空间分析在诱蚊诱卵器监测中的应用研究*

朱 伟 戈 斌 李 澜 王 现 刘翔宇 周毅彬

(1.上海市徐汇区疾病预防控制中心，上海 200237；2.上海市奉贤区疾病预防控制中心，上海201499；3.上海市金山区山阳镇社区卫生服务中心，上海 201508；4.上海市疾病预防控制中心传染病防治所，上海 200336)

登革热是由登革病毒引起、由埃及伊蚊Aedesaegypti或白纹伊蚊Ae.albopictus传播的一种急性传染性疾病。过去50年，全球登革热疫情显著上升，每年造成约3.9亿人发病(Bhattetal.，2013)，全世界约40%以上人口面临罹患登革热的风险(刘起勇等，2019)。自2011 年以来，我国登革热发病率呈现明显上升趋势，尤其是2014年，国内多地暴发流行，全国共报告了近45 000例登革热病例，发病人数超过了以往30年的总和，流行的规模更是达到1986年以来的高峰(熊益权等，2014)。上海地区仅有白纹伊蚊，不仅是登革热的重要传播媒介，也是基孔肯雅热、寨卡病毒病等多种疾病的传播媒介(邱星辉，2019)，监测和控制媒介蚊虫密度是当前最有效的登革热等蚊媒传染病的防控措施。

诱蚊诱卵器法广泛应用于伊蚊密度的常规和应急监测。诱蚊诱卵器法成本低廉、过程简便，蚊虫密度偏低时也较其他方法更为敏感(徐仁权等，2006)，在室内和现场试验中表现优异(林立丰等，2006)。因而，诱蚊诱卵器阳性率被用作常规和应急监测中的阈值指标(李辛庆等，2016)。在目前的常规与应急监测中，诱蚊诱卵器的阳性率和卵粒密度作为评价指标，可以反映某一地区蚊密度的平均值。然而，这些指标忽略了每个诱蚊诱卵器空间位置的信息。如能在监测中加入空间信息和相关的空间分析技术(刘美德等，2007)，进而识别白纹伊蚊的空间分布模式及高密度区域，将为白纹伊蚊密度监测和制定控制方案提供技术支持。空间分析是基于地理信息系统(Geographic information system，GIS)的一门技术，它以地理空间数据库为基础，通过对相关空间数据的处理、运算、分析、显示和更新，处理各种实体的空间关系。近年来，GIS被广泛应用于蚊虫的研究(Aziletal.，2014；Giordanoetal.，2018)，也逐渐应用于媒介生物的监测(王伟等，2017)。

本次研究以诱蚊诱卵器为白纹伊蚊监测工具，探索将GIS应用于监测之中，对白纹伊蚊孳生情况进行空间分布分析，掌握蚊密度空间分布格局，为制定有效的蚊虫防控方法和登革热防控策略提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域

本研究选取位于上海市中心的某处科教园区，研究区域东西约250 m、南北约240 m，总面积约60 000 m2。内有11幢大小不一的办公科研楼以及1个食堂、1个垃圾站、1个液氮房和1个地下停车库。在研究区域内共设置155个监测点，并对每个监测点进行定位和编号(图1)。

图1 研究区域与诱蚊诱卵器监测点位置

1.2 研究器材与方法

本研究使用的诱蚊诱卵器符合《GB/T 23797—2009病媒生物密度监测方法蚊虫》的标准，直径70 mm、高100 mm的圆柱形透明塑料瓶，瓶底向上突出高20 mm的椭圆圆锥形，瓶盖为黑色塑料，上有3个向内突出21 mm的倒圆锥管，上口直径12 mm，下口直径7 mm。使用时在瓶内倒入约20 mL脱氯水，放入一张滤纸，滤纸浸湿并浮于水的上方。在每个监测点布放1只诱蚊诱卵器，连续放置7 d，于第8 d回收并观察。

1.3 研究时间与频次

研究时间为2019年9月13日至10月4日，每次监测时间持续7 d，重复3次。

1.4 阳性判断标准及计算方法

诱蚊诱卵器内有成蚊或(和)蚊虫卵的，判定为阳性；既无成蚊也无蚊虫卵的，判定为阴性；丢失、干涸或破损的诱蚊诱卵器，判定为无效。对阳性诱蚊诱卵器内的蚊虫卵进行计数。诱蚊诱卵器阳性率=(阳性诱蚊诱卵器个数/回收诱蚊诱卵器总数)×100.00%；平均卵粒数=捕获的总卵粒数/诱蚊诱卵器回收个数。

1.5 统计学分析

1.5.1数理统计 使用SPSS 20.0软件进行统计分析。阳性率差异分析采用Pearson卡方检验，卵粒数差异分析采用Kruskal-Wallis检验，检验水准α=0.05。

1.5.2空间分析 使用ArcGIS 10.3软件进行空间分析。通过平均最近邻分析各个监测点的空间分布特征，计算平均观测距离与预期平均距离的比值，当比值小于1时，表示监测点为聚类分布模式，当比值大于1 时，表示监测点为离散分布模式，当比值等于1 时，表示监测点为随机分布模式(张玥等，2018)；通过全局 Moran′sI指数进行全局空间自相关分析(Moran，1950)；通过Getis-Ord G系数(Getis-Ord Gi*)进行热点探索(Getisetal.，1992；高风华等，2019)；通过标准差椭圆分析监测点位置、平均卵粒数和阳性次数的空间方向分布，将标准差数设为一个标准差，通过以平均中心、长轴、短轴、方位角为基本参数的空间分布椭圆定量描述空间分布整体特征，生成一个空间分布特性的椭圆面，该椭圆面显示了空间扩散趋势(董雯等，2017)。

2 结果

2.1 诱蚊诱卵器结果

本次研究期间，第1次监测共回收有效诱蚊诱卵器152只，阳性36只，阳性率为23.68%，阳性诱蚊诱卵器的卵粒数中位数为22粒，其中最少为0粒(只捕获到成蚊)、最多为100粒；第2次共回收152只，阳性35只，阳性率为23.03%，卵粒数中位数为15粒，其中最少为0粒、最多为89粒；第3次共回收151只，阳性27只，阳性率为17.88%，卵粒数中位数为10粒，其中最少为0粒、最多为71粒。3次监测的平均阳性率为21.54%，卵粒数中位数为17.5粒，其中最少为0粒、最多为100粒(表1)。经统计分析，3次监测阳性率差异无统计学意义(χ2=1.81，P=0.41)，3次监测的卵粒数差异无统计学意义(χ2=0.38，P=0.83)。

表1 诱蚊诱卵器阳性率与卵粒数

2.2 监测点位分布

平均最近邻分析显示，监测点的平均最近邻为10.60 m，期望值9.66 m，平均最近邻指数为1.09(P<0.05)，表明诱蚊诱卵器布放位置的空间分布模式为离散分布，即蚊密度的空间分布不是由于监测点的位置造成的。

2.3 不同距离的增量空间自相关分析

2.3.1平均卵粒数分布分析 本次研究期间，单个监测点平均卵粒数分布的全局空间自相关峰值半径(Z值最大)为50 m，Moran′sI指数为0.137，Z值为5.748(P<0.05)，即平均卵粒数的空间自相关在半径50 m达最大值(表2)。

表2 不同距离的增量空间自相关分析

2.3.2诱蚊诱卵器阳性次数分布分析 本次研究期间，单个诱蚊诱卵器阳性次数分布的全局空间自相关峰值半径(Z值最大)为50 m，Moran′ sI指数为0.148，Z值为6.041(P<0.05)，即阳性次数存在空间自相关的最大值在半径50 m(表2)。

2.4 空间分布方向

分别对监测点位置、平均卵粒数和阳性次数进行标准差椭圆分析，结果显示三者的方位角不同(图2～4)，说明诱蚊诱卵器平均卵粒数和阳性次数的分布方向不是由于监测点的位置造成的。蚊密度呈现出西北—东南方向分布。

图2 监测点位置标准差椭圆

图3 平均卵粒数和标准差椭圆

图4 阳性次数和标准差椭圆

2.5 热点探索

热点探索结果显示，诱蚊诱卵器平均卵粒数和阳性次数的高聚集区域皆为西北部，低聚集区域皆为东北部和南部，东南部则无统计学差异(图5～6)。

图5 研究期间单个监测点平均卵粒数的热点探索(搜索半径50 m)

图6 研究期间单个监测点阳性次数的热点探索(搜索半径50 m)

3 讨论

本次研究区域总面积约60 000 m2，共设置监测点155个，诱蚊诱卵器布放时间(9月中旬至10月上旬)为一年中白纹伊蚊密度高峰时期，连续3次监测的诱蚊诱卵器阳性率和卵粒数差异均无统计学意义，说明研究期间蚊密度较为稳定。监测点的空间分布模式为离散分布，表明蚊密度的空间分布不是由于监测点的位置因素造成的。此外，监测点位置、平均卵粒数和阳性次数空间分布标准差椭圆的方位角不同，进一步说明平均卵粒数和阳性次数的空间分布模式并非由监测点的位置造成。

空间自相关分析结果显示，诱蚊诱卵器平均卵粒数和阳性次数都存在空间聚集，且空间自相关皆在半径50 m达最大值，表明白纹伊蚊的平均活动范围约为半径50 m，这与景晓等人的研究(景晓等，1998)是一致的。诱蚊诱卵器在空间上应均匀布放，且每两个诱蚊诱卵器之间的距离不应超过50 m，避免因集中布放于高(低)密度区域而导致对真实的白纹伊蚊孳生状况产生误判。热点探索结果提示，在本次研究区域(250 m×240 m)内白纹伊蚊密度不是均匀分布，存在高聚集区和低聚集区，有助于在开展密度控制时集中在高密度区域，提高控制效率。但是本次研究中，临近的诱卵器结果也往往并不相同，这可能是由于诱卵器所处的不同环境造成的。Cianci等(2015)的研究发现灌木与卵的数量正相关，而草地与卵的数量呈负相关。

本次研究结果提示，在进行白纹伊蚊密度常规和应急监测时，可以直接按照50 m的半径来进行布点，节省人力物力，且采用诱蚊诱卵器法监测结合空间分析的方法可以呈现白纹伊蚊孳生状况，有助于蚊虫控制工作的开展。通过空间分析和热点探索，能有效识别显示白纹伊蚊高聚集区，为制定高效的防控策略提供帮助，且应当将更多的防控资源用于高聚集区的处置，提高控制效率，从而及时且有效地控制白纹伊蚊密度，最大限度地提高控制的效率。

致谢感谢ESRI(中国)公司的朱正纲所提供软件和技术指导。