顧及GIS空間要素的突發性公共衛生事件應急醫療站點的選址
——以長春市為例

吉林師范大學 劉宇航

一、引言

近些年，突發性公共衛生醫療事件的爆發，給人們的生命健康及生產生活帶來了嚴重的影響。如何對類似事件進行快速響應，尤其是建立應急醫療點緩解醫療資源的緊缺是應對病情傳播關鍵。

在應急醫療點的建設中，如何選址是決策者面臨的首要問題，它的合理性不僅關系到患者的收治效率，還對周邊環境帶來重要影響。在該領域問題的研究中產生了許多經典的方法與模型，例如：最大覆蓋模型、集合覆蓋模型、P-中點模型；還有其他的選址模型，如多目標分析模型、動態選址模型等[1-2]。關于醫療點的選址問題，相關領域的學者也對該問題進行了研究。1964年Hakimi提出了P-中位理論，解決最佳選址問題采用線性規劃的方法[3]。陳志宗、尤建新運用多目標選址決策模型，顧及到應急救援設施的公平性、效率性、全面覆蓋性等[4]。賈靜運用遺傳算法和VB語言程序對突發性公共衛生醫療事件的選址模型做了系統性的分析[5]。綜上所述研究成果大多是利用傳統的數據分析方法解決需求點的選址問題，但忽略了空間要素對選址起到的作用。因此在選址結果的合理程度上還有待進一步加強。

針對現有研究的不足，本文將空間要素引入到層次分析法之中，一方面提高了空間要素在選址決策中的地位，進一步優化選址結果的合理程度；另一方面對空間分析方法與傳統數據分析方法的結合進行了一定的嘗試和探索。

二、影響選址的地理空間要素

地理空間要素是指表示地表自然形態和社會經濟特征的各類因子的集合，是對復雜地物、現象和事件的空間位置以及它們相互的空間關系進行抽象簡化表達的結果。地理空間要素主要具有四個基本特征：位置特征、屬性特征、空間關系特征和時間特征，即某一地理空間實體肯定存在于空間的某個位置，其具有一定的空間形狀、空間分布以及和其它要素之間的相互關系。對于突發性公共衛生事件應急醫療點的選址問題而言，其必然受到諸多地理空間要素的影響，例如：地形要素、生態環境要素、道路交通要素、人口要素等。因此，將上述要素納入到應急醫療點選址問題的研究中，一方面可以有效提升選址結果的合理性與可靠性，另一方面可以與其它領域的選址模型相結合，從而不斷提升模型的完備性與實際應用價值。

影響因素體系：結合本文研究情況，對影響因素做如下區分，見圖1。

圖1 影響因素體系

三、空間選址方法

層次分析法是20世紀70年代被匹茲堡大學教授Saatyti提出來的，把人們的主觀思維用數量形式進行表達，其打破了人們利用主觀思維進行決策的不科學方法。大力改善了決策者與決策分析之間面臨困境的問題[6-7]。經過眾多學者和專家的多年研究，層次分析法的理論和應用已取得了重大的進展[8]。

傳統層次分析法的結果是重要性排序問題，因此綜合來看需要對層次分析法進行改進[9]。本文的主要研究方法是通過改進的層次分析法和運用地理信息技術方法得來的數據指標進行排序相結合，并運用到具體的實際案例中，基于以上有利于進一步提高決策問題的可信度[10]。

四、實例研究

（一）研究區域介紹

長春市位于我國東北部吉林省的省會城市。地處43°05′N—45°15′N，124°18′E—127°05′E。全市面積24662平方千米，下轄7個區、1個縣，代管3個縣級市，屬于溫帶大陸性亞濕潤季風氣候，地勢平坦，地域遼闊，土地資源豐富。市區內的地表水來自伊通河。全市總人口為753.8萬人。其中，市區人口為445.1萬人。且交通運輸便利，擁有國道、高速公路分布。在醫療衛生方面上，全市共有衛生醫療機構4918個，擁有醫療床位5.6萬張。

（二）研究方法

本文采用了文獻法、案例分析法，并將地理信息系統領域中的空間分析方法與層次分析模型相結合，同時利用ArcGIS軟件，首先對實驗所需要的交通數據、人口密集分布數據、河流湖泊分布數據、行政區劃數據、土地利用類型數據、數字高程模型（DEM）等進行了數據預處理。其次，在該軟件中對各類空間數據進行了分析（例如：空間查詢與篩選、疊置分析、緩沖區分析、數據格式轉換等），最后，利用層次分析模型對各類空間要素的重要性程度進行評分計算，得出各要素權重。

（三）數據處理

1.居民點數據處理

由于病情的特殊性，從側面要求了它的選址應該避開居民集中的區域，以防止增加感染風險。因此，在此次實驗中以居民聚集區為中心，分別建立了5千米、10千米、15千米、20千米緩沖區。由于離居民點越遠越好，因此對這些緩沖區分別賦予相應的得分：2、4、6、8。

2.道路網數據處理

在道路數據中，考慮到長春市除了主城區以外，還存在邊遠地區。因此在道路的緩沖區我們考慮了高速公路和城市主干道路，都分別建立了3千米、6千米、9千米的緩沖區。由于距離交通線路越近，到達醫院的時間越短，因此對這些緩沖區分別賦予相應的得分：8、6、4。

3.水域數據的處理

在此次實驗中，我們選取研究區內主要河流與湖泊（面積大于1km2）。并分別建立了4千米、8千米、12千米緩沖區。但由于距離水源地越遠，越有利于減少污染的風險。因此對這些緩沖區分別賦予相應的得分：2、4、6。

