常變?nèi)?，李仁東，徐興建，邱 娟，羅開(kāi)盛

（1.中科院測(cè)量與地球物理研究所，湖北 武漢 430077； 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.湖北省疾病預(yù)防控制中心 血吸蟲病防治研究所，湖北 武漢 430079）

釘螺是血吸蟲的唯一中間宿主，釘螺分布決定血吸蟲的分布，掌握釘螺的分布狀況并監(jiān)測(cè)釘螺孳生環(huán)境，對(duì)于血吸蟲病的防治具有重要意義。以前，查螺工作主要通過(guò)先筆錄再匯總的方式分析釘螺的空間分布，較緩慢且不精確[1]。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的電子化和可視化[2]，提高血防工作引用空間數(shù)據(jù)資料的能力[3,4]，為建立精確的釘螺擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型提供科學(xué)依據(jù)，本文利用湖北省自1980年以來(lái)的螺情調(diào)查數(shù)據(jù)、中科院資源環(huán)境中心和其他單位提供的環(huán)境數(shù)據(jù)，構(gòu)建了湖北省釘螺螺情及其地理環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 數(shù)據(jù)收集及構(gòu)建流程

筆者收集了湖北省1980年～2010年的村級(jí)歷史螺情數(shù)據(jù)和該省2009年縣市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或者村級(jí)釘螺分布柵格圖片。從中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心獲得了湖北省村級(jí)行政區(qū)劃矢量圖，1980年、1990年、1995年、2000年、2005年及2008年的土地利用數(shù)據(jù)以及湖北省1980年以來(lái)的衛(wèi)星遙感TM、ETM+、MSS、SOPT5等衛(wèi)星遙感圖像；從國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)下載湖北省DEM影像；從湖北省水利廳收集到湖北省江河水情簡(jiǎn)報(bào)；從湖北省24個(gè)二級(jí)氣象站收集到了氣象氣候數(shù)據(jù)。各類數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)系統(tǒng)都采用GCS_Krasovsky_1940，投影坐標(biāo)系統(tǒng)都采用Krasovsky_1940_Albers。湖北省釘螺螺情綜合數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建流程如圖1所示。

2 綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建

2.1 基礎(chǔ)圖件數(shù)據(jù)庫(kù)

基礎(chǔ)圖件數(shù)據(jù)包括湖北省不同級(jí)別行政矢量圖、土壤類型圖、土地利用圖、多源衛(wèi)星遙感影像圖以及DEM影像。其中，多源衛(wèi)星遙感圖像為反演釘螺孳生的環(huán)境因子以及提取水系信息提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；DEM影像提供了研究山丘型釘螺所需的高程信息。

在Erdas 9.2軟件中，對(duì)湖北省2010年TM影像進(jìn)行處理，包括影像的幾何輻射校正、圖像鑲嵌和圖像裁剪。在已有的土地利用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，依靠人機(jī)交互的目視判讀方法，結(jié)合多次的野外調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用變化信息提取，得到了湖北省2010年土地利用數(shù)據(jù)。借助于ArcGIS將上述數(shù)據(jù)導(dǎo)入GeoDatabase，構(gòu)建湖北省螺情基本圖件數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖1 湖北省釘螺螺情綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建流程圖

2.2 釘螺螺情數(shù)據(jù)庫(kù)

在分析歷史螺情資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究所需設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫(kù)屬性表字段，共 110個(gè)字段，包括縣市區(qū)/鄉(xiāng)鎮(zhèn)/村名稱、國(guó)際代碼、釘螺面積及密度等，并依照這一標(biāo)準(zhǔn)整理各年份數(shù)據(jù)。其中，基本信息含釘螺地理區(qū)域分布，包括螺環(huán)境洲灘面積、耕地面積（水、旱田比例）、溝渠大小、養(yǎng)殖面積、種植結(jié)構(gòu)等；社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息包括GDP、人均收入、交通、農(nóng)居密度等。湖北省的釘螺孳生環(huán)境類型分為湖沼型洲垸亞型、湖沼型洲灘亞型和山丘型丘陵亞型3種。依照這3種類型分別整理各年份的查螺滅螺信息，包括釘螺分布面積、調(diào)查框數(shù)、捕螺只數(shù)、陽(yáng)性螺調(diào)查情況以及藥物和工程滅螺情況等。以湖北省的村級(jí)矢量圖為底圖，行政區(qū)國(guó)際代碼為關(guān)聯(lián)字段，利用Joins and Relates工具關(guān)聯(lián)上述屬性表，從而得到湖北省釘螺螺情數(shù)據(jù)庫(kù)。從圖2可知，湖北省釘螺主要孳生于沿江沿河流域。

圖2 2010年湖北省地理區(qū)劃及其釘螺分布圖

除此之外，借助ArcGIS平臺(tái)，利用Georeferencing工具將收集的2009年釘螺分布柵格圖片與相應(yīng)的行政矢量圖進(jìn)行空間配準(zhǔn)，然后繪制釘螺的線狀和面狀分布圖，便可得到2009年釘螺分布的矢量圖，進(jìn)一步完善釘螺數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫(kù)

