为样本量、阳性样本量以及感染率未记录清楚的，则按照其中某个具有代表性的城市的经纬度进行记录。GIS制图。制图采用制图软件ArcGISforDesktop10.2汉化包结合QGIS进行。运用GIS技术，将全球范围内奶牛隐孢子虫流行情况进行空间定位与表达。3结果与分析3.1描述性统计分析3.1.1全球奶牛隐孢子虫流行病学年度文章发表情况统计通过查阅文献和统计数据，全球奶牛隐孢子虫流行病学年度文章发表情况如图2-3所示：13 篇35文章数量302520151050年图2-3全球奶牛隐孢子虫流行病学年度文章发表情况Fig.2-3AnnualarticlepublicationofepidemiologydairycattleinfectedwithCryptosporidium由图2-3可以看出，对隐孢子虫进行大规模的流行病学调查已经经历了将近35年的时间，最初的二十年时间，对隐孢子虫的研究一直处于不愠不火的状态，在此期间，在全球范围内经历了几次大规模的奶牛隐孢子虫调查，分别在1992年和1998年附近几年，在开始的很长一段时间，最常用的隐孢子虫检测方法是对隐孢子虫进行染色然后镜检观察，常用的染色方法有吉姆萨染色、番红－次甲基蓝染色、改良抗酸染色等[60]。之后的一段时间，伴随着现代生物技术的快速发展，兽医界各专家学者在奶牛隐孢子虫流行病学研究中做出了重大贡献。在此阶段对隐孢子虫的检测方法也是更加成熟、更加精确。蒋早立、黄松如最早开始了对隐孢子虫的免疫学诊断[61]。随后陈家旭通过特异性聚合酶链反应(PCR)检测了微小隐孢子虫[62]。梁俊文、黄克和对隐孢子虫的诊断做了较全面的综述，以免疫荧光试验、酶联免疫吸附试验、免疫组织化学技术、免疫印迹技术和流式细胞术为主的免疫学诊断方法具有操作性强、稳定性好等特点，而特异性聚合酶链反应(PCR)检测方法的建立使得隐孢子虫病的检测具有了更高敏感性、更好特异性的特点[63]。科研水平的进步、检测技术的成熟，再加上全球生产力的快速发展，人们生活水平的日渐提高，畜牧行业也日渐壮大。这时候大规模养殖渐渐兴起也是导致近十年兽医界各专家学者对奶牛隐孢子虫流行病学研究热潮的重要原因。3.1.2各大洲奶牛隐孢子虫流行病学文章发表情况统计通过查阅文献和统计数据，全球奶牛隐孢子虫流行病学年度文章发表情况如图2-4所示：14 篇16014012079100英文文献80中文文献604072474820341000210亚洲非洲欧洲美洲大洋洲图2-4全球奶牛隐孢子虫流行病学各大洲文章发表情况Fig.2-4ArticlepublicationofepidemiologydairycattleinfectedwithCryptosporidium由图2-4可以看出对于全球奶牛隐孢子虫流行病学的调查，亚洲最多，其次是美洲和欧洲。分析原因，一方面是因为本次对于文献的搜索工作只进行了两种语言，分别是中文和英文，因此对于其他各大洲的奶牛隐孢子虫流行病学调查数据存在片面性，并不能完全概括全球各大洲的奶牛隐孢子虫流行病学数据。另一方面，对奶牛隐孢子虫流行病学调查，有两个信息至关重要，第一是研究技术，即该国的科研水平，欧美国家具有先进的科研水平，掌握国际先进研究技术，对于奶牛隐孢子虫流行病学的研究无论从历史上还是从现代研究科技的深度和广度上都处于领先水平。第二是畜牧业规模，亚洲的印度以及大洋洲的新西兰都是养牛大国，另外我国幅员辽阔，孕育着丰富的生物资源，也是历史悠久的农业大国。以上这些原因都是导致对于全球奶牛隐孢子虫流行病学的调查亚洲最多，其次美洲和欧洲的重要因素。3.1.3各洲奶牛隐孢子虫感染率情况通过查阅文献和统计数据，各洲奶牛隐孢子虫感染率统计情况如图2-5所示：经过统计数据得出：全球奶牛隐孢子虫感染情况为17.55%(19278/109841)，由图2-5可以看出，美洲奶牛隐孢子虫感染率最高，整体感染情况为28.50%(3674/12892)，其次是欧洲，奶牛隐孢子虫整体感染情况为20.70%(5078/24535)，接下来是大洋洲和非洲，奶牛隐孢子虫整体感染情况分别为大洋洲20.15%(454/2253)，非洲16.69%(2063/12360)，亚洲奶牛隐孢子虫感染情况最低，感染率为13.86%(8009/57801)。15 30.00%28.50%25.00%20.70%20.15%20.00%感染率16.69%15.00%13.86%10.00%5.00%0.00%亚洲欧洲美洲非洲大洋洲图2-5全球奶牛隐孢子虫各洲感染率统计情况Fig.2-5AnnualinfectionratestatisticsofdairycattleinfectedwithCryptosporidium各洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计分别如下：3.1.3.1亚洲50.00%45.00%40.00%35.00%感染率30.00%25.00%20.00%15.00%10.00%5.00%0.00%年图2-6亚洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计Fig.2-6AnnualinfectionratestatisticsofdairycattleinfectedwithCryptosporidiuminAsia亚洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计如图2-6所示，由图2-6可以看出在2000年以前，由于畜牧行业欠发达，以及隐孢子虫检测技术的限制，对于奶牛隐孢子流行病学的调查情况也是处于不稳定的状态。近几年随着奶牛养殖规模的不断壮大，隐孢子虫检测技术以及实验过程的更加规范化要求，奶牛隐孢子虫感染情况基本趋于稳定，每年奶牛隐孢子虫检测感染率情况基本上维持在13.86%左右。16 3.1.3.2其他各洲因统计其他各洲奶牛隐孢子虫文章有限，因此并不能完全代表当地奶牛隐孢子虫感染情况，这里仅对统计出的数据结果进行图表展示，如图2-7、2-8、2-9和2-10所示：70.00%60.00%感染率50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%年图2-7欧洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计Fig.2-7AnnualinfectionratestatisticsofdairycattleinfectedwithCryptosporidiuminEurope70.00%60.00%感染率50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%年图2-8美洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计Fig.2-8AnnualinfectionratestatisticsofdairycattleinfectedwithCryptosporidiuminAmerica17 35.00%感染率30.00%25.00%20.00%15.00%10.00%5.00%0.00%年图2-9非洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计Fig.2-9AnnualinfectionratestatisticsofdairycattleinfectedwithCryptosporidiuminAfrica45.00%40.00%35.00%感染率30.00%25.00%20.00%15.00%10.00%5.00%0.00%20082011201220152016年图2-10大洋洲奶牛隐孢子虫年度感染情况统计Fig.2-10AnnualinfectionratestatisticsofdairycattleinfectedwithCryptosporidiuminOceania3.2空间定位与表达疾病的空间定位与表达主要是通过直观的专题地图来体现出来，通过专题地图可以直观地显示疾病发生的时间和地点等时空分布特征。3.2.1点数据制图3.2.1.1全球奶牛隐孢子虫采样点地图点数据制图内容之一就是利用大小相同、形状一致的点来表示疾病的分布范围、分布数量。根据点的疏密程度也可以看出疾病发生的密度，进而判断疾病发生的严重程度。通过将18 搜集的所有数据的地点标记经纬度，然后结合全球地图，通过GIS工具进行两个图层重叠得出全球奶牛隐孢子虫采样点地图。如图2-11所示，从地图中红点的分布情况可以看出科研工作者对奶牛隐孢子虫的样品采集地点以及采集频率情况。由图中可以看出在亚欧大陆板块呈现出对奶牛隐孢子虫的高频率调查，从侧面也可以反映出奶牛隐孢子虫的感染情况。图2-11全球奶牛隐孢子虫采样点地图Fig.2-11SamplelocationmapofdairycattleinfectedwithCryptosporidium3.2.1.2全球奶牛隐孢子虫感染率地图数据制图另一个重要内容就是利用大小不同的点来分别表示疾病发生的不同严重程度，结合点的疏密程度同样也可以看出疾病发生的密度。通过将搜集的数据进行处理，按照感染率的大小标记显示地图上点的大小得出全球奶牛隐孢子虫感染率地图。如图2-12所示，由图2-12可以看出，在欧洲和美洲进行的奶牛隐孢子虫流行病学调查在各个采样点整体呈现了较高的感染率。在非洲和大洋洲虽然感染率较高，但是采样点比较少，并不具有整体代表性，在亚洲，从图中看出点相对较小，结合其采样点较多，可以整体判断在亚洲的奶牛隐孢子虫感染率较低。3.2.1.3全球奶牛隐孢子虫各基因型感染情况地图通过查阅文献和统计数据，将搜集的奶牛感染的隐孢子虫各基因型进行分类，并结合其感染率的大小得出全球奶牛隐孢子虫各基因型感染情况。如图2-13所示，从图2-13可以看出，感染牛的隐孢子虫种类主要包括C.parvum、C.andersoni、C.bovis和C.ryanae，在目前搜集的数据中，C.parvum在感染类型中占据绝对优势，在各大洲均有分布，以欧洲居多。19 C.parvum在各大洲的感染率也相对较高，其次是C.andersoni和C.bovis，在各大洲也是均有分布。C.ryanae无论在感染区域还是在感染程度上均处于较低地位，仅在美洲、欧洲和亚洲部分地区出现，并且感染程度相对较低。图2-12全球奶牛隐孢子虫感染率地图Fig.2-12InfectionratemapofdairycattleinfectedwithCryptosporidium图2-13全球奶牛隐孢子虫各基因型感染情况地图Fig.2-13GenotypicinfectionmapofdairycattleinfectedwithCryptosporidium20 4结论与讨论4.1本章小结通过统计全球奶牛隐孢子虫流行病学年度文章发表情况得出在全球范围内对隐孢子虫进行大规模的流行病学调查已经经历了将近35年的时间，在最初的二十年，关于隐孢子虫的研究一直处于不愠不火的状态，大约在1992年和1998年，对奶牛隐孢子虫在全球范围内经历了两次大规模的调查。最近的十几年，伴随着现代生物技术的快速发展，隐孢子虫的检测方法更加成熟、更加精确，对奶牛隐孢子虫调查的深度和广度也逐渐增加。本次数据的统计进行了两种语言，分别是中文和英文。通过对全球奶牛隐孢子虫流行病学的调查数据分析得出，在全球范围内，亚洲是进行奶牛隐孢子虫流行病学调查工作最多的地区，其次是美洲和欧洲。通过统计全球奶牛隐孢子虫流行病学数据得出在全球范围内奶牛隐孢子虫整体感染率为17.55%(19278/109841)，其中美洲奶牛隐孢子虫感染率最高，感染率为28.50%(3674/12892)，其次是欧洲，奶牛隐孢子虫感染率为20.70%(5078/24535)，接下来是大洋洲和非洲，奶牛隐孢子虫感染率分别为大洋洲20.15%(454/2253)，非洲16.69%(2063/12360)，亚洲奶牛隐孢子虫感染率最低，其感染率为13.86%(8009/57801)。通过对全球奶牛隐孢子虫流行病学数据进行可视化处理得出在亚欧大陆板块呈现出对奶牛隐孢子虫的高频率调查，从侧面也可以反映出奶牛隐孢子虫的感染程度。结合全球奶牛隐孢子虫采样点地图和全球奶牛隐孢子虫感染率地图也可以判断出在本项工作中涉及到的全球六大洲中，均有对奶牛感染隐孢子虫的报道，因此，奶牛源隐孢子虫的分布范围非常广泛，不受地域的限制。从感染率来看，美洲感染率最高，尤其是北美，其次是欧洲和大洋洲，亚洲感染率最低，因此，奶牛隐孢子虫在感染率上存在差异。从图中可以看出感染率较高的地区均处于亚热带气候，北美的东部沿海地区属于温带大陆性湿润气候，欧洲大部分地区和大洋洲东南部地区属于温带海洋性气候，受这些气候的影响，隐孢子虫的感染率也普遍偏高，而在各洲赤道两侧的热带气候感染率较低，因此奶牛隐孢子虫的感染与温和的气候有密切关系，而气候的成因与影响温度和湿度的多种地理环境如纬度、洋流、风带、地形等密切相关，因此具体影响隐孢子虫感染率的因素有待进一步探究。通过全球奶牛隐孢子虫各基因型感染情况地图可以得出C.parvum无论在感染地区还是感染率上均占据绝对优势，其次是C.andersoni和C.bovis。另外在感染率较高的北美东部沿海地区、亚欧大陆的大部分地区呈现隐孢子虫种类较高的分化，这可能与温和的气候有密切关系。4.2本章讨论本章节系统性搜集、汇总和统计了关于全球奶牛隐孢子虫的流行病学数据，在此项工作之前，还没有类似基于全球范围隐孢子虫单一宿主感染情况的总结，隐孢子虫流行病学文献更多总结的是一定范围隐孢子虫感染的多种宿主，虽然范围较广，但是缺乏针对性，相比较21 Wang[64]等2017年报道的关于过去三十年中国地区牛源隐孢子虫的综述，在宿主和地区稍有所差异，但其报道的牛隐孢子虫感染率为14.50%(5265/36316)，与本文中亚洲地区奶牛隐孢子虫感染率13.86%(8009/57801)基本一致。另一方面，本文结合GIS技术对全球奶牛隐孢子虫的流行病学数据做了可视化处理，这是GIS技术在隐孢子虫流行病学的首次运用。在本项工作中，应用数据统计分析方法，创新性地以专题地图的形式，综合使用形象、直观的地图、统计图表等表达方式，多形式、多视角、多层次地呈现了奶牛源隐孢子虫在全球范围的分布特征。国外有很多关于GIS技术在寄生虫病方面的运用，例如，Mandal等[65]根据内脏利什曼病（黑热病）的流行数据结合GIS技术描绘了内脏利什曼病每年的感染区域，并用不同的色级标记了该病的不同严重程度，根据所描绘出的内脏利什曼病每年的发病范围推断出该病倾向于发生在前一年流行乡村的外围地区，这项发现有利于通过在高流行地区设计和实施控制策略从而实现在印度地区对该病的清除。另外也有Ohrt[66]等报道的通过使用GIS软件制作详细的疟疾案例家庭地图，通过制成的专题地图可以直观地看出案例家庭的所在位置，从而实现对疟疾的评估和监视。在本项工作中利用GIS软件直观显示了奶牛源隐孢子虫在全球的分布和在不同地区的感染情况，对进一步研究隐孢子虫的传播规律和影响因素具有重大意义，同时也可以为广大专家学者针对奶牛隐孢子虫的调查工作提供参考。但是，奶牛源隐孢子虫呈全球性分布，本文只针对中文和英文的文献数据进行搜集，得出的结论存在片面性。此外，因为搜集的数据较少，所以并不能全面代表全球奶牛隐孢子虫的发生和传播规律，因此更多、更广泛的关于奶牛源隐孢子虫流行病学的统计工作有待进一步进行。22 23 第三部分基于GIS技术的中国地区隐孢子虫流行病学数据空间分析1引言我国幅员辽阔，拥有丰富的物种资源和地貌特征，在中国地区对于隐孢子虫流行病学的调查工作也具有多年的历史，并且通过搜集中文和英文文献来探究关于在国内隐孢子感染情况也会更加全面。本章节通过搜集中国范围内隐孢子虫流行病学数据结合GIS技术对中国地区隐孢子虫分布特点进行可视化处理，根据其分布特点探究其在中国范围内各宿主间的流行分布规律。2材料与方法2.1数据来源中国地区隐孢子虫流行病学数据来自于各专家学者基于对中国地区隐孢子虫流行病调查结果发表的论文。此部分和之前论述的一样，本次搜集数据同样也是涉及两种语言的论文即中文和英文。对于中文文献，通过查询中国知网CNKI，关键词是隐孢子虫。查找结果是截止到2017年12月29日出版文献，共搜集到2372篇文献。对于英文文献，也是采用两种方法即利用EndNote在线搜索模式和WebofScience网页导入进行搜索，关键词是Cryptosporidium，China。查找结果是截止到2017年12月31日出版文献，共搜集到422篇文献。2.2数据处理此阶段也是采用了和第二部分2.2数据处理中相同的处理过程。对于中文文献利用中国知网CNKI搜索出文献以后，导出.txt格式，然后导入到EndNote进行筛选。通过逐个查阅题目和摘要排除1537篇，剩余有潜在可能涉及中国地区隐孢子虫感染率的文献835篇，最后通过逐个查阅全文排除364篇，最终剩余符合入选标准的中文文章471篇。具体过程如图3-1所示：中国知网CNKI搜索文献2372篇通过查阅题目和摘要排除1537篇有潜在可能涉及中国地区隐孢子虫感染率835篇通过查阅全文排除364篇符合入选标准471篇图3-1中国地区隐孢子虫中文文献收集数据过程Fig.3-1ChineseliteraturecollectiondataprocessofCryptosporidiuminChina24 英文文献也是采用了同样的数据筛选过程，由于采用了两种搜索方法，所以在EndNote在线搜索和WebofScience网页导入之后首先需要去掉重复文献，去重之后剩余了422篇文献，之后通过查阅题目和摘要排除179篇文献，剩余有潜在可能涉及中国地区隐孢子虫感染率文献243篇，之后因未下载到全文文献导致数据不全排除21篇，再通过查阅全文排除101篇，最终符合入选标准的英文文章121篇。具体过程如图3-2所示：EndNote在线搜索和网页导入去重剩余422篇通过查阅题目和摘要排除179篇有潜在可能涉及中国地区隐孢子虫感染率243篇未下载到全通过查阅全文文21篇排除101篇符合入选标准121篇图3-2中国地区隐孢子虫英文文献收集数据过程Fig.3-2EnglishliteraturecollectiondataprocessofCryptosporidiuminChina这里的入选标准指的是在文献中涉及到中国地区和隐孢子虫，并且在文章中统计出了隐孢子虫在各个宿主的感染情况。