Journal of Geomatics Science and Technology

fa توسعه روشی عامل مبنا برای شبیه سازی گسترش مکانی زمانی بیماری سالک در محیط GIS (مطالعه موردی: شهرستان مراوه تپه) Development of an Agent-Based Model for Simulation of the Spatiotemporal Spread of Leishmaniasis in GIS (Case Study: Maraveh Tappeh) سامانه های اطلاعات مکانی GIS پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">لیشمانیوز جلدی (سالک پوستی) یک بیماری انگلی و بومی است که توسط نیش پشه خاکی ماده انتقال مییابد. این بیماری در خاورمیانه و سراسر جهان مشکلی اساسی برای سلامت جامعه ایجاد نموده و خسارتهای اجتماعی و اقتصادی بسیاری را به کشورها تحمیل کرده است. گسترش این بیماری بهشدت به پارامترهای مکانی، تعاملات فضایی و زیستمحیطی ناقلین (پشه خاکی)، میزبانها (انسان)، مخازن (جونده صحرائی) و محیط طبیعی وابسته است. ناهمگونی در این تعاملات، معمولاً مانع از مدلسازی دقیق این بیماری برای اتخاذ مراقبتهای پیشگیرانه در مناطق مستعد بیماری شده است. مدلسازی عاملمبنا (ABM) میتواند به عنوان یک فناوری نوین برای مطالعه این رفتارها و شبیهسازی گسترش بیماری و تعاملات پیچیده استفاده شود. از تواناییهای سیستمهای اطلاعات مکانی (GIS) نیز میتوان جهت تسهیل در گردآوری، تحلیل و نمایش اطلاعات بیماری استفاده کرد. از اینرو، مشارکت این مقاله، ترکیب GIS، ABM و یک مدل همهگیر و بهبودیافته SEIR در راستای کشف الگوی گسترش بیماری سالک پوستی است. جهت ارزیابی مدل پیشنهادی، از دادههای شهرستان مراوهتپه در استان گلستان که یکی از نواحی آلوده این بیماری در کشور ایران بهشمار میرود، استفاده گشت. با استفاده از شبیهسازیها و نماهای انجامشده در این پژوهش، نتایج مدل پیشنهادی نشان داد که چگونه بیماری سالک پوستی میتواند در بخشهای مختلف منطقه مورد مطالعه با شرایط زیستمحیطی و اجتماعی متفاوت، گسترش یابد. یافتههای این تحقیق بیانگر آن است که گسترش بیماری بیشتر در نواحی خشک و کم ارتفاع، مجاور رودخانهها و مناطق پرجمعیت اتفاق میافتد. محدود نمودن فعالیت انسانها در روستاها میتواند باعث کاهش شدت آلودگی گردد. بهعلاوه، نتایج نشان داد که گسترش زمانی این بیماری نیز دارای الگوی خاصی است؛ بهطوری که بیشترین موارد بروز بیماری در نیمه دوم سال رخ میدهد. این یافته میتواند به دلیل وجود دوره نهفتگی برای این بیماری و عدم فعالیت پشههای خاکی در فصول سرد سال باشد. در نتیجه، با استفاده از الگوهای بهدست آمده، میتوان رفتارهای کنترلی را در راستای پیشگیری از این بیماری اجرا نموده و تأثیر هریک را بهدست آورد. از این رو، با ارائه تصویری از نحوه انتشار این بیماری و انجام سناریوهای متفاوت، میزان تأثیرگذاری اقدامات کنترلی در کاهش و کنترل بیماری، نمایش داده شد. این پژوهش میتواند منجر به فهم بهتر پویایی گسترش بیماریهای همهگیر و اتخاذ تصمیمات بهتر جهت پیشگیری و کنترل آنها گردد.  </div> <div style="text-align: justify;">Cutaneous Leishmaniasis (CL) is an endemic, parasitic and a vector-borne human disease that is transmitted by the bites of female sand fly. The little attention has been paid to control it, which has imposed an economic burden on societies and has created a public health issue in the Middle East and worldwide. An approximated 12 million humans are infected, and about 1.5 to 2 million new cases of CL happen each year worldwide. More than two-thirds of new CL cases currently happen in six countries: Iran, Colombia, Algeria, Syria, Brazil and Afghanistan. The spread of the CL is highly associated with the spatial parameters, spatial and socio-ecological interactions of vectors (sand fly), hosts (human), reservoirs (rodents) and the environment. The heterogeneity of these interactions has hindered the accurate modelling of the CL for healthcare preventive measures in endemic areas. Agent-Based Modeling (ABM) can be used as a new technology to study these behaviors and to simulate the spread of the disease and complex interactions. The capabilities of geospatial information systems (GIS) can also be used to facilitate the collection, analysis and display of disease information. Therefore, the contribution of this paper is the integration of GIS, ABM and an improved Susceptible-Exposed-Infected-Recovered (SEIR) epidemic model for exploring the CL spread. To evaluate the proposed model, data from the Maraveh-Tappeh County in Golestan Province, an endemic area in Iran, including CL notification, landscape and census data, were used. The physical and social environment of northeastern Golestan has been mainly characterized by the presence of different factors that have been recognized as strongly associated with CL, large rural populations, suitable climatic conditions, riverbeds, desert and lowland area. Using various simulations and scenarios in this study, indicated how the CL spreads in different parts of the study area with various socio-ecological conditions. The results of this model indicated that the spread of the CL occurs principally in arid and low altitude areas, riverside and population centers. The results also showed that the restriction on human activities in rural areas leads to reduce the severity of the epidemic. The results also showed that the spread of the CL has a particular pattern, and the prevalent cases of the CL occur in the second half of the year. This finding could be due to the latent period of this disease and inactivity of sand flies in the cold seasons of the year. As a result, preventive behaviors can be implemented in order to control this disease by the obtained patterns and achieve the effects of these behaviors. Moreover, the impact of preventive measures on reducing and controlling of the CL was shown by the visual presentation of the propagation of this disease through the different scenarios, including population size, latent period, infection period, sensory range of sand fly's bite, insecticides, bed nets, health services and rodents control. Finally, the outbreak of the CL has a spatiotemporal pattern in the case study which is related to a complex cycle where the sand fly, rodent, human and the environment have a significant influence. This modeling effort can lead to a better understanding of disease spread dynamics and eventually to take better steps towards the prevention and control of CL spread.  </div> مدل سازی عامل مبنا, بیماری سالک, سیستم اطلاعات مکانی, مدل SEIR Agent-based Modeling, Leishmaniasis, GIS, SEIR Model. 113 131 http://jgst.issgeac.ir/browse.php?a_code=A-10-569-2&slc_lang=fa&sid=1 M. Tabasi محمد طبسی m.tabasi_sur@yahoo.com 10031947532846005867 10031947532846005867 Yes K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی A. A. Alesheikh علی اصغر آل شیخ alesheikh@kntu.ac.ir 10031947532846005868 10031947532846005868 No K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی