中国血吸虫病防治杂志 ›› 2024, Vol. 36 ›› Issue (6): 562-571,613.
张宗亚1,杜春红1,张云1,王洪琼1,宋静1,周济华1,王丽芳1,孙佳昱1,沈美芬1,陈春琼1,
江华1,颜嘉琦1,冯锡光1,王文雅2,钱沛君2,薛靖波2,李石柱2*,董毅1*
ZHANG Zongya1, DU Chunhong1, ZHANG Yun1, WANG Hongqiong1, SONG Jing1, ZHOU Jihua1, WANG Lifang1, SUN Jiayu1,SHEN Meifen1, CHEN Chunqiong1, JIANG Hua1, YAN Jiaqi1, FENG Xiguang1, WANG Wenya2, QIAN Peijun2, XUE Jingbo2, LI Shizhu2*, DONG Yi1*
摘要: 目的 采用随机森林(random forest,RF)模型与最大熵(maximum entropy,MaxEnt)模型预测云南省钉螺潜在分布区,为云南省钉螺监测和控制提供参考。方法 收集2015—2016年云南省钉螺调查数据并转换为钉螺存在点数据;收集云南省22个环境变量数据,包括年蒸发量、年平均地温、年降水量、年平均气压、年平均相对湿度、年日照时数、年平均气温、年平均风速、≥ 0 ℃积温、≥ 10 ℃积温、干燥度、湿润指数等12个气候变量,归一化植被指数、地貌类型、土地利用类型、海拔高度、土壤类型、土壤质地⁃黏土含量、土壤质地⁃沙土含量、土壤质地⁃粉砂土含量等8个地理变量及国内生产总值、人口分布2个人口经济学变量。经Pearson相关性检验和方差膨胀因子(variance inflation factor,VIF)检验筛选后,基于R 4.2.1 软件biomod2包构建RF、MaxEnt模型及其组合模型,预测2016年后云南省钉螺潜在分布区。采用交叉验证和独立数据验证法,计算受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线下面积(area under curve,AUC)、真实技巧统计值(true skill statistics,TSS)和Kappa统计量以评价模型预测性能;选择AUC > 0.95且TSS > 0.85的模型输出的环境变量贡献值进行归一化处理,获得环境变量重要性百分比以分析环境变量重要性。结果 累计将148个钉螺存在点数据和15个环境变量纳入RF、MaxEnt模型进行训练,RF与MaxEnt模型预测性能均较佳,AUC均值> 0.9、TSS和Kappa均值均> 0.8,且两模型AUC(t = 19.862,P < 0.05)、TSS(t = 10.140,P < 0.05)和Kappa值(t = 10.237,P < 0.05)差异均有统计学意义;组合模型AUC、TSS和Kappa值分别为0.996、0.954和0.920。独立数据验证发现,RF模型和组合模型建模结果的AUC、TSS和Kappa值均为1,在未知数据建模中表现良好;MaxEnt模型则表现较弱,24%(24/100)的建模结果TSS、Kappa值为0。累计有79个RF模型建模结果和38个MaxEnt模型建模结果及组合模型建模结果AUC > 0.95且TSS > 0.85,被纳入环境变量重要性评价。RF、MaxEnt和组合模型中,年日照时数重要性占比分别为32.989%、37.847%和46.315%;年平均相对湿度重要性占比分别为30.947%、15.921%和28.121%,均为较重要变量。重要环境变量于RF模型建模结果中较集中,于MaxEnt模型建模结果中较分散,而于组合模型建模结果中最集中。采用RF模型预测的2016年后云南省钉螺潜在分布区相对集中,采用MaxEnt模型预测的钉螺潜在分布区相对较大,采用组合模型预测的钉螺潜在分布区突出了RF、MaxEnt模型预测结果共同的钉螺集中分布区。结论 RF和MaxEnt模型可有效预测云南省钉螺潜在分布区,有助于开展有针对性的钉螺防控工作。
中图分类号: