• شماره ركورد
    25798
  • شماره راهنما
    GEOG2 1175
  • عنوان

    مدلسازي و پيش بيني توزيع مكاني بيماري ليشمانيوز پوستي در استان اصفهان با استفاده از الگوريتم هاي يادگيري ماشين

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    سنجش از دور و سيستم اطلاعات جغرافيايي- سيستم اطلاعات جغرافيايي
  • دانشكده
    علوم جغرافيايي و برنامه ريزي
  • تاريخ دفاع
    1404/11/11
  • صفحه شمار
    177 ص.
  • استاد راهنما
    رضا ذاكري نژاد , عبدالله سيف
  • كليدواژه فارسي
    ليشمانيوز پوستي , الگوريتم يادگيري ماشين , XGBoost , استان اصفهان
  • چكيده فارسي
    ليشمانيوز پوستي يكي از مهم‌ترين بيماري‌هاي منتقله از ناقل در ايران است. استان اصفهان نيز به‌عنوان يكي از كانون‌هاي فعال آن شناخته مي‌شود. در اين مطالعه، به مدلسازي و پيش¬بيني توزيع مكاني بيماري ليشمانيوز پوستي در استان اصفهان با استفاده از الگوريتم¬هاي يادگيري ماشين و همچنين به بررسي تاثير تغييرات عوامل اقليمي بر ميزان گسترش بيماري پرداخته شده است. در اين مطالعه، رخدادهاي ثبت شده بيماري ليشمانيوز پوستي طي سال¬هاي 1400 تا 1402 به¬عنوان متغير وابسته مورد استفاده قرار گرفت. داده¬هاي بيماري پس از پيش پردازش در محيط نرم افزار ArcGIS 10.8.2 سازماندهي شده و به دو مجموعه آموزش (70%) و آزمون (30%) تقسيم شدند. مجموعه¬اي از متغيرهاي مستقل شامل متغيرهاي اقليمي (دماي كمينه، دماي بيشينه، متوسط دما، بارش، رطوبت نسبي، سرعت باد، تعداد روزهاي يخبندان و تابش خورشيدي)، شاخص¬هاي پوشش گياهي (EVI و NDVI)، عوامل توپوگرافي (ارتفاع، شيب، جهت شيب و فاصله از آبراهه) و متغيرهاي محيطي (كاربري اراضي و تراكم جمعيت) تهيه شد. مدلسازي با استفاده از الگوريتم¬هاي XGBoost، Random Forest، LightGBM، CART و GAM انجام گرفت. عملكرد اين مدل¬ها نيز با بهره¬گيري از منحني ROC و شاخص سطح زيرمنحني AUC مورد ارزيابي و اعتبار¬سنجي قرار گرفت. همچنين براي بررسي اثر تغييرات اقليمي، از سناريوهاي آينده SSP126 و SSP370 براي دوره¬هاي زماني (2021-2040)، (2041-2060) و (2061-2080) استفاده شد. نتايج نشان داد تمامي مدل¬ها توانايي قابل قبولي در شناسايي نواحي مستعد ابتلا به ليشمانيوز پوستي دارند. بيشترين دقت مربوط به مدل XGBoost با مقدار AUC برابر با (9686/0) بود، پس از آن مدل¬هاي CART (9665/0)، LightGBM(9655/0)، Random Forest (9652/0) و GAM (9535/0) قرار گرفتند. براساس خروجي مدل برتر (XGBoost)، در مجموع حدود 6/3% از مساحت استان اصفهان در طبقات پرخطر و بسيار پرخطر قرار گرفته است كه از اين ميزان، 45/2% در طبقه بسيار پرخطر و 97/0% در طبقه پر خطر طبقه بندي شد و اين نواحي عمدتا در شهرستان هاي اصفهان، فلاورجان، شاهين¬شهر، ميمه، كاشان و آران و بيدگل متمركز هستند. تحليل اهميت متغيرها نشان داد كه شاخص كاربري اراضي، شاخص باد و سرعت باد و همچنين شاخص پوشش گياهي EVI بيشترين تاثير را در گسترش بيماري دارند؛ شاخص بارش و طوبت نسبي نيز، از عوامل كليدي محسوب مي¬شوند. نتايج سناريوهاي اقليمي آينده بيانگر آن است كه تحت سناريوي بدبينانه (SSP370)، نواحي مستعد بيماري به¬ويژه در بخش¬هاي مركزي، غربي و جنوبي استان افزايش خواهد يافت و دماي كمينه مهم¬ترين عامل اقليمي موثر بر پراكنش بيماري شناخته شد. يافته¬هاي اين پژوهش نشان مي¬دهد كه الگوريتم¬هاي يادگيري ماشين، به¬ويژه مدل XGBoost، ابزارهاي كارآمدي براي پيش¬بيني توزيع مكاني ليشمانيوز پوستي در استان اصفهان هستند. نقش تعيين كننده عوامل زيست محيطي و اقليمي، به¬ويژه كاربري اراضي، پوشش گياهي و دماي كمينه، بر پويايي مكاني بيماري تاييد شد. نتايج حاصل مي¬تواند در برنامه¬ريزي¬هاي بهداشتي، مديريت ريسك و تدوين راهبرهاي پيشگيرانه در مواجهه با تغييرات اقليمي آينده مورد استفاده قرار گيرد.
  • تاريخ نمايه سازي
    1405/02/27
  • نام نمايه ساز
    همدم نوروزي
  • كليدواژه لاتين
    Cutaneous leishmaniasis , Machine learning algorithms , XGBoost , Isfahan province