对于符合入选标准的文章，逐个统计出采样时间、采样地点、隐孢子虫感染率、隐孢子虫感染情况等有用信息。2.3空间定位与表达将各采样地点标记经纬度。经纬度通过Google高清卫星在线地图进行查询，对于文章中有具体采样地点的则查询其采样地点经纬度；对于文章中采样地点只介绍到省份的，则采用其省份的省会城市经纬度坐标；对于在同一篇文章中涉及到多个地点，但是每个地点因为样本量、阳性样本量以及感染率未记录清楚的，则按照其中某个具有代表性的城市的经纬度进行记录。GIS制图。制图采用制图软件ArcGISforDesktop10.2汉化包结合QGIS进行。运用GIS技术，将中国地区隐孢子虫流行情况进行空间定位与表达。3结果与分析3.1描述性统计分析3.1.1中国地区隐孢子虫流行病学年度文章发表情况统计通过查阅文献和统计数据，中国地区隐孢子虫流行病学年度文章发表情况如图3-3所示：25 50篇45文章数量4035302520151050年图3-3中国地区隐孢子虫流行病学年度文章发表情况统计Fig.3-3AnnualarticlepublicationofCryptosporidiumepidemiologyinChina由图3-3可以看出，在我国对隐孢子虫进行大规模的流行病学调查已经经历了将近35年的时间，和全球对于奶牛隐孢子虫的调查类似，在最初的二十年时间里，对隐孢子虫的研究一直处于不愠不火的状态，同样相类似的是在1992年附近对隐孢子虫出现了大规模的调查和研究，隐孢子虫流行病学年度数据研究高达24例。同样相类似的是随着科研水平的进步、检测技术的成熟，再加上全球生产力水平的快速发展，人们生活水平的日渐提高，畜牧行业也日渐壮大。在全球对于奶牛隐孢子虫流行病学科研大氛围下，近十年，我国科学界各位专家学者也对隐孢子虫流行病学出现研究热潮。对于隐孢子虫流行病学年度数据研究也是高达29例/年。3.1.2我国各省对隐孢子虫流行病学调查数据年度统计通过查阅文献和统计数据，我国各省对隐孢子虫流行病学调查数据年度统计情况如图3-4所示：250个222200150研究数据1006965626150109887322110河南安徽广东江苏上海青海山东四川广西黑龙江陕西云南湖南浙江北京吉林内蒙古重庆福建湖北甘肃新疆贵州天津宁夏河北辽宁西藏江西山西台湾澳门海南图3-4我国各省对隐孢子虫流行病学调查数据年度统计Fig.3-4AnnualstatisticsofCryptosporidiumepidemiologyinChineseprovinces26 由图3-4可以看出，在我国，对于隐孢子虫流行病学的调查，河南省处于绝对优势地位，其次是安徽省、广东省和江苏省。在近35年的研究中，河南省地区对于隐孢子虫流行病学的研究总计达222例，安徽省、广东省和江苏省对于隐孢子虫流行病学的研究总计分别为69、65和62例，基本上相差不大。对于隐孢子虫流行病学研究比较少的省份分别为宁夏回族自治区、河北省、辽宁省、西藏自治区、江西省、陕西省、台湾省、澳门特别行政区和海南省，对隐孢子虫流行病学的调查研究数据都均在10例以下。3.1.3我国隐孢子虫感染宿主统计情况通过查阅文献和统计数据，我国隐孢子虫感染宿主统计情况如图3-5所示：468116单位：个哺乳动物禽类爬行类其他733图3-5我国隐孢子虫感染宿主统计情况Fig.3-5HostStatisticsofCryptosporidiumInfectioninChina由图3-5可以看出，在我国，感染隐孢子虫的宿主主要有哺乳动物、禽类和爬行类，此外，在新疆维吾尔自治区[67]、天津[68]、上海[69]、江苏[70]、黑龙江[71]、广东[72]等地的生活污水或者原水中均也检测到隐孢子虫的感染。3.1.3.1隐孢子虫感染的哺乳动物在隐孢子虫感染的哺乳动物中，分别有灵长目、偶蹄目、奇蹄目、食肉目、兔形目以及啮齿目，经过统计数据显示在我国对于这些宿主的调查次数分别为249次、390次、5次、29次、29次和31次。具体情况如图3-6所示。在隐孢子虫感染的哺乳动物类灵长目中，我国调查比较多的是人，对于人的隐孢子虫流行病学调查总计242次，平均感染率为3.28%(6838/208194)，如图3-7所示，在调查的感染人群中腹泻病人、儿童、艾滋病病人均是隐孢子虫感染的高发人群。对于腹泻病人的隐孢子虫流行病学调查次数总计117次，平均感染率为2.59%(1631/63061)，对于儿童的隐孢子虫流行病学调查次数总计76次，平均感染率为2.29%(1998/87057)，对于艾滋病病人的隐孢子虫流行病学调查次数总计28次，平均感染率为9.35%(561/6000)，由此可见，对于艾滋病病人，隐孢子虫的防范还是至关重要的。在非人灵长目类，对于隐孢子虫流行病学调查总计727 次，隐孢子虫平均感染率为9.79%(76/776)。非人灵长类对隐孢子虫的感染明显高于隐孢子虫在人群的感染。31529单位：个29灵长目249偶蹄目奇蹄目食肉目兔形目啮齿目390图3-6我国隐孢子虫感染的哺乳动物统计情况Fig.3-6StatisticsonmammalsinfectedbyCryptosporidiuminChina12.00%9.79%10.00%9.35%8.00%6.00%感染率4.00%2.59%2.29%2.00%0.00%腹泻病人儿童艾滋病病人非人灵长目类图3-7我国隐孢子虫对于灵长目类感染情况Fig.3-7StatisticsonprimateinfectedbyCryptosporidiuminChina在隐孢子虫感染的哺乳动物类偶蹄目中，我国地区调查比较多的是牛、羊、猪三类。具体感染情况如图3-8所示。从调查数据中得出，对于牛的隐孢子虫流行病学调查总次数高达238次，基本上等于在哺乳动物灵长目类中对于人的调查，但是牛的隐孢子虫感染率却达到14.13%(8024/56795)。对于羊的隐孢子虫流行病学调查次数总计63次，平均感染率为10.89%(1792/16458)。对于猪的隐孢子虫流行病学调查次数为83次，平均感染率为17.94%(4971/27712)，显著高于隐孢子虫对其他宿主的感染。除此之外，在隐孢子虫感染的哺乳动物类偶蹄目中，还有少量对于梅花鹿、东北虎感染隐孢子虫的调查。28 20.00%17.94%18.00%16.00%14.13%14.00%12.00%10.89%10.00%感染率8.00%6.00%4.00%2.00%0.00%牛羊猪图3-8我国隐孢子虫对于偶蹄目类感染情况Fig.3-8StatisticsonartiodactylainfectedbyCryptosporidiuminChina在隐孢子虫感染的哺乳动物类奇蹄目中，中国地区调查的隐孢子虫宿主只有马，调查次数也仅仅只有5次，平均感染率为3.39%(22/649)。相比于偶蹄目的牛、羊、猪感染率显著较低。在隐孢子虫感染的哺乳动物类食肉目中，中国地区调查的隐孢子虫宿主主要是犬和猫，如图3-9所示，对于犬的隐孢子虫流行病学调查总计21次，平均感染率为7.60%(440/5792)。对于猫的隐孢子虫流行病学调查总计4次，平均感染率为4.95%(11/222)。犬和猫均是人们日常生活中经常接触的动物，据统计数据可以得出散养犬、散养猫均比宠物犬、宠物猫感8.00%7.60%7.00%6.00%5.00%4.95%4.31%4.00%感染率3.00%2.00%1.00%0.00%犬猫大熊猫图3-9我国隐孢子虫对于食肉目类感染情况Fig.3-9StatisticsoncarnivorainfectedbyCryptosporidiuminChina29 染率高，主要发生在饲养环境条件比较差的农村地区。此外，在哺乳动物类食肉目中还有对于国宝大熊猫隐孢子虫流行病学的调查，一共有4次，均发生在四川、重庆地区，大熊猫的隐孢子虫平均感染率为4.31%(9/209)。对于在文献中记载的大熊猫感染隐孢子虫病例，工作人员以及兽医学者均对其进行了跟踪调查，有效进行了隐孢子虫的防治，为保护大熊猫更好地繁殖提供了保障。在隐孢子虫感染的哺乳动物类兔形目中，调查的隐孢子虫宿主主要是兔，对兔的隐孢子虫流行病学调查有29次，平均感染率为10.34%(501/4847)。由于对兔形目动物的调查目前只有这一种，所以这里没有作图对比。在隐孢子虫感染的哺乳动物类啮齿目中，调查的隐孢子虫宿主主要是鼠，对鼠的隐孢子虫流行病学调查有29次，平均感染率为14.76%(345/2338)。同上，这里也没有对啮齿目类进行作图对比。3.1.3.2隐孢子虫感染的禽类在隐孢子虫感染的禽类中，分别有鸡形目、雁形目、鹦形目。如图3-10所示，经过统计数据显示在我国对于这些宿主的调查次数分别为83次、30次和3次。330单位：个鸡形目雁形目鹦形目83图3-10我国隐孢子虫感染的禽类统计情况Fig.3-10StatisticsonbirdsinfectedbyCryptosporidiuminChina在隐孢子虫感染的禽类鸡形目中，调查的隐孢子虫宿主主要是鸡、鹌鹑和孔雀。对于鸡的隐孢子虫流行病学调查有70次，鸡的隐孢子虫平均感染率为21.10%(2938/13921)。对鹌鹑的隐孢子虫流行病学调查有10次，鹌鹑的隐孢子虫平均感染率为12.22%(591/4838)。对于孔雀的隐孢子虫流行病学调查有3次，检测到感染隐孢子虫的孔雀只有1例。