釘螺的分布與多種環(huán)境因素關(guān)系密切，如氣溫、植被、土壤、水域和地形。其中，水是釘螺生長(zhǎng)繁殖的必要條件之一。地形因子主要指高程。從整個(gè)空間宏觀分布規(guī)律來(lái)看，極端低氣溫可能是影響釘螺分布的重要因素，雖然水、土壤、植被等也影響釘螺的分布，但它們?cè)诰植糠秶挠绊懜黠@。因此，獲取釘螺孳生環(huán)境因子對(duì)于研究釘螺孳生的預(yù)測(cè)模型具有重要意義。

1）氣象氣候。收集到的氣象數(shù)據(jù)只是有限站點(diǎn)數(shù)據(jù)，未能覆蓋整個(gè)省區(qū)域。而空間插值就是用已知點(diǎn)來(lái)估算其他點(diǎn)數(shù)值的過(guò)程，是將點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面數(shù)據(jù)的一種方法[5]。采用克呂格空間插值方法，得到整個(gè)區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)。

2）水系湖泊。從現(xiàn)有的土地利用分類圖中提取水域（河流、湖泊、水庫(kù)/坑塘）信息，利用高分辨率SPOT影像提取溝渠。湖北省江河水情簡(jiǎn)報(bào)提供了各個(gè)水文站點(diǎn)記錄的各江河流域的水流量、水位等信息。

3）植被信息。在ENVI軟件中，依據(jù)歸一化植被指數(shù)計(jì)算公式,對(duì)TM影像進(jìn)行波段計(jì)算，得到植被指數(shù)圖。植被覆蓋度的計(jì)算是基于像元二分模型，采用混合像元分解法[6,7]，將影像地類大致分為土壤和植被。在ENVI軟件中，依據(jù)植被覆蓋度公式FV=(NDVINDVIs)/(NDVIv-NDVIs)，其中，NDVI為歸一化差異植被指數(shù)，取NDVIv=0.7和NDVIs=0，對(duì)TM影像進(jìn)行波段計(jì)算，得到植被覆蓋度圖。

4）地表溫度。地表溫度是地區(qū)環(huán)境分析的重要指標(biāo)。目前，基于遙感圖像的地表溫度反演方法主要有輻射傳輸方程法、單窗算法和單通道算法[8]。本文采用輻射傳輸方程法，借助ENVI軟件，基于TM影像進(jìn)行地表溫度反演，得到地表溫度分布圖。

5）土壤濕度。土壤濕度也是影響釘螺孳生的一個(gè)重要環(huán)境因子。目前，土壤含水量的獲取方法主要有田間實(shí)測(cè)法、土壤水分模型法和遙感法3類[9-12]。本文采用遙感法，通過(guò)建立TVDI模型來(lái)反演土壤水分含量，利用之前提取的植被指數(shù)（NDVI）和地表溫度（TS），在Erdas中通過(guò)建模來(lái)建立Ts/NDVI的特征空間來(lái)擬合干邊和濕邊方程，計(jì)算得到溫度植被干旱指數(shù)TVDI，然后根據(jù)TVDI和土壤實(shí)測(cè)水分的相關(guān)性建立反演土壤水分的TVDI模型，進(jìn)而得到土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)。

最后，借助于ArcGIS軟件將植被指數(shù)圖、植被覆蓋圖和地表溫度圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入GeoDatabase中。利用Toolbox中的Extract Values to point工具可以提取上述環(huán)境遙感因子?xùn)鸥駡D像的值。以湖北省的行政區(qū)矢量圖為底圖，以行政區(qū)國(guó)際代碼為關(guān)聯(lián)字段，利用Joins and Relates工具，關(guān)聯(lián)上述氣象氣候數(shù)據(jù)、水系湖泊數(shù)據(jù)、植被指數(shù)、植被覆蓋度以及土壤濕度數(shù)據(jù)，從而建立了湖北省螺情環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 結(jié) 語(yǔ)

1）本文借助于GIS和遙感技術(shù)將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一，構(gòu)建了湖北省釘螺螺情及其地理環(huán)境綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，為下一步釘螺擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型的建立奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。今后可以將預(yù)測(cè)精度高的模型也納入此數(shù)據(jù)庫(kù)中。在此數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，利用GIS軟件，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)建立預(yù)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，對(duì)湖北省的血防工作具有重要意義。

2）在GIS平臺(tái)下，該數(shù)據(jù)庫(kù)可以快速直觀地顯示自1980年～2010年間隔5 a的釘螺地理分布特征，便于分析釘螺的時(shí)空動(dòng)態(tài)分布變化，了解多年來(lái)血防控螺滅螺工作的進(jìn)展情況，提高了歷史有螺環(huán)境資料在釘螺監(jiān)測(cè)和控螺滅螺工作的利用價(jià)值。

3）由于人力、物力所限，完整地收集湖北省有釘螺孳生的各個(gè)行政區(qū)的螺情數(shù)據(jù)比較困難。另外，關(guān)于查螺地點(diǎn)經(jīng)緯度的記錄不夠全面，今后應(yīng)將查螺框的地理位置精確定位，以便通過(guò)ArcGIS軟在電子地圖上實(shí)現(xiàn)螺點(diǎn)精確定位。

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