4.現有醫院數據的處理

在此次實驗中，我們選取了專科醫院和綜合醫院，并分別建立了3千米、6千米、9千米、12千米緩沖區。結合具體情況，與現有醫院距離太近，會間接的造成資源浪費；若與現有醫院距離太遠，則不利于各類病患轉院。因此對這些緩沖區分別賦予相應的得分：2、4、6、4。

5.土地利用的數據處理

不同的土地利用類型對應急醫療站選址產生不同的影響，有些土地利用類型不適合建立應急醫療站，例如：耕地、林地、永久積雪于冰川等。因此在本次實驗中，對城市建設用地的賦值為8、對可改造的草地賦值為4。而其他用地類型賦值為0。

（四）顧及地理空間要素的層次分析法模型

層次分析法通常包含四個步驟，分別為：建立層級結構模型；構造判斷矩陣；計算各指標的權重值；最后再進行排序得出結果。在理論應用過程中，也會涉及到層次結構模型，分別為目標層、準則層、指標層。

1.層級結構模型的建立

根據所選定的評價指標，即：距現有醫院的適當距離、交通、水域、土地利用、地形、人口密集區域。并將這些按照點元素、線元素、面元素進行分類，之后構建選址模型。（見圖2）

圖2 層級結構模型

2.對比矩陣的構造

通過行業內的醫學專家對各因素的影響程度進行打分，其中1表示兩者同樣重要、2表示介于1和3之間、3表示前者對后者稍微重要、4表示介于3和5之間、5表示前者對后者明顯重要、6表示介于5和7之間、7表示前者對后者強烈重要、8表示介于7和9之間、9表示前者對后者極端重要。其中各個分值的倒數為后者對于前者的重要性。表1為O-C-S各個指標的判斷矩陣。

表1 O-C-S各個指標的判斷矩陣

3.各要素權重的計算

結合綜上所述所構造的判斷矩陣，進行計算指標權重（例如表2所示），并進一步對一致性檢驗進行檢算，計算結果如下：最大特征值為8.687，以一致性指標CI = (8.687-8)/(8-1)=0.098，隨機一致性指標RI =1.41（8階矩陣），一致性比率 CR =0.018/1.41=0.0696＜0.1，通過一致性檢驗。

表2 各指標權重

結合上述運算過程可得知，交通這一空間要素在選址過程中占有權重為0.7894。現有醫院、土地利用、地形空間要素在選址過程中占有權重為0.0730，居民點這一空間要素在選址過程中占有比重為0.4087，水域、風場空間要素在選址過程中占有比重為0.2553，占地面積這一空間要素在選址過程中占有比重為0.2520。

（五）應急醫療點選址綜合分析

依據表3數據分析共得出8個不同分級值的圖層，再結合表中的分級值進行分級，以不同的顏色進行區分，得出了帶有不同等級的柵格圖像，最后將所有圖層根據權重進行疊加，并計算總得分，其結果按照分數由低到高進行排序，分別為：0.133960-6.327760、6.327761-7.025540、7.025541-7.53660、7.753661-8.667140、8.667141-10.347400。將得分較高地區域作為備選區域，初步得出適宜區域位于農安縣的中部、德惠市的西部、九臺市的東南部以及長春市朝陽區與南關區的南部交界處。

表3 各指標分級值及其打分權重情況

另外，城市風場也在一定程度上對應急醫療點的選址產生一定的影響。研究區主要的盛行風向為西風或西南風[11]。因此，應急醫療點不宜設在城市核心區的上風向（例如：南關區南部）。最后，根據風場因素進行終選結果整理，得出適宜區域為農安縣的中部、德惠市的西部、九臺市的東南部。

綜上所述，在定性情況下考慮到水域、道路網、居民點、現有醫院、土地利用等實際情況對其進行了打分，對定量化產生一定影響。在定量情況下，應結合各指標的權重以及分級值的打分數值，進行計算得出了客觀的實際值。因此在定性與定量的共同作用下，另借助ArcGIS軟件對分析結果進行可視化，進一步增強了結果的直觀性。

五、結語

基于綜上內容，得出了長春市西北部分區域以及南關區的南部和九臺區的東南部適合應急醫療站選址，層次分析法的運用為本文最終區位選址提供依據。其次地理信息技術的運用，將繁雜的數據以地圖的形式進行可視化，并使得整個決策結果更加清晰直觀，從而本文最終區位選址不可缺少的過程。

從部分內容來看本文還有待進一步加強，在確定選址問題上要充分結合經濟性原則。但是本文在考慮選址因素時，未將成本因素劃分在內，這會影響研究指標的多元性。與此同時在研究方法上也可以考慮與經典的選址模型（例如：重力模型、覆蓋模型、P-Center模型、P-Median模型等）結合，從而使得選址結果的可信度得到進一步提高。

相關鏈接

地理信息系統有時又稱為“地學信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。

位置與地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基礎。一個單純的經緯度坐標只有置于特定的地理信息中，代表為某個地點、標志、方位后，才會被用戶認識和理解。用戶在通過相關技術獲取到位置信息之后，還需要了解所處的地理環境，查詢和分析環境信息，從而為用戶活動提供信息支持與服務。

地理信息系統是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛的應用在不同的領域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統，隨著GIS的發展，也有稱GIS為“地理信息科學”，近年來，也有稱GIS為“地理信息服務”。GIS是一種基于計算機的工具，它可以對空間信息進行分析和處理。GIS技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作(例如查詢和統計分析等)集成在一起。