因为对于孔雀的隐孢子虫流行病学数据较少，因此这里没有作图比较。孔雀作为一种重要的观赏类动物，与人类在日常生活中接触密切，虽然到目前国内检测到感染隐孢子虫的孔雀只有一例，但是也应该加强对此观赏类动物的隐孢子虫的检测，以减少人类感染隐孢子虫的风险。鸡和鹌鹑的隐孢子虫感染率如图3-11所示：30 25.00%21.10%20.00%15.00%12.22%感染率10.00%5.00%0.00%鸡鹌鹑图3-11我国隐孢子虫对于鸡形目类感染情况Fig.3-11StatisticsongalliformesinfectedbyCryptosporidiuminChina在隐孢子虫感染的禽类雁形目中，调查的隐孢子虫宿主主要是鸭和鹅。对于鸭的隐孢子虫流行病学调查有26次，鸭的隐孢子虫平均感染率为36.18%(2428/6711)。对于鹅的隐孢子虫流行病学调查有4次，鹅的隐孢子虫平均感染率为33.68%(646/1918)。感染情况如图3-12所示：40.00%36.18%33.68%35.00%30.00%25.00%20.00%感染率15.00%10.00%5.00%0.00%鸭鹅图3-12我国隐孢子虫对于雁形目类感染情况Fig.3-12StatisticsonanseriformesinfectedbyCryptosporidiuminChina在隐孢子虫感染的禽类鹦形目中，调查的隐孢子虫宿主主要是鹦鹉。对于鹦鹉的隐孢子虫流行病学调查只有3次，鹦鹉的隐孢子虫平均感染率为3.22%(10/311)。3.1.3.3隐孢子虫感染的爬行类31 在隐孢子虫感染的爬行类中，主要是有鳞目类，有鳞目类主要是对蛇的隐孢子虫流行病学调查，对蛇的隐孢子虫流行病学调查只有4次，蛇的隐孢子虫平均感染率为10.26%(31/302)。3.2空间定位与表达疾病的空间定位与表达主要是通过直观的专题地图来体现出来，通过专题地图可以直观地显示疾病发生的时间和地点等时空分布特征。3.2.1点数据制图3.2.1.1中国地区隐孢子虫采样点地图点数据制图内容之一就是利用大小相同、形状一致的点来表示疾病的分布范围、分布数量。根据点的疏密程度也可以看出疾病发生的密度，进而判断疾病发生的严重程度。中国地区隐孢子虫采样点地图如图3-13所示，中国地区隐孢子虫采样点地图也可以认为是中国地区隐孢子虫感染点地图，从地图中红点的分布情况可以看出科研工作者对隐孢子虫的样品采集地点以及采集频率情况。由图3-13可以看出，在我国对于隐孢子虫的采样地点涉及到23个省会城市、5个自治区、4个直辖市、一个特别行政区（澳门）除此之外，还包括我国的渤海、黄海和东海的部分岛屿。图3-13中国地区隐孢子虫采样点地图Fig.3-13SamplelocationmapofCryptosporidiuminChina3.2.1.2中国地区隐孢子虫感染情况地图点数据制图另一个重要内容就是利用大小不同的点来分别表示疾病发生的不同严重程度，结合点的疏密程度同样也可以看出疾病发生的密度。中国地区隐孢子虫感染率地图如图32 3-14所示，由图3-14可以看出，在我国的中东部省份对于隐孢子虫的流行病学调查比较多，而且感染率也普遍较高。在我国广东佛山，黎杰虹[73]等调查的某畜牧场的鸡的隐孢子虫感染率高达94.23%(49/52)；在吉林长春，张西臣[34]等调查的小鼠和牛的隐孢子虫感染率也是均为90%(72/80)、90%(9/10)；在四川成都，廖宛军[74]等调查的兔和猪的隐孢子虫感染率分别为88.24%(60/68)、89.66%(52/58)；在中国郑州，Lv[75]等调查的荷兰猪的隐孢子虫感染率为85%(34/40)；在青海西宁，马利青[76]等调查的观赏动物的隐孢子虫感染率为80.95%(17/21)。此外在我国浙江省桐乡[77]和台湾省[50]对水中隐孢子虫的调查中也呈现了较高的感染率，分别为78.72%(37/47)、72.22%(13/18)。在我国西部地区，对于隐孢子虫的流行病学调查比较少，相比较而言，感染率也没有中东部地区高。在新疆乌鲁木齐，罗卫平[78]等对当地的腹泻病儿调查的隐孢子虫感染率为2.11%(4/190)，同样在新疆，Qi[79]等调查的牛的隐孢子虫感染率为3.83%(70/1827)；在西藏当雄，Qi[80]等调查的牦牛的隐孢子虫的感染率为9.09%(4/44)，同样在西藏，毋亚运[81]等对灵芝藏猪的隐孢子虫感染率为0.99%(1/101)。图3-14中国地区隐孢子虫感染情况地图Fig.3-14InfectionratemapofCryptosporidiuminChina3.2.1.3中国地区各宿主隐孢子虫感染情况地图（1）中国地区隐孢子虫感染各宿主地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国地区隐孢子虫感染各宿主的地理分布情况如图3-15所示：经过对个宿主进行分类，按照灵长目、偶蹄目、奇蹄目、食肉目、兔形目、啮齿目、鸡形目、雁形目、鹦形目和有鳞目进行作图分析，从图3-15可以看出，在全国34个省市自治33 区、直辖市、特别行政区，灵长目和偶蹄目占据绝对优势。图3-15中国地区隐孢子虫感染各宿主地理分布情况Fig.3-15HostStatisticsofCryptosporidiumInfectioninChina从宿主来看，在灵长目中，除宁夏回族自治区、山西省、台湾省、西藏自治区以及两个特别行政区之外，均有对其的调查；在偶蹄目中，除海南省、江西省和两个特别行政区之外的其他地区也均有对隐孢子虫的调查；对于奇蹄目的调查，全国34个省市自治区、直辖市、特别行政区仅仅有4个地方对隐孢子虫感染奇蹄目进行了调查，分别是贵州省、黑龙江省、青海省和新疆维吾尔自治区；而对于鹦形目的调查，全国34个省市自治区、直辖市、特别行政区仅仅有3个地方对隐孢子虫感染鹦形目进行了调查，分别是北京市、河南省和山东省；对于有鳞目的调查地区则更少，全国34个省市自治区、直辖市、特别行政区仅仅有3个地方对隐孢子虫感染有鳞目进行了调查，分别为上海市和广西壮族自治区。除此之外，在我国的澳门特别行政区的水中检测到了有隐孢子虫的污染。综上所述，在我国对于隐孢子虫在各地区、各宿主的调查还有待进一步的加强，当然这也与当地生物多样性存在密切关联。从地区来看，河南省对于隐孢子虫流行病学的调查在划分的十个目中，还没有对奇蹄目和有鳞目类隐孢子虫感染的调查数据；在广东省，对于隐孢子虫流行病学的调查在划分的十个目中，还没有对奇蹄目、鹦形目和有鳞目类隐孢子虫感染的调查数据；在青海省，对于隐孢子虫流行病学的调查在划分的十个目中，还没有对雁形目、鹦形目和有鳞目类隐孢子虫感染的调查数据；在江苏省，对于隐孢子虫流行病学的调查在划分的十个目中，还没有对奇蹄目、啮齿目、鹦形目和有鳞目类隐孢子虫感染的调查数据。其他地区对隐孢子虫宿主的范围调查更小。在台湾省，仅仅有Hsu[50]等在1999年对水中隐孢子虫的一次调查和Yu[82]等在201134 年对羊进行的一次隐孢子虫流行病学调查；在海南省，也仅仅在1997年雷颖[83]等报道的2例腹泻儿童对隐孢子虫的感染。（2）中国地区隐孢子虫感染人的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国地区隐孢子虫感染人的地理分布情况如图3-16所示：图3-16中国地区隐孢子虫感染人的地理分布情况Fig.3-16StatisticsonhumaninfectedbyCryptosporidiuminChina中国地区隐孢子虫感染人的地理分布情况地图是以各个地级市为基本单位，对感染人的隐孢子虫流行病学数据进行汇总，然后根据感染率的不同，在地图中分为三个等级，以点的大小代表感染率的高低。从图3-16可以看出，河南、山东、江苏、安徽等地呈现点的密集分布，这说明在这些省份的地级市调查的人源隐孢子虫流行病学相对较多，此外在云南、福建点的分布也呈现相对密集状态。但是在江西、海南、辽宁、陕西、海南、青海等地都均只有1处地级市的关于人感染隐孢子虫的流行病学调查。除此之外，从图3-16也可以看出，在宁夏回族自治区、山西省、台湾省、西藏自治区、以及香港和澳门特别行政区均还没有对人感染隐孢子虫的调查报告。因此，针对这些地区的人隐孢子感染情况有必要进行调查。另一方面，从点的大小可以看出该地区人源隐孢子虫的感染强度。2005年，在浙江江山，单昊首次对中国农村人群的隐孢子虫感染状态进行血清流行病学调查[84]，调查结果显示感染率高达56.72%(861/1518)，这是到目前为止以地级市为单位调查国内人群感染隐孢子虫最高感染率的一次报道。其次感染率较高的是对一些免疫力低下人群的隐孢子虫感染情况报道，2002年，申丽洁[85]等对云南大理吸毒人感染隐孢子虫的调查，感染率为16.80%(84/500)；2008年，苏映琼[86]对四川雅安HIV/AIDS病人感染隐孢子虫的调查，感染率为16.46%(13/79)；35 同样在河南驻马店市上蔡县郭杰[87]等对HIV/AIDS病人感染隐孢子虫的调查，感染率也是16.11%(24/149)。隐孢子虫不仅对免疫力低下人群具有较高的感染情况，对抵抗力较低的人群也具有感染风险。