  • عنوان لاتين
    Modeling an‎d Predicting the Spatial Distribution of Cutaneous Leishmaniasis in Isfahan Province Using Machine Learning Algorithms
  • گروه آموزشي
    جغرافياي طبيعي
  • چكيده لاتين
    Cutaneous leishmaniasis is one of the most important vector-borne diseases in Iran, an‎d Isfahan Province is recognized as one of its active endemic foci. The present study aimed to model an‎d predict the spatial distribution of cutaneous leishmaniasis in Isfahan Province using machine learning algorithms an‎d to eva‎luate the impact of climatic change on disease expansion. Confirmed cases recorded between 2021 an‎d 2023 were used as the dependent variable. The disease data were preprocessed an‎d organized in ArcGIS 10.8.2 an‎d subsequently divided into training (70%) an‎d testing (30%) datasets. A set of independent variables was prepared, including climatic variables (minimum temperature, maximum temperature, mean temperature, precipitation, relative humidity, wind speed, number of frost days, an‎d solar radiation), vegetation indices (EVI an‎d NDVI), topographic factors (elevation, slope, aspect, an‎d distance to waterways), an‎d environmental variables (lan‎d use an‎d population density). Modeling was performed using XGBoost, Ran‎dom Forest, LightGBM, CART, an‎d GAM algorithms. Model performance was eva‎luated an‎d validated using the ROC curve an‎d the Area Under the Curve (AUC) index. To assess the effects of future climate change, SSP126 an‎d SSP370 scenarios were applied for the periods 2021–2040, 2041–2060, an‎d 2061–2080. The results indicated that all models demonstrated acceptable capability in identifying areas susceptible to cutaneous leishmaniasis. The highest predictive accuracy was achieved by the XGBoost model (AUC = 0.9686), followed by CART (0.9665), LightGBM (0.9655), Ran‎dom Forest (0.9652), an‎d GAM (0.9535). Based on the output of the best-performing model (XGBoost), approximately 3.6% of the total area of Isfahan Province was classified as high an‎d very high risk, of which 2.45% was categorized as very high risk an‎d 0.97% as high risk. These areas were mainly concentrated in the counties of Isfahan, Falavarjan, Shahin Shahr, Meymeh, Kashan, an‎d Aran va Bidgol. Variable importance analysis revealed that lan‎d use, wind speed, an‎d the EVI vegetation index had the strongest influence on disease expansion, while precipitation an‎d relative humidity were also identified as key contributing factors. Future climate scenario analysis indicated that under the pessimistic SSP370 scenario, susceptible areas—particularly in the central, western, an‎d southern parts of the province—are expected to expan‎d. Minimum temperature was identified as the most influential climatic factor affecting disease distribution. The findings demonstrate that machine learning algorithms, particularly XGBoost, are effective tools for predicting the spatial distribution of cutaneous leishmaniasis in Isfahan Province. The significant role of environmental an‎d climatic factors, especially lan‎d use, vegetation cover, an‎d minimum temperature, was confirmed. The results can support health planning, risk management, an‎d the development of preventive strategies in response to future climate change.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    158486
  • نويسنده

    عباسي، فاطمه