Aplicativos baseados em nuvem para acessar observações de terra por satélite para apoiar o aviso precoce da malária

A mudança ambiental global tem inúmeras influências na saúde humana, e os pesquisadores estão estudando cada vez mais as conexões entre variação climática e resultados de saúde. Extreme heat events are becoming more frequent as the climate warms, leading to greater risk of heat-related illnesses and death^1,2. Climate change also affects the transmission cycles of many infectious diseases and shifts the geographic distributions of important vector and host species³. Because climate is intimately connected with the hydrological cycle, changes in patterns of rainfall and resulting risks of flooding and drought influence the transmission of water-related diseases⁴.Se as associações entre mudanças ambientais e resultados de saúde podem ser elucidadas, o monitoramento das variações climáticas pode fornecer novos dados sobre fatores de risco para doenças ambientalmente sensíveis. These data can support the development of disease risk maps^5,6, early warning systems for forecasting outbreaks of climate sensitive diseases^7,8, and projections of the long-term effects that climate and land use change will have on human health^9,10.

Os satélites observendo a terra produzem uma abundância de dados que podem ser usados no estudo da saúde humana.Medições de variação espacial e temporal refletida, emitida e retroespalhada na pista de radiação no ambiente, incluindo vegetação, água superficial, umidade do solo, temperatura e precipitação. The resulting data provide information about habitats for vector and host species and environmental suitability for transmission of disease-causing pathogens^11,12,13. Satellite remote sensing can also be used to map heat waves¹⁴, monitor air pollution¹⁵, and delineate human populations at risk of disease¹⁶.A maioria desses dados está disponível sem nenhum custo e muitos têm cobertura global, tornando-os particularmente importantes para monitorar os riscos ambientais à saúde em países de baixa e média renda, onde a disponibilidade de medições ambientais terrestres é limitada.

Para implementar serviços climáticos, como sistemas de alerta precoce para doenças sensíveis ao clima, é essencial adquirir, processar e integrar novos dados regularmente.O acesso a dados ambientais geoespaciais requer a navegação em um vasto cenário de conjuntos de dados disponíveis, determinando quais são mais adequados e baixando grandes volumes de dados. The data must be extracted from complex archive files, projected to new coordinate reference systems, processed to detect and fill data gaps, and summarized to generate relevant environmental indices at appropriate spatial and temporal scales¹⁷.A maioria dos pesquisadores epidemiológicos e profissionais de saúde pública não possui experiência com dados de satélite e não possuem os recursos computacionais necessários e o software especializado. In many low- and middle-income countries, access to broadband internet is another barrier to working with large geospatial datasets¹⁸.Há necessidade de ferramentas que facilitem a recuperação e o uso de imagens de satélite para pesquisa e aplicações de saúde pública.

A computação em nuvem fornece acesso a conjuntos de dados geoespaciais, juntamente com processadores, armazenamento de dados e software, como recursos virtualizados pela Internet. Google Earth Engine (GEE) is a cloud-based system for analysis of satellite remote sensing and other gridded environmental data¹⁹.Os cálculos são realizados por meio de processamento paralelo no Google Cloud, facilitando a análise de conjuntos de dados muito grandes.Uma variedade de dados está disponível, incluindo estimativas de precipitação, temperatura da superfície da terra e índices de vegetação de satélites observendo a terra.Como os dados não precisam ser baixados, armazenados e processados localmente, o PEE facilita o acesso a dados, processamento e resumo para usuários finais com recursos computacionais limitados em ambientes de baixa largura de banda. GEE has used extensively for a variety of remote sensing applications, including public health²⁰.

The goal of this study was to facilitate regular access to satellite data in support of the Epidemic Prognosis Incorporating Disease and Environmental Monitoring for Integrated Assessment (EPIDEMIA) malaria early warning project in Ethiopia²¹.Para atingir esse objetivo, desenvolvemos um aplicativo de gee chamado Recuperação de análises ambientais para clima e saúde (alcance) para automatizar as etapas de processamento de dados necessárias e baixar resultados em um formato resumido adequado para modelar relações de malária e ambiente e prever o risco futuro da malária.Comparamos três implementações diferentes: 1) Uma ferramenta de visualização e download de dados com uma interface de usuário baseada em menu (UI) desenvolvida usando o editor de código de gee e a API JavaScript, 2) um aplicativo de mecanismo terrestre que implementou essa ferramenta como um aplicativo Web independentee 3) um pacote python chamável de outro software para automatizar o processamento e download de dados.Avaliamos os pontos fortes e as limitações de cada abordagem e consideramos como elas podem ser estendidas para apoiar outros esforços para prever doenças infecciosas sensíveis ao clima.