2007年，王荣军等报道的河南林州地区儿童肠道寄生虫感染情况调查报告中，报道的儿童感染隐孢子虫感染率为0.15%(3/1949)[88]，这是到目前为止，在国内地级市调查人群感染隐孢子虫的报道中，感染率最低的一次。在南方地区，早在1990年，苏庆平等也对福建省顺昌县儿童隐孢子虫感染情况进行了调查，结果显示儿童感染隐孢子虫的感染率为0.24%(1/413)[89]。由此可见，对于隐孢子虫在抵抗力较低人群的风险控制防范工作还是有待提高的。（3）中国地区隐孢子虫感染牛的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国地区隐孢子虫感染牛的地理分布情况如图3-17所示：图3-17中国地区隐孢子虫感染牛的地理分布情况Fig.3-17StatisticsoncowinfectedbyCryptosporidiuminChina中国地区隐孢子虫感染牛的地理分布情况地图是以各个地级市为基本单位，对感染牛的隐孢子虫流行病学数据进行汇总，然后根据感染率的不同，在地图中分为四个等级，以点的大小代表感染率的高低。从感染地区来看，由图3-17可以看出在青海省、河南省、陕西省、安徽省呈现点的密集分布，这说明在这些省份的地级市调查的牛的隐孢子虫流行病学相对较多，特别在青海省，针对牦牛的隐孢子虫调查高达8个地级市。但是在福建省、新疆维吾尔自治区、广东省、宁夏回族自治区和浙江省对牛的隐孢子虫调查只进行了一个地级市。在我国的贵州省、海南省、江西省、辽宁省、山西省、台湾省和香港澳门特别行政区均还没有进行牛的隐孢子虫流行病学调查。36 从感染率来看，点的大小可以看出该地区牛隐孢子虫的感染强度。牛源隐孢子虫的感染在全国看来感染率均比较高。在安徽宿州，李培英[90]等在1996年对当地黄牛的隐孢子虫调查报告显示，感染率高达60.19%(124/206)，这是到目前为止，中国地区对牛源隐孢子虫流行病学调查感染率最高的报道。其次是1986年蒋锡仕等对川西北草地牦牛隐孢子虫的调查研究，调查结果显示，牦牛隐孢子虫感染率为48.94%(92/188)[44]。到目前为止，对牛源隐孢子虫流行病学调查显示感染率最低的是2016年毋亚运等对西藏山南地区黄牛的调查，感染率仅为1.13%(5/442)[81]，其次是Qi等在2009年对四川红原地区对牦牛隐孢子虫的调查，感染率为1.19%(1/84)[80]。（4）中国地区隐孢子虫感染猪的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国地区隐孢子虫感染猪的地理分布情况如图3-18所示：图3-18中国地区隐孢子虫感染猪的地理分布情况Fig.3-18StatisticsonpiginfectedbyCryptosporidiuminChina中国地区隐孢子虫感染猪的地理分布情况地图是以各个地级市为基本单位，对感染猪的隐孢子虫流行病学数据进行汇总，然后根据感染率的不同，在地图中分为五个等级，以点的大小代表感染率的高低。从感染地区来看，由图3-18可以看出在河南省、江苏省、安徽省、四川省呈现点的密集分布，这说明在这些省份的地级市调查的猪的隐孢子虫流行病学相对较多，特别在河南省，针对猪的隐孢子虫流行病学调查涉及到14个地级市。但是从全国范围看，对于猪的隐孢子虫流行病学调查相对较少，特别在黑龙江省、西藏自治区、陕西省、宁夏回族自治区、湖南省、内蒙古自治区、青海省均只有一个地方的猪的隐孢子虫流行病学调查。甚至在很多省份还没有猪的隐孢子虫流行病学调查，比如福建省、甘肃省、贵州省、海南省、台湾省、湖北37 省、江西省、吉林省、辽宁省、山西省、新疆维吾尔自治区。从感染率来看，点的大小可以看出该地区猪源隐孢子虫的感染强度。2002年廖宛军[74]等对四川成都的猪的隐孢子虫感染情况进行了调查，调查结果显示，四川成都猪的隐孢子虫感染率为89.66%(52/58)，这也是到目前为止在按地级市划分猪的隐孢子虫感染最高记录。其次是赵长城[91]等在2001年安徽省淮安凤台县对猪的隐孢子虫流行病学调查，结果显示在当地猪的隐孢子虫感染率为56.79%(92/162)。到目前为止，对猪源隐孢子虫流行病学调查显示感染率最低的是2016年毋亚运[81]等对西藏林芝地区调查的藏猪隐孢子虫感染情况，在西藏林芝林区藏猪的隐孢子虫感染率为0.99%(1/101)，其次是李威[92]等在2014年对四川雅安名山地区圈养野猪源和小香猪的隐孢子虫调查，整体感染率为1.84%(6/326)。（5）中国地区隐孢子虫感染鸡的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国地区隐孢子虫感染鸡的地理分布情况如图3-19所示：图3-19中国地区隐孢子虫感染鸡的地理分布情况Fig.3-19StatisticsonchickeninfectedbyCryptosporidiuminChina中国地区隐孢子虫感染鸡的地理分布情况地图是以各个地级市为基本单位，对感染鸡的隐孢子虫流行病学数据进行汇总，然后根据感染率的不同，在地图中分为四个等级，以点的大小代表感染率的高低。从感染地区来看，在全国范围内对鸡的隐孢子虫流行病学调查相比前面介绍的几个宿主相对较少，由图3-19中可以看出在河南省、浙江省、山东省呈现点的密集分布，这说明在这些省份的地级市调查的牛的隐孢子虫流行病学相对较多，特别在河南省对鸡的隐孢子虫流行病学调查的地级市为12个。在湖南省、江苏省、福建省、宁夏回族自治区、四川省、安徽省对隐孢子虫的调查分别都只有一个地级市。在甘肃省、广西省等我国18个省市自治区、直辖市、特别行政区均还没有对鸡的隐孢子虫的流行病学调查。38 从感染率来看，点的大小可以看出该地区鸡源隐孢子虫的感染强度。1990年黎杰虹[73]等对广东省某畜牧场五种动物隐孢子虫感染的情况进行了调查，结果显示在广东佛山鸡的隐孢子虫感染率为80.49%(99/123)，这是到目前为止以地级市为单位进行划分的鸡源隐孢子虫感染的最高纪录。其次是2014年田格如[93]等对陕西省部分地区鸡肠道寄生虫感染情况进行的调查，结果显示在陕西西安鸡的隐孢子虫感染率为50.62%(41/81)。在我国以地级市为单位进行划分，鸡的隐孢子虫感染最低报道是2014年金喜新等对信阳地区山鸡肠道寄生虫感染情况的调查，调查结果显示，在河南信阳鸡的隐孢子虫感染率为0.63%(1/158)[94]，其次是田格如等在2015年对陕西省部分地区鸡肠道寄生虫感染情况的调查报告，调查结果显示，在陕西延安鸡的隐孢子虫感染率为1.92%(1/52)[93]。3.2.2分级统计制图分级统计图在一般情况下是根据行政区域划分，然后根据各区域内发生疾病的数量对整个区域进行分级，通常使用不同的色级或者是不同疏密的晕线。3.2.2.1各省份隐孢子虫感染情况地图经过查阅文献和统计数据，中国地区各省份隐孢子虫感染情况如图3-20所示：图3-20我国各省份隐孢子虫感染情况地图Fig.3-20CryptosporidiuminfectioninChineseprovinces各省份隐孢子虫感染情况地图是以省级行政区进行划分，对省内所有宿主感染隐孢子虫的情况进行汇总，然后再根据感染感染率的不同分为五个等级，分别为0-6%、6%-12%、12%-18%、18%-24%以及＞24%，这里采用不同的色级来对类别进行划分。对于在该省份没有对隐孢子虫任何宿主进行调查的按照感染率为0进行划分，对于在该省份虽然有对于隐孢子虫流行病学进行调查的但是没有明确记录感染率的按照第一类进行划分。39 从地图不同色级来看，在西藏自治区、江西省、河北省、甘肃省、云南省、江苏省、海南省、山西省以及北京、天津、香港和澳门特别行政区颜色较浅，在这些省市自治区、直辖市、特别行政区隐孢子虫的感染相对较少，或者是还没有对该地区进行隐孢子虫的流行病学调查。其次是福建省、河南省、安徽省、湖南省、新疆维吾尔自治区、湖北省、山东省、陕西省、辽宁省、内蒙古自治区、贵州省和广西省。在青海省、浙江省和四川省颜色最深，在这些地区对于隐孢子虫的感染基本上都位于25%以上，甚至在四川省隐孢子虫的感染达到32.92%。3.2.2.2各省份隐孢子虫感染各宿主情况地图（1）中国地区隐孢子虫感染人的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国各省份隐孢子虫感染人的地理分布情况如图3-21所示：图3-21中国地区隐孢子虫感染人的地理分布情况（分级统计）Fig.3-21StatisticsonhumaninfectedbyCryptosporidiuminChina（hierarchicalstatistics）中国地区各省份隐孢子虫感染人的地理分布情况是以省级行政区进行划分，对省内报道的所有人感染隐孢子虫的情况进行汇总，然后再根据感染率的不同分为四个等级，分别为0-2%、2%-4%、4%-6%、以及＞6%，这里采用不同的色级来对类别进行划分。对于在该省没有对人感染隐孢子虫调查的按照感染率为0进行划分，对于在该省份虽然有对于人源隐孢子虫流行病学进行调查的但是没有明确记录感染率的按照第一类进行划分。从地图不同色级来看，在西藏自治区、宁夏回族自治区、山西省、台湾省、以及香港和澳门特别行政区还没有对人感染隐孢子虫的流行病学调查，在海南省和青海省虽然有人感染隐孢子虫的报道，但是由于没有具体的感染数据，所以这里也归为第一类。