ГИС в системе профилактики чумы в Республике Казахстан

GIS for plague infection prophylactic treatment in Kazakhstan

Чума – одна из опаснейших инфекций, преследующих человечество с древнейших времен. В ходе многочисленных эпидемий чумы погибло более 87 миллионов человек, то есть больше, чем во всех войнах, включая первую и вторую мировые. И в настоящее время в мире фиксируется в среднем около 2-3 тыс. заболеваний людей чумой ежегодно, в том числе иногда десятки случаев – на территории стран СНГ или прилежащих к ним. Так что если большинство наших сограждан уверены в том, что чума – это болезнь далекого прошлого, то это результат постоянной и огромной работы, проводимой противочумными учреждениями стран СНГ.

Дело в том, что чума циркулирует в природных очагах. Дикие животные, в основном, грызуны, постоянно болеют чумой на определенных территориях. Среди животных микроб чумы передается через укусы кровососущих паразитов, по большей части –блох. От больного животного человек может заразиться разными путями. Можно отдыхать «на природе» и быть покусанным блохами, переносящими чуму. Можно добыть больного суслика или зайца на охоте и заразиться чумой во время разделки тушки. В центрально-азиатских странах чумой к тому же болеют верблюды. И, ввиду их высокой стоимости, заболевших животных иногда забивают без ветеринарного освидетельствования. При этом заражаются люди, принимавшие участие в разделке животного и готовившие его мясо. Это так называемые «верблюжьи» вспышки.

Работники противочумной системы в жару и в холод круглый год проводят эпизоотологическое обследование природных очагов чумы с целью обнаружения массовых заболеваний животных (эпизоотий) и защиты от них населения путем специальных профилактических мероприятий.

Анализ текущей обстановки и прогнозирование ее дальнейшего развития существенно облегчает и ускоряет многомерная модель ситуации в природном очаге чумы. Она достаточна сложна и включает множество параметров. В физическом воплощении эта модель представляет собой, как минимум:

набор географических карт, на которые наносится эпизоотическая обстановка, точки сбора полевых проб, численность животных – носителей чумного микроба, численность паразитов – переносчиков чумного микроба и другие важные показатели в пространственном разрезе;
набор таблиц, в которых представлены эти же данные, но во временном разрезе;
набор графиков и диаграмм, которые облегчают сравнительное восприятие всей информации;
набор математических моделей, которые позволяют проанализировать информацию, дать прогноз развития эпизоотической ситуации и оценить угрозы для населения.

До широкого внедрения персональных компьютеров и специализированного программного обеспечения кабинеты сотрудников, занимавшихся анализом данных и составлением прогнозов, были просто завалены листами ватмана с таблицами и диаграммами, картами и картами-схемами. Осмыслить весь огромный поток информации, ежегодно поступавшей из природных очагов чумы, было очень сложно.

Ситуация начала кардинально меняться с внедрением современных технологий в работу противочумных организаций. После нескольких лет поисков и экспериментов стало понятно, что именно технология ГИС наилучшим образом отвечает запросам противочумной службы, позволяет наиболее полно отразить вышеописанную многомерную модель ситуации в природном очаге чумы. ГИС на основе пакета ArcView, начиная с версии 9.1, была принята как стандарт де-факто в системе профилактики чумы Республики Казахстан.

Нужно отметить, что еще в 1996 г. специально для противочумной системы Казахстана под руководством автора была разработана ГИС «AutoMap» в среде «AutoCAD». Эта ГИС успешно эксплуатировалась в течение семи лет. Работа в ГИС «AutoMap» позволила накопить опыт эксплуатации такого рода программного обеспечения. Внедрение пришедшей ей на смену ГИС га основе ArcView не потребовало этапа постановки задачи, поскольку персонал был уже подготовлен для ввода информации в базу данных. Часть информации была просто экспортирована в *.mdb-файлы.

Тем не менее, внедрение ArcView было сопряжено с рядом сложностей. Вся информация об эпизоотической ситуации регистрируется в разрезе так называемых секторов первичных районов (СПР) – 1/16 часть листа карты 1:100000. Каждый сектор имеет индивидуальный 10-значный код. Стандартного и доступного шейп-файла с такой сеткой не существует. Поэтому пришлось решать две задачи: создавать сетку СПР и программу, автоматически присваивающую код каждому СПР. Одновременно по координатам рисовались границы отдельных природных очагов чумы. Границы очагов чумы очерчиваются по формальным правилам и должны совпадать с границами крайних СПР, входящих в очаги. Одновременное создание обоих шейпов позволило проверить их правильность при совмещении на карте. Границы очагов везде совпадают с границами СПР (рис. 1).

Наконец, в таблицу атрибутов были внесены координаты углов и центров СПР. Это позволило автоматизировать привязку места взятия пробы полевого материала (выполняется с помощью GPS) по координатной сетке к сетке СПР. Так как до внедрения GPS в противочумную практику, то есть до 2009 г., все места взятия проб полевого материала привязывались к СПР, созданное программное обеспечение позволяет сохранить преемственность данных, одновременно вводя в практику современные технологические решения.

Вся доступная информация об эпизоотической ситуации в природном очаге собирается в виде библиотек и, по мере необходимости, динамически присоединяется к шейп-файлу СПР. Подобная организация работы позволяет быстро манипулировать данными и не перегружать таблицу атрибутов.

Практическое использование ГИС ArcView было начато в 2009 г. Теперь вся информация, полученная из противочумных станций Республики Казахстан (их 10) выводится в виде карт. Обрабатывается не только текущая информация, но и архивные материалы. Эпизоотическую обстановку в Казахстане по чуме за один из годов обследования иллюстрирует рис. 2. Но это только одна из многих карт, используемых для анализа специалистами противочумной службы. Численность носителей и переносчиков чумы, скорость распространения эпизоотий, особенности течения эпизоотий чумы при вовлечении в них разных видов животных и многие другие вопросы изучаются с помощью ГИС. Теперь таблицы, карты и диаграммы исследователь выводит на экран по мере необходимости и видит всю многомерную модель эпизоотии чумы в едином ГИС-пространстве.

Многофункциональность ГИС ArcView позволяет подключать в единую многомерную модель эпизоотии чумы и данные, полученные с помощью дистанционного зондирования (ДЗ) земной поверхности. Наши исследования показали, что ДЗ можно использовать для картографирования и мониторинга области распространения, плотности и динамики конфигурации поселений целого ряда грызунов – носителей зоонозных инфекций. Например, рис. 3 демонстрирует, как выглядит на космическом снимке высокого разрешения колония большой песчанки и бутаны степного сурка.

Таким образом, использование ГИС с сеткой паспортизации позволило приступить к практическому решению нескольких задач:

Создание приложений в виде карт для отчетной документации противочумной службы республики.
Создание интерактивной, постоянно обновляемой базы данных, содержащей результаты эпизоотологического обследования.
Статистический анализ этой базы для дифференциации территории по рискам заражения человека.
Проведение научных исследований с использованием данных дистанционного зондирования и математического моделирования чумного эпизоотического процесса для целей прогнозирования.

То есть, происходит постепенный переход от интуитивно-прагматического изучения природной очаговости чумы к научно и инструментально обоснованному пространственному анализу, моделированию и прогнозированию эпизоотологических явлений с целью принятия решений о своевременных профилактических мероприятиях.

Подписи

Рис. 1. Сетка секторов первичных районов и границы очагов чумы в Республике Казахстан.