1、基于GIS的動(dòng)物疾病信息系統(tǒng)研究李林1，肖建華2，董婧1，王洪斌2* （1沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 沈陽 110161；2東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）摘要：地理信息系統(tǒng)作為一種能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在眾多與空間信息操作有關(guān)的領(lǐng)域。在動(dòng)物流行病學(xué)研究中,研究人員通過建立一些用于分析疫病分布時(shí)空模式的方法和模型,應(yīng)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行了許多疾病的空間分布模式、流行趨勢、環(huán)境危險(xiǎn)因素分布、輔助控制計(jì)劃制定及控制效果評估等方面的研究,取得了很好的效果。地理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前進(jìn)行動(dòng)物流行病學(xué)研究的重要工具。而利用空間統(tǒng)計(jì)分析方法能夠擴(kuò)展和加強(qiáng)GI

2、S的空間分析功能,從而更深入地探索、分析、處理和解釋動(dòng)物疾病的空間模式與空間關(guān)聯(lián)。本研究結(jié)合GIS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),研究并實(shí)現(xiàn)了基于GIS的動(dòng)物疫病信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)從空間的角度存儲(chǔ)疾病信息，實(shí)現(xiàn)可視化管理疫病。本文對系統(tǒng)開發(fā)方式的選擇、系統(tǒng)總體框架和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等作了詳細(xì)敘述，并簡要介紹了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能，同時(shí)給出了部分功能的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞： GIS；Mapobjects；信息系統(tǒng)Animal Disease Information System Based on GIS LI Lin, XIAO Jian-hua , DONG Jing, WANG Hong-bin*, (1Institut

3、e of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161,chian ;2College of Animal Medicine, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)ABSTRACT: Geographic information system(GIS) is a computer system, which has abilities to manipulate spatial in

4、formation and has been used in many fields related with spatial information management. Many methods and models have been established for analysis diseases distribution models and temporal-spatial transmission models. Great benefits have been gained from the application of GIS in animal disease epid

5、emiology. GIS is now a important tools in animal disease epidemiological research. Spatial analysis function of GIS can be widened and strengthened by using spatial statistical analysis, allowing for the deeper exploration, analysis, manipulation and interpretation of spatial pattern and spatial cor

6、relation of the animal disease. Associated with the advantage of GIS, this paper researches and implements animal disease information system based on GIS. It can store disease messages from the perspective of spatial and satisfy the requirement of management. The choice of developmental mode, the ma

7、in structure and the design of database etc of building the system are illustrated, some function of the system and method of realizationare briefly introduced as well in the paper.Key words: GIS; Mapobjects; information system一、引言GIS(Geographic Information System,地理信息系統(tǒng))是一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助的空間數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，一般來說，應(yīng)用G

8、IS可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的管理(采集、儲(chǔ)存和維護(hù))，分析(統(tǒng)計(jì)、空間建模)和顯示(圖形、地圖制作) 1。它把地圖獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與數(shù)據(jù)庫操作集成在一起，是實(shí)現(xiàn)決策管理信息化的重要手段2。近年來禽流感、口蹄疫等動(dòng)物疫病在中國部分地區(qū)暴發(fā)與蔓延，給人們造成了巨大的損失。動(dòng)物醫(yī)學(xué)是一個(gè)涉及微觀結(jié)構(gòu)和宏觀系統(tǒng)的多分支學(xué)科，大量與宏觀系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)具有空間分布特點(diǎn)。從傳染病的發(fā)生與流行，地方病的分布及病因，許多疾病的地方高發(fā)性特點(diǎn)以及畜牧獸醫(yī)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的分布等都與空間信息密切相關(guān)。動(dòng)物疾病數(shù)據(jù)資料的這種空間相關(guān)特點(diǎn)成為GIS應(yīng)用的前提3。應(yīng)用GIS技術(shù)建立動(dòng)物疾病地理信息系統(tǒng)是動(dòng)物疾病信息管理的