从颜色深浅来看，人感染隐孢子虫较低的省份和地区有河南省、广西省、江西省、江苏省和北京地区。其次是40 安徽省、黑龙江省等地。人感染隐孢子虫最高的省份有新疆维吾尔自治区、广东省、云南省和浙江省，其中以省级行政区为基本单位统计数据得出浙江省人源隐孢子虫的感染率最高，感染率为29.30%(1004/3426)[84,95-97]。（2）中国地区隐孢子虫感染牛的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国各省份隐孢子虫感染牛的地理分布情况如图3-22所示：图3-22中国地区隐孢子虫感染牛的地理分布情况（分级统计）Fig.3-22StatisticsoncowinfectedbyCryptosporidiuminChina（hierarchicalstatistics）中国地区各省份隐孢子虫感染牛的地理分布情况是以省级行政区进行划分，对省内报道的所有牛感染隐孢子虫的情况进行汇总，然后再根据感染率的不同分为三个等级，分别为0-10%、10%-20%和20%-30%，这里采用不同的色级来对类别进行划分。对于在该省没有对牛感染隐孢子虫调查的按照感染率为0进行划分，对于在该省份虽然有对牛源隐孢子虫流行病学进行调查的但是却没有明确记录感染率的按照第一类进行划分。从地图不同色级来看，在贵州省、江西省、辽宁省、山西省、海南省、台湾省、以及香港和澳门特别行政区还没有对牛感染隐孢子虫的流行病学调查。从颜色深浅来看，牛感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区、甘肃省、福建省、新疆维吾尔自治区、陕西省、广东省、北京和天津地区。其次是内蒙古、宁夏回族自治区和河南等地。牛感染隐孢子虫最高的省份有主要是浙江省、重庆、四川省、青海省等地，其中以省级行政区为基本单位统计数据得出浙江省牛源隐孢子虫的感染率最高，感染率为30%(3/10)[98]。（3）中国地区隐孢子虫感染猪的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国各省份隐孢子虫感染猪的地理分布情况如图3-23所示：41 图3-23中国地区隐孢子虫感染猪的地理分布情况（分级统计）Fig.3-23StatisticsonpiginfectedbyCryptosporidiuminChina（hierarchicalstatistics）中国地区各省份隐孢子虫感染猪的地理分布情况是以省级行政区进行划分，对省内报道的所有猪感染隐孢子虫的情况进行汇总，然后再根据感染率的不同分为四个等级，分别为0-10%、10%-20%、20%-30%、和＞30%，这里采用不同的色级来对类别进行划分。对于在该省没有对猪感染隐孢子虫调查的按照感染率为0进行划分，对于在该省份虽然有对猪隐孢子虫流行病学进行调查的但是却没有明确记录感染率的按照第一类进行划分。从地图不同色级来看，在福建省、甘肃省、贵州省、海南省、河北省、湖北省、吉林省、江西省、辽宁省以及香港和澳门特别行政区等省份和地区还没有对猪感染隐孢子虫的流行病学调查。从颜色深浅来看，猪感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区和陕西省。其次是山东、安徽和河南等地。猪感染隐孢子虫较高的省份有黑龙江省和北京地区，其中以省级行政区为基本单位统计数据得出黑龙江省鸡源隐孢子虫感染率最高，感染率为55.75%(63/113)[99]。（4）中国地区隐孢子虫感染鸡的地理分布情况经过查阅文献和统计数据，中国各省份隐孢子虫感染鸡的地理分布情况如图3-24所示：中国地区各省份隐孢子虫感染鸡的地理分布情况是以省级行政区进行划分，对省内报道的所有鸡感染隐孢子虫的情况进行汇总，然后再根据感染率的不同分为四个等级，分别为10%-20%、20%-30%、30%-40%、和＞40%，这里采用不同的色级来对类别进行划分。对于在该省没有对鸡感染隐孢子虫进行调查的按照感染率为0进行划分，对于在该省份虽然有对鸡源隐孢子虫流行病学进行调查的但是却没有明确记录感染率的按照第一类进行划分。从地图不同色级来看，全国大部分省份还没有对鸡的隐孢子虫进行流行病学调查，比如在甘肃省、贵州省、海南省、河北省、湖北省、吉林省、江西省以及香港和澳门特别行政区42 等省份和地区均还没有对鸡感染隐孢子虫的流行病学调查。从颜色深浅来看，鸡感染隐孢子虫较低的省份和地区有湖南省、江苏省、浙江省和河南省。其次是青海省、山东省和上海等地。鸡感染隐孢子虫较高的省份有四川省和安徽省，两个省份对于鸡的隐孢子虫感染率均达到40%以上。其中以省级行政区为基本单位统计数据得出四川省鸡隐孢子虫感染率为41.18%(21/51)；安徽省鸡隐孢子虫感染率为41.71%(161/386)[100-102]。图3-24中国地区隐孢子虫感染鸡的地理分布情况（分级统计）图3-24StatisticsonchickeninfectedbyCryptosporidiuminChina（hierarchicalstatistics）4结论与讨论4.1本章小结通过查阅文献和统计数据得出在我国对隐孢子虫进行大规模的流行病学调查已经经历了将近35年的时间。特别是在近十年，我国科学界各位专家学者对隐孢子虫流行病学调查呈现出研究热潮，对于隐孢子虫流行病学年度数据研究也是高达29例/年。在我国对于隐孢子虫流行病学的调查中，根据地区特点进行分析和统计得出：河南省处于绝对优势地位，各专家学者对河南省境内隐孢子虫统计数据最多，涉及的地级市也最广泛，检查的隐孢子虫宿主也最全面。其次是安徽省、广东省和江苏省。对于隐孢子虫流行病学研究比较少的省份分别为宁夏回族自治区、河北省、辽宁省、西藏自治区、江西省、山西省、台湾省、澳门特别行政区和海南省，这些地区对隐孢子虫流行病学的调查研究数据均在10例/年以下。在我国关于隐孢子虫流行病学的调查中，根据宿主特点进行分析和统计得出：感染隐孢子虫的宿主主要有哺乳动物、禽类和爬行类，涉及其范围的十个目。除此之外也有少量其他宿主感染隐孢子虫的病例，这里没有具体列出。其中，灵长目类人的隐孢子虫流行病学调查43 总计242次，平均感染率为3.28%(6838/208194)；偶蹄目类牛的隐孢子虫流行病学调查次数总计238次，平均感染率为14.13%(8024/56795)；偶蹄目类猪的隐孢子虫流行病学调查总次数为83次，平均感染率为17.94%(4971/27712)；鸡形目中鸡的隐孢子虫流行病学调查有70次，鸡的隐孢子虫平均感染率为21.10%(2938/13921)。此外，总结隐孢子虫感染宿主发现，在国内对于鱼类感染隐孢子虫的调查相对较少，目前在国内只有广州[73]对鱼类感染隐孢子虫的一例调查。因此在全国继续更大范围的隐孢子虫宿主以及在各省份、各地区进行更全面的隐孢子虫流行病学调查工作依然是任重而道远。在对数据进行空间定位与表达中，通过可视化的中国地区隐孢子虫病采样点地图看出在我国对于隐孢子虫的采样地点涉及到23个省会城市、5个自治区、4个直辖市、一个特别行政区（澳门）以及包括我国的渤海、黄海和东海的部分岛屿。本章节选取了具有代表性的灵长目类的人、偶蹄目类中的牛和猪和鸡形目类的鸡进行具体分析，得出人感染隐孢子虫较低的省份和地区有河南省、广西省、江西省、江苏省和北京地区，较高的省份有新疆维吾尔自治区、广东省、云南省和浙江省；牛感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区、甘肃省、福建省、新疆维吾尔自治区、陕西省、广东省、北京和天津地区，较高的省份主要是浙江省、重庆、四川省、青海省等地；猪感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区和陕西省，较高的省份有黑龙江省和北京地区；鸡感染隐孢子虫较低的省份和地区有湖南省、江苏省、浙江省和河南省，较高的省份有四川省和安徽省。在这些地区针对不同的宿主应加以防范。4.2本章讨论虽然在国内对隐孢子虫进行大规模的流行病学调查已经经历了将近35年的时间，但是根据GIS工具得出的可视化统计结果可以看出对宿主进行各个地区的调查还不够完善，特别值得注意的是内陆地区的山西省和江西省调查结果是寥寥无几，为进一步有效分析隐孢子虫的传播规律和地理分布差异建议加强对这些地区的隐孢子虫流行病学调查。在对数据进行空间定位与表达中，通过对本章节选取的具有代表性的灵长目类的人、偶蹄目类中的牛和猪和鸡形目类的鸡进行GIS可视化分析，得出人感染隐孢子虫较低的省份和地区有河南省、广西省、江西省、江苏省和北京地区，较高的省份有新疆维吾尔自治区、广东省、云南省和浙江省。值得注意的是，在宁夏回族自治区、山西省、台湾省、西藏自治区、以及香港和澳门特别行政区均还没有对人感染隐孢子虫的调查报告，与宁夏回族自治区和山西省相邻的内蒙古自治区、甘肃省、陕西省、河南省、湖北省均有隐孢子虫感染人的报道，因此推断这两个省也应该有隐孢子虫感染人的病例，在西藏自治区发现了牛和猪的隐孢子虫感染，隐孢子虫病是一种重要的人兽共患寄生虫病，所以在西藏自治区也应该具有潜在的人感染隐孢子虫的风险；牛感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区、甘肃省、福建省、新疆维吾尔自治区、陕西省、广东省、北京和天津地区，较高的省份主要是浙江省、重庆、四川省、青海省等地；猪感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区和陕44 西省，较高的省份有黑龙江省和北京地区；鸡感染隐孢子虫较低的省份和地区有湖南省、江苏省、浙江省和河南省，较高的省份有四川省和安徽省。