基于GIS的縣域醫療衛生設施可達性研究

閆鳳英，郭文秀

（ 1.天津大學 建筑學院，天津 300000）

基于GIS的縣域醫療衛生設施可達性研究

閆鳳英1，郭文秀1

（ 1.天津大學 建筑學院，天津 300000）

以長興縣醫療設施為對象，探究基于GIS網絡分析的公共服務設施可達性分析評價方法。首先，進行實地調研收集數據資料建立長興縣GIS數據庫，根據行政村邊界及社區邊界將長興縣劃分為246個地塊，統計各地塊的人口、面積，應用ArcGIS網絡分析方法得到各地塊到達就近醫院的最優路徑；其次，由最優路徑得到的屬性表統計各地塊到就近醫院的時間，評價長興縣醫療設施的可達性并分析影響可達性的因素；最后，根據評價結果提出規劃建議及改進措施，依照此規劃改進措施，可以將縣域居民30 min內到達就近醫院的人口從54.0%提升到73.3%，有效改善了縣域醫療設施的可達性。

公共服務設施；GIS；可達性；時間成本；醫療設施

可達性是指利用特定的交通系統從給定地點到達目的地的便利程度，最初在1959年由Hansen提出，并將其定義為交通網絡中各結點相互作用的機會大小[1,2]，Martin[3]1992年將可達性的概念用在基礎設施服務情況的研究中。我國學者曾松等[4-6]先后把可達性的概念引入到我國，并應用于公共服務設施規劃布局研究中。近年來國內學者圍繞醫療衛生設施的可達性問題做了許多研究[6-9]，其中，基于GIS利用兩步移動搜尋法對醫院空間可達性進行研究并提出對醫院空間布局優化選址措施[9-10]。研究基于GIS網絡分析功能得到綜合醫院的空間可達時間，采用時間成本來反映空間距離，能夠更好地反映實際情況。在道路網絡系統中使用時間成本來研究綜合醫院的可達性，相對潛能模型方法及兩步移動搜尋法得到的可達指數，該方法可以更直觀地反映綜合醫院的空間可達性，而且具有很好的實用價值。

本文基于GIS技術網絡分析功能，以長興縣綜合醫院為研究對象，用居民點到最近綜合醫院的行車時間來測度可達性，研究長興縣綜合醫院的可達性。統計分析醫療衛生需求點到達距離最近綜合醫院的行駛時間，得到縣域各地區醫療衛生設施可達性評價結果，并給出提高縣域綜合醫院可達性的措施。

1 研究區域概況

長興縣位于浙江省最北端，縣域面積約為1 431 km2，總人口約為68萬人。長興縣隸屬于浙江省湖州市，轄有10鎮、6鄉，其中雉城鎮為城關鎮，根據各鄉鎮行政村邊界及雉城鎮社區邊界，將長興縣劃分為246個地塊，調查統計這些地塊的人口、面積等屬性數據。由于可達性研究是基于需求點和供給點之間的空間關系，所以在本研究中各地塊用其中心質點來代替，根據每個區域的人口數量，將縣域的人口規模劃分為7 個等級，不同等級用不同點來表示（圖1）。

圖1 行政區劃分及人口交通圖

截至2013年底，長興縣共有醫療衛生機構359家，其中綜合醫院4家、專科醫院3家、地區醫院4家、衛生院28所、社區衛生服務站178家。根據統計資料顯示，長興縣共有病床2 320張，每千人擁有醫療床位3.7張。專業衛生人員2 595人，其中執業醫師1 009人、執業助理醫師395人、注冊護士1 160人。平均每千人擁有衛生技術人員4.1人、擁有執業（助理）醫師2.2人，擁有注冊護士1.8人。

長興縣共有4家綜合醫院，分別是：人民醫院、中醫院、金陵醫院、長廣醫院，4家綜合醫院的床位數為1 550張，占整個縣域總醫療床位數的67%，而且綜合醫院有較好的軟硬件，是居民看病就醫的首選，因此研究縣域綜合醫院的可達性有重要的意義，本研究以綜合醫院為研究對象。

2 數據采集及可達性分析

2.1 數據采集

本文研究數據主要包括：①長興縣綜合醫院的空間位置坐標；②長興縣縣域交通路網（精確到鄉鎮以上級別公路）的空間位置；③長興縣246個地塊的人口數據、面積數據；④長興縣基本地形地貌圖。

獲得數據的途徑有：實地調研、Google地圖查詢統計、地圖數字化。實地調研主要是通過當地的統計部門、規劃部門獲得長興縣近年的年鑒資料、各地塊的人口數據、面積數據以及地形地貌圖；通過Google地圖獲得綜合醫院的位置坐標，導入到GIS中并添加相應的屬性數據；將調研得到的縣域交通路網地圖進行數字化，將CAD圖形數據轉換為GIS中的shape文件。

2.2 可達性分析方法

可達性分析是基于ArcGIS網絡分析方法，將縣域246個地塊和綜合醫院用其中心質點來替代，網絡分析的主要步驟如下：

1）建立交通網絡數據集。本研究采用機動車行駛時間作為新建網絡數據集的基本屬性，以時間作為網絡通行成本，單位為min。機動車在不同級別道路的行駛速度通過百度地圖實時路況導航工具獲取，具體設定方法是根據百度地圖實時導航，分別統計長興縣9：00～ 11： 00和15：00～17：00兩個時段各級別道路不同路段的行駛速度。不同時間段每個級別的道路采集60個樣本，最后取加權平均值作為各級道路的實際行駛速度：一般公路（鄉鎮公路）速度設定為25 km/h、縣道速度30 km/ h、省道40 km/h、國道45 km/h、高速公路65 km/h。

2）新建最近設施點。建立好網絡數據集之后，通過Arctool中的網絡分析功能，新建最近設施點，通過新建最近設施點可以得到各個地塊中心質點到達最近綜合醫院的路徑，具體步驟為：①加載4所綜合醫院和246個地塊的空間位置；②設置新建最近設施點分析的相關參數——阻抗設為行駛時間，查找距離各中心質點最近的綜合醫院；③得到各地塊到最近綜合醫院的246條路徑。

3）求解分析及數據統計。根據最近設施點的網絡分析結果，統計各個地塊到達最近綜合醫院的行駛時間以及相應各地塊的人口、面積，分析不同地塊到綜合醫院的可達時間，并得到評價結果。

2.3 可達性結果分析

通過ArcGIS網絡分析得到各地塊中心質點到達最近綜合醫院的246條行駛路徑，統計246條路徑的行駛時間，按照每10 min一個級別，將綜合醫院可達性劃分為8級，得到246個地塊的可達性分析結果（圖2），通過網上問卷方式調查長興縣各鄉鎮居民的出行習慣，統計長興縣居民對綜合醫院可達時間滿意度，評價長興縣綜合醫院可達性好壞。通過問卷調查將8個級別的可達性劃分為4種評價結果，分別為：0～20 min可達性好；20～40 min可達性較好；40～60 min可達性較差，60～80 min可達性差。

圖2 可達性分析結果

分別統計246個地塊的人口、面積，得到不同級別可達性所包含的地塊面積、人口以及在整個縣域中所占的比例等統計數據，如表1所示。

3 可達性評價

3.1 不同可達性區域服務的人口面積比例

縣域綜合醫院的可達性用需求點到設施間的行車時間來評估，根據統計結果，整個縣域內可達性好的區域面積為291.12 km2，占縣域總面積的20.34%；人口為220 662，占縣域總人口的32%；可達性較好的區域面積為572.84 km2，占縣域總面積的40%；人口為280 064，占縣域總人口的40.7%；可達性較差的區域面積為423.12 km2，占縣域總面積的29.56%；人口為150 446，占縣域總人口的21.9%；可達性差的區域面積為144.27 km2，占縣域總面積的10.08%；人口為37 056，占縣域總人口的5.4%。

分析表1可知：在相同的行駛時間內，覆蓋的縣域面積比例若大于覆蓋的人口比例，說明在該覆蓋區域內的人口密度大，否則相反；可達性好和較好的區域覆蓋的人口比例都大于覆蓋的縣域面積比例，而在可達性較差和差的區域內相反。縣域的可達性與人口密度呈正相關，例如，在可達性好的區域（可達時間0～20 min）人口比例為32%，而面積比例為20.34%，說明該區域的人口集中，居民選址都集中在可達性好的區域；而在可達性差（可達時間60～80 min）的區域中，面積比例為10.1%，人口比例只有5.4%，即這些區域的人口分散，人口密度較小。

表1 不同級別可達性統計結果

3.2 可達性人口面積累積比例分析

由上述統計結果得到縣域內不同可達地區的累積面積比例和累積人口比例，將人口比例和面積比例累積分析，得到如圖3所示曲線圖。在縣域內有54%的人口可以在30 min之內到達距離自己最近的綜合醫院；94.6%的人口可以在60 min之內到達距離最近的綜合醫院。縣域累積人口比例曲線圖顯示，在30 min的可達時間內人口累積曲線斜率最大，表明在30 min可達時間內的區域人口密度大，同時也反映在可達性好的區域聚居的人口多，在50 min可達時間之后，人口累積曲線斜率基本趨近于水平。從統計表中可以發現，在50 min可達時間內覆蓋縣域總人口已經達到586 864 人，占整個縣域總人口的85.3%，表明在可達時間大于50 min的區域人口密度較小。同理，通過分析累積面積曲線可以發現，在20～40 min可達時間之內曲線斜率最大，表明在20～40 min可達時間內包含的地塊面積最大；在50 min之后曲線斜率趨于緩和，表明該可達時間內的地塊面積小。總體來看，在10～40 min的時間段內，累計人口曲線斜率大于累計面積曲線，表明在可達性好的區域單位面積上集聚的人口較多；在40～80 min的時間段內，累計人口曲線斜率小于累計面積曲線，表明隨著可達性逐漸降低，單位面積上的人口逐漸下降。

圖3 累計面積比例和累計人口比例圖

3.3 可達性的空間影響因素分析

分析可達性等級與縣域的地形地貌、交通條件之間的關系可以發現：可達性差的地塊大多位于縣域的邊界，地理位置偏僻，距離綜合醫院的位置較遠，而且這些地區大部分位于山林地帶，地區交通主要依靠鄉鎮公路，沒有縣道以上級別的公路通過或者距離主要交通干道較遠，交通設施落后；可達性好的地塊通常地理位置優越，距離綜合醫院的距離較近，對綜合醫院呈圈層式包圍分布，大部分位于平原地區，交通網絡較為密集，即便位于山區，但有主要的交通設施（比如省道、國道）經過，從而提高了這些地區的交通可達性。

4 可達性改進措施探討

改進長興縣綜合醫院可達性的辦法主要有3種基本途徑：①從綜合醫院的角度來考慮，增加縣域綜合醫院的數量或者改變其地理區位；②從居民點布局的角度來看，可以將離散的居民點集中起來采取城鎮集約化，通過撤村并點的方式來實現；③從連接需求點和供應點的媒介來考慮，可以提升縣域道路的整體質量或者增加路網密度來提高可達性。

比較3種可達性改進方式，本研究主要是考慮第一種改進措施，并深入探討改進措施的具體效果，研究提升次一級地區醫院的級別的可達性改進措施。在現有綜合醫院的基礎之上，通過合理提升現有地區醫院的規模使之達到綜合醫院的水平，既可以節約成本又比較容易實現。比如泗安地區醫院現有床位72張、建筑面積6 063 m2，可以考慮將泗安地區醫院改建為綜合醫院。

通過ArcGIS網絡分析的位置分配功能來選擇醫院最優可達性選址，采用位置分配的最小阻抗方法（根據指定的網絡成本確定一組網絡位置之間的最佳路徑）得到改進后綜合醫院位置分配如圖4所示，欲將泗安地區醫院、和平地區醫院改造為綜合醫院，統計改進后各地塊到達最近綜合醫院的可達時間如表2所示。

圖4 改進措施后綜合醫院位置分配

表2 改進后綜合醫院可達性統計表

將表2和表1對比可知，在0～20 min可達時間內所覆蓋的人口提高了5.5%，所覆蓋的縣域面積提高了14.3%；在20～40 min的時間段內，改進后，人口比例從40.7%增長到52.6%，提升了11.9%；面積比例從40%提高到57.9%，提升了17.9%，總體來講在可達性較好的以上區域的人口可以占到總人口的90.1%，相對之前的72.7%提高了17.4%，可達性有較大提升。

5 結 語

可達性作為評價綜合醫院空間布局的重要指標，利用時間成本評價縣域綜合醫院的可達性既直觀又有很好的實踐效果，通過ArcGIS網絡分析和數據統計方法可以很好地解決縣域公共服務設施可達性分析問題。

[1] HANSEN W G. How Accessibility Shapes Land Use[J]. Journal of the American Institute of Planners, 1959(25): 73-76

[2] 張莉,陸玉麒.基于陸路交通網的區域可達性評價：以長江三角洲為例[J].地理學報,2006,61(12):1 235-1 245

[3] MARTIN D, WILLIANS HCWL. Market-area Analysis and Accessibility to Primary Health-care Centres[J]. Environment and Planning A,1992,24(7):1 009-1 019

[4] 曾松,楊佩昆.城市道路網結構的可達性評價[J].同濟大學學報,2001,29(6):666-671

[5] 俞孔堅,段鐵武,李迪華,等.景觀可達性作為衡量城市綠地系統功能指標的評價方法與案例[J].城市規劃,1999,23(8):8-11

[6] 宋小冬,鈕心毅.再論居民出行可達性的計算機輔助評價[J].城市規劃匯刊,2000,127(3):18-22

[7] 王遠飛.GIS與Voronoi多邊形在醫療服務設施地理可達性分析中的應用[J].測繪與空間地理信息,2006,29(3):77-80

[8] 張莉.醫院可達性評價與規劃：江蘇省儀征市為例[J].人文地理,2008(2):60-66

[9] 宋正娜.基于潛能模型的醫療設施空間可達性評價方法[J].地理科學進展,2009,28(6):848-854

[10] 于珊珊.基于GIS的長沙市醫院空間布局及優化研究[J].長沙大學學報,2012,26(2):90-94

P208

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1672-4623（2016）10-0039-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.011

2016-06-20。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（51278329）；教育部人文社科基金資助項目（11YJA840025）。