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研究人员对比无人机成像与实地巡查，发现无人机在识别垃圾方面优势显著，有助于评估传染病风险。
在地球的生态系统中，蚊子这个小小的生物，却能掀起巨大的健康波澜。埃及伊蚊（Aedes aegypti）作为登革热、寨卡病毒等多种虫媒病毒（arboviruses）的主要传播媒介，正威胁着全球超过半数人口的健康。据统计，2019 年，全球向世界卫生组织报告的登革热病例达 520 万，而实际感染人数估计每年接近 3.9 亿。随着全球气候变暖，埃及伊蚊的活动范围还在不断扩大，其适宜生存的区域预计到本世纪末将增加 10 - 30%。
垃圾，这个看似平常的存在，却在不知不觉中成为了埃及伊蚊的 “温床”。全球塑料产量和垃圾处理量逐年攀升，大量垃圾堆积在户外，在雨水的作用下，塑料容器、废弃轮胎等成为了埃及伊蚊理想的滋生地。而传统的垃圾量化和分布研究方法，如研究人员徒步在社区记录垃圾情况，不仅耗费大量人力和时间，还难以获取详细的定量信息，无法满足对垃圾与疾病关系的深入研究需求。
为了应对这些挑战，来自斯坦福大学（Stanford University）、华盛顿大学（University of Washington）、肯尼亚技术大学（Technical University of Mombasa）等多个机构的研究人员，包括 Morgan S. Tarpenning、Juliet T. Bramante 等，开展了一项关于利用无人机成像（Unmanned Aerial Vehicle imaging，UAV imaging）识别和分类垃圾，以绘制潜在埃及伊蚊滋生地的研究。该研究成果发表在《Parasites & Vectors》杂志上。
研究人员在肯尼亚的基苏木市（Kisumu City）和乌昆达镇（Ukunda）两个地区开展了研究。这两个地区气候和地形特征各异，基苏木市为内陆城市环境，乌昆达镇为半城市沿海环境，且都存在垃圾堆积问题，登革热和基孔肯雅热发病率较高，是研究的理想场所。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是无人机飞行与图像采集，他们使用 DJI Mavic 2 无人机，在 2023 年 1 月和 8 月，按照肯尼亚航空管理局的规定，在约 100 米的高空进行飞行拍摄。其次是图像的处理与分析，利用 AgiSoft Metashape Professional 1.8.4 软件对图像进行处理，生成分辨率为 3 厘米 / 像素的基础地图，并在 QGIS 3.24 软件中对图像进行分析。此外，为了与无人机数据对比，研究人员还采用了四种实地巡查方法，包括沿着主要路径识别垃圾、在社区边界内寻找主要垃圾场、系统地在划定区域内识别所有垃圾以及对无人机识别的垃圾点进行反向实地验证等。
研究结果令人惊喜。在垃圾识别方面，综合所有实地巡查方法，无人机图像分析识别出的垃圾数量是实地巡查的 1.8 - 4.4 倍。在对无人机识别的垃圾进行实地验证时发现，94% 的标记垃圾点在位置和分类上都是正确的。同时，无人机在分析图像时，能正确避开 98% 的在实地巡查中记录的可见垃圾模拟物，误判率极低。
从垃圾类别来看，最常见的垃圾类别是小家庭垃圾堆，其次是散落垃圾和废弃汽车轮胎。在高风险垃圾类别中，无人机识别出了 82% 在实地巡查中发现的高风险垃圾堆，还额外发现了 27 个高风险垃圾堆，且均为中型社区垃圾场。对于废弃汽车轮胎，虽然无人机识别出的实地巡查记录的轮胎数量不到三分之一，但却额外发现了 84 个实地巡查遗漏的轮胎，使识别出的轮胎总数增加了五倍多。
在对无人机成像和实地巡查两种方法进行定性比较时，研究人员发现，无人机成像在可视化方面，分辨率可达 3 厘米 / 像素，能查看难以到达的地方，但无法识别垃圾成分，部分垃圾还可能被遮挡；在空间精度上，可量化垃圾表面积和大致估算体积，但精度有限；在时间精度上，能监测垃圾分布和数量变化，但无法确定特定垃圾堆的周转频率；在后勤保障方面，能高效覆盖大面积区域，但需要专业持证飞行员操作，图像审查耗时，且飞行易受天气影响，社区居民可能对飞行目的存在担忧。
研究结论和讨论部分表明，与实地巡查相比，无人机技术在垃圾识别、分类和量化方面具有明显优势，是一种很有前景的用于传染病研究的垃圾测绘方法。无人机成像与社区实地巡查相结合，可能会更全面地记录一个地区的垃圾情况。这项研究为利用无人机技术绘制和量化作为埃及伊蚊高风险滋生地的垃圾提供了有力支持，有助于研究垃圾随时间的变化、不同季节的差异以及干预措施前后的效果，对传染病防控和公共卫生管理具有重要意义。同时，研究也指出了无人机成像技术的局限性，如对被遮挡垃圾的识别困难等，为后续研究指明了方向。未来，随着技术的不断发展，无人机成像有望在传染病防控和环境管理领域发挥更大的作用。
