基于Web的系统真正预测疾病流行的案例研究镰刀菌素头枯萎的小麦
黛儿•庞特j·m·c·费尔南德斯■e . m .■w .孔雀舞■g·r·达
25.1
介绍
疾病预测已成为定量流行病学的一个既定部分。疾病的数学力学的核心是一些疾病预测模型已经发展在过去四十年。然而,许多模型并没有达到预期,他们将发挥重要作用,导致一个更好的疾病管理。在的原因,疾病预测模型的假设是,它使得预测疾病发展和重大事件的大多数目前的预报模型并不似乎(2001)。一个令人兴奋的在这个领域发展的可能性是使用天气预报作为输入疾病真正的疾病预测模型和结果输出。随着天气预报的改善以及更精确的估计微环境变量用于植物病害的模型,因此降水和叶片湿润时间,它将有可能提供季节性疾病疫情预测可能性的估计。这是特别有趣的田间作物的原因,不必要的喷雾剂对生产成本产生重大影响,也没有及时的应用程序可能导致控制不足。
目前的工作展示了一个使用方法朝着这个方向的小说编程语言和技术开发的一个基于web的原型模型实现和交付。案例研究FHB,疾病的关心全球小麦产量以及巴西南部小麦区域。尽管研究多年,这种疾病的控制仍然具有挑战性因为其复杂性(McMullen et al . 1997年)和一些因素如剂量率,应用时机和喷雾质量足够覆盖的组织是关键的杀菌剂效果很好的控制里斯1986;Picinini和费尔南德斯2001)。FHB预报模型决策被认为是一个重要的工具,允许生产商及时和有效地应用杀菌剂与其他控制策略(McMullen et al . 1997;徐2003)。不同方法的建模这种疾病在文学和综合信息在几个FHB模型已经回顾了黛儿•庞特(et al . 2004年)。
关键知识的流行病学疾病需要开发一个决策支持系统。FHB的流行病学研究了1980年代末以来在巴西南部。气候条件是最合适的在这一地区,和疾病有定期发生。观察到的不同的气候条件以及raybet雷竞技最新多年来帮助识别影响地区流行的主要因素。名叫GIBSIM机械的基于流程的仿真模型,开发和改进在年与先前的知识和一系列的当地的病原体相互作用的研究,主机动态和环境。模型验证了传染病在帕苏风杜的位置,巴西。实验图的数据已经收集5年每年和不同种植日期。累积的风险感染指数模拟模型解释了93%的疾病严重程度的变化(Del桥et al . 2005年)。在这项工作中,GIBSIM模型是一个基于web的原型系统的核心设计收集特定场域和预测天气数据并提供true-forecasts FHB在巴西南部一个位置。
25.2
材料和方法
开发web应用程序,称为GibSimWeb基于Model-ViewController (MVC)设计模式。模型的部分是业务逻辑;视图提供了图片和网页数据;和控制器确定应用程序的整体流(图25.1)。服务器程序是:气象数据管理服务器(wdm),数据库服务器(DBS),疾病预测模型服务器(dfm)和网络
图25.1。web应用程序的架构设计用于收集和存储实际和预测天气数据运行仿真模型预测小麦镰刀菌素头疫病的风险。服务器程序是:气象数据管理服务器(wdm),数据库服务器(DBS),疾病预测模型服务器(dfm)和web服务器(WS)
图25.1。web应用程序的架构设计用于收集和存储实际和预测天气数据运行仿真模型预测小麦镰刀菌素头疫病的风险。服务器程序是:气象数据管理服务器(wdm),数据库服务器(DBS),疾病预测模型服务器(dfm)和web服务器(WS)
服务器(WS)。波分复用模块由一个自动气象站的气象数据检索位于远程站点。数据更新间隔10分钟。此外,预测数据,生活在国家(国家空间研究所)数据库检索通过FTP协议。PostgreSQL的核心是星展银行和商店的天气数据,以及气象站和运行时参数的标识符如品种、种植日期,之前的作物,等。星展银行界面的wdm和dfm使用Java API,和WS在JSP脚本引擎使用一个SQL模块。WS从星展银行要求检索信息由用户通过客户端(浏览器)接口。另外,它还提供了一个简单的请求表单定义运行时参数。输出显示在文本或图形格式使用一个服务器端脚本策划。系统也将提供模拟输出到手机和PDA。除了定义一个气象站的选项在数据库中,系统允许用户输入自己的天气数据,如降水、温度、相对湿度等定制特定场地条件的结果。
系统使用从星展银行每小时或每天的天气数据,感染和vlsi生产日常风险指数通过接近实时的和预期的风险通过结合历史数据和7天的天气预报。在仿真期间,每个被使用波分复用的数据。日产量是感染风险指数计算基于每日从每个被输出。预测风险结合历史和7天每小时天气的预测数据,生成的埃塔模型使用一个网格40 kmx 40公里。由于模型占小麦发展评估疾病严重程度的影响,仿真开始当天第一个正面出现。在任何时候从那时起,实际以及未来每周累积风险指数估计。一旦累积风险的担忧是关键时刻的预测和模拟控制,模型可能需要警告说,杀真菌剂。
25.3
结果与讨论
GibSimWeb原型的初步运行表明,该系统成功地收集每小时天气数据包括太阳能辐射、温度、降水量和相对湿度从INPE“巴西农业研究公司”的自动气象站和预测数据服务器,并存储在星展。定义位置后,标题日期和品种,原型被设置为当前网页中的结果以表格(图25.2),图形(图25.3)和报告格式(图25.4)。表显示模型输出和天气变量。图表显示了每日增加感染的指数,和一些环境变量。感染指数和相关风险计算的第一天以来每天模拟实际和预期的风险考虑和预测数据。的报告是一个总结和解释暴发的风险,这可能是用于决策的基础。报告被发送到电子邮件和手机注册用户提供的标题设置一个特定的日期和系统运行自动每天使用预设参数。感染指数数值转换为4分类水平(低,中等和高流行风险),将决策基于杀菌剂的应用程序,以及其他因素。GibSimWeb URL是http://mfMpf.br.8080/gib/GibSimWebjsp。
GihSim模拟器
Slalion; |
EBPFWS |
子 |
|
标题日期: |
15/09/2005 |
- - - - - - |
|
位。mg日期: |
j |
Caitivar | bRS 179 |
他们1 |
Rjn与预测视图图| |查看报告
Rjn与预测视图图| |查看报告
仿真结果
日期 |
圣 |
:广州 |
|
15/09/2005 |
0 |
0 |
0172年 |
16/09/2005 |
0 |
0 |
0302年 |
17/09/2005 |
0 |
0 |
0259年 |
IB / 09/2005 |
0 |
307年 |
0.249 |
19/09/2005 |
0006年 |
2090年 |
0205年 |
20/09/2005 |
0044年 |
4378年 |
0159年 |
天气预报
直布罗陀海峡。
日期 |
Tmin |
达峰时间 |
Tniean猕 |
P |
年代Rad |
|
21/09/2005 |
15.8 |
22日,4 |
19日,1 |
91年,5 |
3 |
2.6 |
22/09/2005 |
15、5 |
27日,5 |
21日,5 |
70年,3 |
16日5 |
14日4 |
23/09/2005 |
16 |
23 |
19日,5 |
96年,3 |
10、5 |
1、3 |
24/09/2005 |
12、5 |
16 |
14日,25 |
94年 |
17日,3 |
2,6 |
25/09/2005 |
14日4 |
24日,4 |
19日,4 |
82年 |
21日,1 |
14日,1 |
26/09/2005 |
12日6 |
25日8 |
19日,2 |
72年,3 |
0 |
1 b, 8 |
27/09/2005 |
17日,2 |
28 |
22日5 |
B3 |
G |
11日,3 |
图25.2。电脑屏幕显示模型输入和仿真结果
严重程度
图25.2。电脑屏幕显示模型输入和仿真结果
原型证明功能,可以很容易地扩展到其他位置自动气象站与能力发送数据是可用的,星展银行使用相同的协议。此外,该系统可能包含模块允许用户设置天气检索直接从自己的现场自动站DBS或从他的电脑,访问本地数据库,除了检索从INPE预测数据。因此,用户可以运行模型的位置从任何电脑或移动设备访问网络。用户将可以选择让他
-
- 图25.3。电脑屏幕显示图形格式的模型输出
公共或私人数据。这将是另一种电脑化的气象站,更昂贵。
战术管理web应用程序的实用FHB可能改善疾病控制通过允许及时杀菌剂的应用程序。当高爆发的风险预期,应用杀菌剂感染后不久,如果天气允许,将有助于改善杀菌剂功效与疗效。除此之外,一旦天气数据可供几个地方在一个地区,该模型可以用来评估地区流行的空间变异性。一旦长期历史气象数据集用于几个地方在生产区域,该模型可用于地图流行的气候适宜性。影响种植日期和作物轮作可以评估不需要当地的实验。这个系统也可以用来追算过去的场景来测试系统的准确性。
模块化的系统允许其他疾病模型的实现特别是需要更复杂的数据,如每小时天气信息和叶片湿润时间。疾病模拟器可能容易分层与作物模型如CERES-Wheat决策支持系统的农业技术转让(DSSAT)套件,使用由后者物候数据输出(里奇et al . 1998年)。费尔南德斯et al。(2004),与基于流程的模型来评估气候变化的潜在影响小麦种植地区镰头疫病流行在巴西南部,乌拉圭和阿根廷。raybet雷竞技最新
FHB风险警告
预计开始-在09/21/2005模型中输入:
开始-标题日期:09/15/2005品种:BRS179地点:不是底部
模拟输出:
今天是:09/20/2004估计皮尔的花期09/24/2004今天累积感染风险:0.0累计7天预报感染风险:3.89预计的严重程度:6.43%
解释:
今天是4天前的峰值开花日期。计算机模型预测一个没有疾病的风险达到流行水平在未来7天。没有控制措施需要在这个时间小屋的场景可能会改变根据每日预测。
免责声明:
由计算机生成的风险模型下验证以外的地区不是底部,RS,巴西。预测疾病风险取决于我们皮革、皮革制品预测在接下来的七天,不确定性。实验和向公众提供的信息仅作为信息的目的,不得用于任何形式的决定麦芽制造。“巴西农业研究公司”小麦,大学不是那么底部和国家空间研究所——INPE或员工assinne没有责任的使用这些信息,他们也不保证任何使用预估的健身。
图25.4。镰刀菌素头枯萎病(FHB)模拟报告
确认
这项研究的部分资金支持的农业宏观下2和格兰特AIACC LA27项目。支持收到CNPq也承认。也感谢编程援助收到Simuplan项目的参与者。
引用
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信息技术在植物病理学、Kyongju韩国,2001年10月25日。徐X(2003)环境条件对镰刀菌素的发展的影响耳朵枯萎。欧元109:683 - 689 J植物路径
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