9、自動(dòng)化和科學(xué)化的必然趨勢4。針對目前畜禽重大疫病嚴(yán)重影響畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，本研究采用基于GIS的動(dòng)物疾病信息系統(tǒng)的二次開發(fā)，利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，采用GIS來實(shí)現(xiàn)動(dòng)物疫情的顯示、匯總、分析。實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)控畜禽疾病分布、發(fā)生、蔓延。二、系統(tǒng)目標(biāo)集成畜禽相關(guān)數(shù)據(jù)信息，建立包括圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等內(nèi)容在內(nèi)的多源信息庫。面向各級畜牧獸醫(yī)主管部門、各地獸醫(yī)工作者和養(yǎng)殖戶，提供疾病相關(guān)信息分布、發(fā)生等多層次信息服務(wù)。為畜牧獸醫(yī)主管部門提供決策支持。最終建立和開發(fā)一個(gè)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的，并融合GlS技術(shù)的動(dòng)物疾病信息系統(tǒng)。三、系統(tǒng)開發(fā)方式選擇本系統(tǒng)采用 GIS 組件與面向?qū)ο罂?/p>

10、視化編程語言相結(jié)合的集成二次開發(fā)模式。結(jié)合 GIS 工具軟件與當(dāng)今可視化開發(fā)語言的集成二次開發(fā)方式是 GIS 應(yīng)用開發(fā)的主流。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用 GIS 工具軟件對空間數(shù)據(jù)庫的管理、分析功能，又可以利用其它可視化開發(fā)語言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)出來的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，而且可靠性好、易于移植、便于維護(hù)5。尤其是使用 OCX 技術(shù)利用 GIS 功能組件進(jìn)行集成開發(fā)，更能表現(xiàn)出這些優(yōu)勢。選擇的 GIS 組件為MapObjects，美國 ESRI 公司的 MapObjects 由一個(gè)稱

11、之為Map 的 ActiveX 控件和 35 個(gè)可編程的 ActiveX 對象組成，通過這些對象，可以使用任何支持 ActiveX 的程序開發(fā)環(huán)境(如 VC + +，VB，Dephi，PB 等)，開發(fā)嵌入式 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)6。系統(tǒng)以 PC 機(jī)為開發(fā)和運(yùn)行平臺，在 Windows 操作系統(tǒng)下開發(fā)，開發(fā)中采用的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言為Visual Basic。四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)物疾病信息系統(tǒng)將空間地理信息和屬性信息結(jié)合起來，使畜禽疫病信息通過電子地圖的方式非常形象地顯示出來，同時(shí)提供給用戶空間數(shù)據(jù)以及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、分析和輸出。動(dòng)物疾病信息系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)分為兩模塊：

12、日常管理模塊和決策支持模塊，又細(xì)分為三個(gè)子系統(tǒng)，各有其特點(diǎn)和功能。疾病監(jiān)測管理子系統(tǒng)：對自然資源庫、畜禽資源庫、疾病數(shù)據(jù)庫等信息庫進(jìn)行可視化、科學(xué)化管理、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提高管理監(jiān)控的質(zhì)量。疾病綜合評價(jià)子系統(tǒng)：通過對動(dòng)物疾病相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行多種空間分析與空間統(tǒng)計(jì)，確定最佳的飼養(yǎng)結(jié)構(gòu)、飼養(yǎng)密度，重點(diǎn)的防控地區(qū)制定合理的防控策略和方案。疫病應(yīng)急決策子系統(tǒng)：結(jié)合疫情數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)，運(yùn)用多種分析方法，科學(xué)合理的采取各項(xiàng)應(yīng)急措施，降低應(yīng)急成本，提高決策的速度和準(zhǔn)確度。（二）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)根據(jù)對動(dòng)物疾病空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)采用 GIS 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)組織模型：矢量文件+關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用的矢量

13、數(shù)據(jù)概念模型為面向?qū)嶓w的空間數(shù)據(jù)模型，由于采用 MapObjects 控件進(jìn)行二次開發(fā)，因此系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)主要以 Shape 文件格式存儲(chǔ)。屬性數(shù)據(jù)包括同空間地理數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)和非關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)在數(shù)字化過程中通過輸入采集特征的編碼(用戶 ID 碼)，該編碼將用于與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。在 Shape 文件格式中，一個(gè) Shape 文件由一個(gè)主文件、一個(gè)索引文件和一個(gè) dBase 表 3 個(gè)文件組成。其關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)存放在 Shape 文件的 dBase 表中。dBase 表通過索引文件同主文件及幾何形狀相關(guān)聯(lián)。非關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) Access 存儲(chǔ)和管理。系統(tǒng)對后臺屬

14、性數(shù)據(jù)庫的訪問采用 Visual Basic的 DAO方式；空間數(shù)據(jù)文件主要為 Shape 文件格式，由 MapObjects組件管理和調(diào)用空間數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采用國家測繪部門提供的全國1：100萬電子地圖為基礎(chǔ)，將獲取的疫病監(jiān)測信息建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，采用GIS技術(shù)繪制相應(yīng)的專題地圖。空間數(shù)據(jù)庫里的信息根據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)地圖進(jìn)行數(shù)字化標(biāo)記。其中包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)如行政區(qū)劃、公路、鐵路、河流、湖泊等和專題地圖如動(dòng)物種群空間分布圖、養(yǎng)殖場地理分布圖、動(dòng)物疫病發(fā)生后的空間擴(kuò)散圖、傳播媒介的空間分布圖等。屬性數(shù)據(jù)庫包括土質(zhì)水源情況、交通狀態(tài)、畜禽密度、疾病特征、流行特點(diǎn)、獸醫(yī)院規(guī)模等。五、系

15、統(tǒng)主要功能系統(tǒng)采用 MapObjects +Visual Basic模式編程，在VisualBasic中調(diào)用 MapObjects 控件的事件、方法和屬性可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 GIS 功能。（一）數(shù)據(jù)可視化管理通過圖層管理和控制、視圖縮放和漫游、鷹眼功能、可視化管理全省畜禽資源、疾病空間數(shù)據(jù)庫和屬性庫，可視化顯示疫情數(shù)據(jù)與文字報(bào)告等。使用屬性工具點(diǎn)擊地圖某地區(qū)時(shí)，該地區(qū)高亮閃爍，并跳出屬性窗口顯示與畜禽所有相關(guān)信息（圖2）。對于數(shù)據(jù)可形成報(bào)表并打印。并可綜合查詢多種與畜禽相關(guān)的信息。 （二）專題地圖的制作對任意時(shí)間段內(nèi)的疫情,制作成不同行政級別的疫情報(bào)告總數(shù)、動(dòng)物發(fā)病數(shù)、損失總數(shù)等專題地圖,直接在地

16、圖上以直方圖或餅圖等形式表現(xiàn)出來（圖3）。（三）畜禽資源、疾病信息綜合空間分析利用GIS 強(qiáng)大的空間分析功能（疊加分析、密度分析、聚合聚類分析等）可對人才資源、畜禽資源的分布進(jìn)行整體評估（圖4）。綜合考慮地理環(huán)境、已有的設(shè)施分布、潛在的需求分布等因素，進(jìn)行科學(xué)的選址，為新建養(yǎng)殖基地、獸醫(yī)機(jī)構(gòu)等的選址提供依據(jù)。（四）突發(fā)疫情擴(kuò)散趨勢可視化模擬、應(yīng)急資源優(yōu)化配給通過GIS的緩沖區(qū)分析，確定畜禽突發(fā)疫情的影響區(qū)域，模擬畜禽疫情的蔓延趨勢（圖5）。分析疫區(qū)臨近的資源信息，并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法提供到達(dá)疫區(qū)的最優(yōu)路徑，從而及時(shí)控制疫情節(jié)約應(yīng)急成本，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源優(yōu)化配給。六、結(jié)語針對目前畜禽重大疫病嚴(yán)重影響畜禽

17、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，本研究采用了 MapObjects組件與面向?qū)ο缶幊陶Z言 Visual Basic相結(jié)合的集成二次開發(fā), 利用這種開發(fā)模式，開發(fā)者能夠方便、快捷地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，并且系統(tǒng)具有良好的外觀界面，便于操作和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，大大方便了用戶的需求。本系統(tǒng)利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)控、分析畜禽疾病分布、發(fā)生、蔓延。該系統(tǒng)不僅僅為畜牧獸醫(yī)主管部門動(dòng)物疾病信息化管理提供技術(shù)手段，也為我國動(dòng)物疾病地理信息系統(tǒng)建設(shè)提供了良好的應(yīng)用和技術(shù)層面的參考。參考文獻(xiàn)1徐勇,曾四清,余陽 疾病預(yù)防控制地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究 J. 疾病監(jiān)測 2006,21(1) :45-47.2Norstrom

18、M.Geographic information system(GIS) as a tool in surveillance and monitoring of animal disease J.Acta veterinaria Scandinavica Supplement,2001,94:79-85. 3戴陽,姜成華 地理信急系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)地理研究中的應(yīng)用J. 國外醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)地理分冊,2004, 25(4) : 182184. 4 Pferiffer D U,Hugh M Jones.Geographical information systems as a tool in epidemiologicl assessment and