在这些地区针对不同的宿主应加以防范。通过对中国范围的隐孢子虫流行病学的分析，可以扩展到全球范围，此项工作对其他学者进行相关方面的研究具有借鉴功能。另一方面，由于数据量较大，在本章中没有对统计出的所有宿主进行一一分析，只是挑选了具有代表性的并且调查较多的四种隐孢子虫宿主进行了分析，所以得出的结果具有局限性。因此更多、更广泛的关于隐孢子虫在我国的流行病学数据的可视化分析工作有待进一步进行。45 第四部分结论与创新点1全文总结本论文利用GIS技术结合隐孢子虫流行病学数据进行研究，从全球范围内分析单一宿主（奶牛）隐孢子虫感染情况，以及在中国范围内隐孢子虫感染多种宿主的统计分析，以期展现隐孢子虫感染在时间和空间上的分布规律。具体结论如下：（1）通过统计和分析全球奶牛隐孢子虫流行病学数据得出在全球范围内进行奶牛隐孢子虫流行病学调查工作最多的是亚洲，其次是美洲和欧洲。在全球范围内奶牛隐孢子虫整体感染率是为17.55%(19278/109841)，在美洲奶牛隐孢子虫感染率最高，整体感染情况为28.50%(3674/12892)，其次是欧洲，奶牛隐孢子虫整体感染情况为20.70%(5078/24535)，接下来是大洋洲和非洲，奶牛隐孢子虫整体感染情况分别为大洋洲20.15%(454/2253)，非洲16.69%(2063/12360)，亚洲奶牛隐孢子虫感染率最低，感染情况为13.86%(8009/57801)。通过对全球奶牛隐孢子虫流行病学数据进行可视化处理得出在美洲和欧洲的奶牛隐孢子虫感染率较高，亚洲奶牛隐孢子虫感染率较低，符合数据统计得出的结论。通过全球奶牛隐孢子虫各基因型感染情况地图可以得出C.parvum在感染类型中占据绝对优势，在各大洲均有分布，以欧洲居多。C.parvum个各大洲的感染率也相对较高，其次是C.andersoni和C.bovis。（2）通过统计和分析我国隐孢子虫流行病学数据得出我国对于隐孢子虫的采样地点涉及到23个省会城市、5个自治区、4个直辖市、一个特别行政区（澳门）以及包括我国的渤海、黄海和东海的部分岛屿。在关于隐孢子虫流行病学调查中河南省处于绝对优势地位，河南省境内隐孢子虫统计数据最多，涉及的地级市也最广泛，检查的隐孢子虫宿主也最全面。其次是安徽省、广东省和江苏省。对于隐孢子虫流行病学研究比较少的省份分别为宁夏回族自治区、河北省、辽宁省、西藏自治区、江西省、陕西省、台湾省、澳门特别行政区和海南省，这些地区对隐孢子虫流行病学的调查研究数据均在10例/年以下。所以应该加强对这些地区的隐孢子虫流行病学调查。对于隐孢子虫感染宿主情况，在我国，感染隐孢子虫的宿主主要有哺乳动物、禽类和爬行类，主要涉及其范围的十个目。其中灵长目类人的隐孢子虫流行病学调查总计242次，平均感染率为3.28%(6838/208194)，人感染隐孢子虫较低的省份和地区有河南省、广西省、江西省、江苏省和北京地区，较高的省份有新疆维吾尔自治区、广东省、云南省和浙江省；偶蹄目类牛的隐孢子虫流行病学调查次数总计238次，平均感染率为14.13%(8024/56795)，牛感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区、甘肃省、福建省、新疆维吾尔自治区、陕西省、广东省、北京和天津地区，较高的省份主要是浙江省、重庆、四川省、青海省等地；偶蹄目类猪的隐孢子虫流行病学调查总次数为83次，平均感染率为17.94%(4971/27712)，猪感染隐孢子虫较低的省份和地区有广西省、西藏自治区和陕西省，较高的省份有黑龙江省和北京地区；鸡形目中鸡的隐孢子虫流行病学调查有70次，鸡的隐孢子虫平均感染率为21.10%(2938/13921)，鸡感染隐孢子虫较低的省份和地区有湖南省、江苏省、浙江省和河南省，较高的省份有四川省和安徽省。在这些地区针对不同的宿主46 应加以防范。2创新点（1）从全球范围隐孢子虫单一宿主到中国范围隐孢子虫可感染的多种宿主均做了分析。（2）采用学科结合的方式利用GIS技术对隐孢子虫流行病学数据进行可视化分析。3展望（1）由于GIS可以处理海量数据，结合其强大的空间分析能力，GIS必定可以在分析流行病的地理分布和研究流行病与社会、自然环境之间的关系中发挥核心作用，其潜力是毋庸置疑的。（2）GIS空间分析在探测流行病学的时空分布规律、早期预警、致病因子分析，以及对流行病学的预测和防控等方面具有潜在的重要价值，空间分析在流行病学研究领域的应用研究必将成为以后的研究热点。（3）GIS空间分析与流行病学的交叉研究尚处于起步阶段，随着科学技术的进步，将会有越来越多的学者投入到流行病学的空间分析中。对流行病学的相关分析方法、建模以及软件开发研究将会有巨大的促进作用。GIS将会在流行病学研究领域中展现出更加广阔的应用前景。（4）虽然GIS空间分析的方法和针对性有多种，但是应用于隐孢子虫流行病学感染数据的方法有待进一步分析研究。（5）在本论文的工作中，搜集数据工作占据了大量的时间和精力，因此对于这些数据的分析工作进行的就相对较少。在当代社会，对于大数据的搜集工作已经开始了全面智能化的过程，多种自动获取网页内容的程序、搜索引擎正逐步走进我们的世界。在不久的将来，这些大量数据将会很容易被人们提取到，多重的分析工作进行的就会更加顺利。47 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英文摘要THEDATASPATIALANALYSISOFCRYPTOSPORIDIUMEPIDEMIOLOGYBASEDONGISTECHNOLOGYSupervisor:Prof.WangLuMaster(Ph.D)Candidate:ZhangLongxianABSTRACTCryptosporidiumisaveryimportantparasiticzoonoticanimalwithzoonoticcharacteristics.Itmainlyspreadsthroughfoodsourcesorwatersources.Itcancausewaterydiarrhea,especiallyinimmunocompromisedpatientsandmayevenleadtodeath.GeographicInformationSystem(GIS)isacomprehensivedisciplinecombininggeographyandcartographywithremotesensingandcomputerscience.Itisatoolthatusescomputerstoprocessandanalyzegeographicinformation.WiththerapiddevelopmentofGIStechnologyanditsapplicationinmanyfields,thissystemisgraduallybecominganimportanttechnicalmeansinepidemiologyandpublichealthmanagement.Inrecentyears,thesurveydataontheepidemiologyofCryptosporidiumhasshownanexponentialandrapidgrowth.However,howtoeffectivelyusethesedataforanalysishasbecomethecurrentresearchhotspot.Inthispaper,GIStechnologywascombinedwiththeepidemiologicaldataofCryptosporidiumtostudytheglobalsituationofcryptosporidiuminfectioninsingle-host(milkcows)andstatisticalanalysisofvarioushostCryptosporidiuminfectionsinChina.ThedistributionofCryptosporidiumintimeandspace.First,asingle-host(Cow)cryptosporidiuminfectionwasanalyzedglobally.Usingthekeywords"cryptosporidium"and"milkcows"toqueryChineseliteratureonCNKIinChina,andsearchingforEnglishliteratureinPubMedandWebofScienceusing"Cryptosporidium"and"cow","cattle"or"calves"askeywords.TheresultofthesearchisthatasofDecember31,2016,atotalof293validdocumentshavebeencollectedfromthepublishedliterature,andthedatawasvisualizedusingGIStechnologybysortingthesamplingtime,samplinglocation,Cryptosporidiuminfectionrate,andCryptosporidiuminfection.TheresultsshowedthattheaverageprevalenceofCryptosporidiumindairycowswas17.55%(19278/109841).Amongthem,theinfectionrateofCryptosporidiumindairycowsintheAmericaswasthehighest,theinfectionratereached28.50%(3674/12892),followedbyEurope.20.70%(5078/24535)ofthecowsinAsiahadthelowestCryptosporidiuminfectionrateof13.86%(8009/57801).ForthedistributionofCryptosporidiumspeciesindairycows,54 C.parvumhasanabsoluteadvantageinthetypeofinfection,andisdistributedonallcontinentsandhasarelativelyhighinfectionrate,followedbyCryptosporidiumparvum(C.andersoni)andC.bovispredominateindistributionandinfectionrates.Second,statisticalanalysiswasconductedontheinfectionofcryptosporidiuminvarioushostsacrossChina.Alsousingthekeyword"cryptosporidium"tosearchforChineseliteratureinCNKI,usingkeywords"Cryptosporidium","China"tosearchforEnglishliteratureinPubMedandWebofScience.TheresultofthesearchisthatasofDecember31,2017,atotalof592validdocumentshavebeencollectedfromthepublishedliterature,andthedatawasvisualizedusingGIStechnologybysortingsamplingtime,samplinglocations,Cryptosporidiuminfectionrates,andCryptosporidiuminfections.TheresultsshowedthatthesamplingsitesofCryptosporidiuminChinainvolvedallprovincialadministrativeregionsexcepttheHongKongSpecialAdministrativeRegion.CryptosporidiumhoststatisticsshowthatCryptosporidiumcaninfectmammals,poultryandreptilesandmanyothertypesofanimals.Thestatisticalanalysisoftheinfectionratesofhuman,bovine,porcineandchickenCryptosporidiumshowedthattheaverageinfectionrateofCryptosporidiumparvumwas3.28%(6838/208194).XinjiangandGuangdonghadthehighestincidenceofhumanCryptosporidiuminfection.InYunnanandZhejiangandotherplaces,theaverageinfectionrateofCryptosporidiumboviswas14.13%(8024/56795).TheregionswithhigherCryptosporidiumincattleweremainlyZhejiang,Chongqing,Sichuan,andQinghai;theaverageofCryptosporidiumfrompigsTheinfectionratewas17.94%(4971/27712).TheareaswithhighcryptosporidiuminfectioninpigswereHeilongjiangandBeijing;theaverageinfectionrateofcryptosporidiuminchickenswas21.10%(2938/13921).ChickenswerehighlyinfectedwithCryptosporidium.TheareasareSichuanandAnhui.Insummary,throughthestudyofthispaper,thedistributionofCryptosporidiumisbasicallynotlimitedbythegeographicallocation.Intheworld,cowsareinfectedwithCryptosporidium,andtheinfectiontypeanddegreeofinfectionofCryptosporidiumindifferentregions.Therearedifferences;however,cryptosporidiuminfectionsandinfectionratesvaryamongdifferenthostsinChina,andtheirdistributionindifferentregionsisalsodifferent.Cryptosporidiumisanimportanthumanandanimalcommunicableintestinalopportunisticpathogenicworm,andnewhostshavebeencontinuouslytested.Newspeciesareconstantlybeingestablished,andepidemiologicaldataoncryptosporidiuminfectionsareconstantlyon55 theglobalscale.Updated.Atpresent,thecross-researchbetweenGISspatialanalysisandepidemiologyisstillinitsinfancy.Overtime,moreandmorescholarswillinvestinthespatialanalysisofcryptosporidiumepidemiologytoestablishamorecomprehensiveandaccurateCryptosporidiumepidemiologicalmodel.Keywords:Cryptosporidium;Infectionrate;Dairycattle;Human;GIS56 个人简介1个人简历王璐女汉族中共党员1990年6月出生河南安阳人2016年9月-2018年6月就读于河南农业大学牧医工程学院兽医专业2011年9月-2015年6月就读于河南农业大学理学院电子信息科学与技术专业-2成果收获硕士期间参与“基于GIS技术的隐孢子虫流行病学数据空间分析”课题，参与发表论文3篇：毋亚运,常艳凯,郑双健,王璐,李东方,李鸽,张素梅,张慧正,李家奎,宁长申,张龙现.西藏部分地区放牧家畜肠道寄生虫感染情况的调查[J].中国兽医科学,2017,47(08):1011-1016.常艳凯,毋亚运,郑双健,王璐,李东方,李家奎,张龙现,张慧正,张素梅.西藏谢通门县山羊球虫感染情况调查[J].中国兽医杂志,2017,53(09):9-12.李东方,王璐阳,郑双健,王璐,陈远才,毋亚运,常艳凯,张素梅,张龙现,赵金凤.西藏部分地区马属动物肠道寄生虫的流行病学调查及毕氏肠微孢子虫的基因型鉴定[J].中国兽医科学:1-7.3奖励荣誉3.1技能证书2017年12月国家级Ⅰ类继续医学教育（学分十分）3.2奖项荣誉时间获奖内容颁奖单位2017年12月研究生一等学业奖学金河南省教育厅2017年4月优秀研究生干部河南农业大学牧医工程学院2017年3月学雷锋活动先进个人河南农业大学研究生工作部2016年12月研究生一等学业奖学金河南省教育厅2016年11月研究生英语演讲比赛三等奖河南农业大学牧医工程学院2016年9月研究生入学奖学金河南农业大学牧医工程学院57