基于AHP與GIS的醫院選址決策與優化模型
——以贛州市某區為例

黃曉輝

(江西理工大學,江西 贛州 341000)

我國衛生資源配置效率較低,衛生資源分布存在明顯的地區差異[1],醫療資源配置不均衡成為較為突出問題。選址作為一項經典的決策問題被廣泛研究。刁永浩等針對就醫問題隨機性特點提出基于隨機規劃的醫院選址方法[2];李剛等運用層次分析法與目標規劃模型研究了突發公共衛生事件方艙醫院建設選址[3]。上述研究均從需求角度探討醫院選址決策,本研究基于各類影響醫院選址因素從醫院選址布局合理視角探討醫院選址決策問題,利用AHP(層次分析法)與GIS(地理信息系統)構建模型,為醫院選址提供一種可行方案。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法與工具

采取文獻研究法、問卷調查法、定性與定量研究法及實證研究與個案研究法等進行研究。AHP是一種定性與定量相結合的、系統化、層次化的分析方法,將復雜的系統分解,使思維過程數學化、系統化,將多目標、多決策問題轉化為多層次單目標問題。GIS是一個以具有地理位置的空間數據為研究對象,以空間數據庫為核心,采用空間分析方法和空間建模方法,為科研、管理及決策服務的計算機技術系統。目前,GIS技術廣泛應用于軍事[4]、水利[5]、居住區[6]等領域中的選址決策。

1.2 數據來源

數據來源如表1。利用AHP與GIS等工具實現影響因素及各類數據的量化、分析與可視化。

表1 數據來源

表2 影響醫院選址的因素

表3 判斷矩陣標度定義

2 影響醫院選址因素的確定

通過對醫院選址相關文獻的整理分析,客觀確定影響因素。知網檢索主題選用醫院選址、醫院布局等,反饋861篇,對檢索結果反復排查、整理,將文獻中體現的影響因素歸納總結為人口、交通、地理、經濟四大類作為一級指標,剔除詞頻較低的關鍵詞,篩選出人口密度、路網密度等8個二級指標,構建醫院選址指標體系。

人口是規劃醫療資源的基礎,依據需求定位使醫療衛生資源更公平、更高效地服務更多人口。區域交通便捷取決于主要道路與公共交通設施,應盡量選擇道路密度較大,公交、地鐵站點多的點位進行醫院建設。實例證明,優良的治療環境可加快康復過程[7]。為降低水媒介疾病傳播風險,避免醫院排污對水源與生態敏感區造成污染與破壞,可選擇在綠化程度高并且與水源、耕地等敏感區域保持一定距離的區域設立醫院。海拔適中、地勢平坦、地形規整的區域不易內澇,開發相對便利且節省建設成本。需為醫療人員及病患提供基本生活保障及社會服務[8]。

3 基于AHP指標權重的確定

3.1 問卷調查

采取網絡與線下方式開展問卷調查,共發出問卷481份,回收476份,其中有效問卷422份,有效率88.66%,效果較好。

3.2 AHP

AHP是定性和定量相結合的決策分析方法,將決策問題分為若干個層次,通過影響因素間的相對重要性對比及矩陣計算得到各評價指標的權重。在醫院選址指標體系中,以醫院選址(A)作為目標層,選擇人口、交通、地理、經濟四大類(B1～B4)作為準則層,將人口密度、路網密度等8個二級指標(C1～C8)作為措施層,各指標重要性判斷依據問卷調查結果,判斷矩陣標度評判標準如下：

準則層 B 對目標層 A 的判斷矩陣,如下所示：

基于以上判斷矩陣,借助MATLAB軟件計算得到：

A 的λmax= 6.3744,權重向量為ω1= (0.249,0.556,0.081,0.114)T,矩陣一致性檢驗指標CR= 0.039<0.1,一致性檢驗通過。

措施層C對準則層B的判斷矩陣,分別為：

相應通過MATLAB計算得到措施層結果分別為：

ωB1=(1)T,CR=0,一致性檢驗通過;

ωB2=(0.750,0.250)T,CR=0,一致性檢驗通過;

ωB3=(0.258,0.105,0.637)T,CR=0.033,一致性檢驗通過;

ωB4=(0.250,0.750)T,CR=0,一致性檢驗通過。

計算綜合權重(綜合權重Vij=ω1i×ωBij),得到醫院選址指標綜合權重(見表4)。

表4 醫院選址指標綜合權重與賦值情況

層次總排序及其一致性檢驗：CI=0.002,RI=0.047,CR=0.043<0.1,一致性檢驗通過,綜合權重可靠。

4 基于GIS(地理信息系統)的數據處理

ArcMap 10.7是一款功能多元的地理信息處理軟件,采用ArcMap 10.7對地理信息數據進行處理,最終呈現的結果直觀可靠、分析便捷。將收集的數據結合對應的指標權重通過ArcMap 10.7軟件實現可視化、疊加分析,構建醫院選址決策與優化模型。

4.1 評價分值的確定

在醫院選址與優化評價指標體系中,將所有指標采用六級五分制形式進行賦分,采用自然間斷點分級法確定中斷點,構建的評價指標體系如下：

4.2 基于ArcMap 10.7的數據處理與分析—以某區為例

4.2.1 各類數據的處理

人口數據導入ArcMap 10.7軟件中,依據平方千米人口數生成人口分布密度圖。區域交通路網、水體水源分布等矢量數據通過建立1500 m×1500 m漁網網格,計算單元網格路網長度、水域面積,形成路網密度圖及地區水體水源分布圖。地表信息數據通過重分類分析土地類型及綠化情況。高程數據經過等高線、坡度分析獲得相對海拔圖、坡度圖。對于交通相關、配套設施相關POI數據點,通過漁網圖統計單元網格內數據點數量生成分布圖。

圖1為該區人口密度圖,顏色越深表示人口密度越高,從結果來看,該區中南部地區為人口主要集中區域,也是該區核心區域。各因素處理后數據類型不同,為方便進行綜合分析,對不同類型數據采取重分類、柵格化等處理方式,統一為六級五分制柵格數據,分級閾值采取自然間斷點,采取六級五分制進行評分,分值越高說明此位置就該因素而言越適宜,具體分級與賦值情況見表4。

圖1 人口密度

4.2.2 柵格數據加權匯總與比對分析

對賦值后的各因素柵格數據依據得分進行加權疊加,權重依據表4綜合權重,得到區域綜合得分情況如圖2,圖中白色區域即為適宜或較適宜區域。在綜合得分中,該區中部大部分區域均為適宜區,南北部均勻分布較適宜選址區域。導入該區現有綜合型醫院POI數據,數據點基本分布在評價體系模型中的適宜區及次適宜區內,說明該醫院選址決策與優化模型在理論與技術上可靠、可行。

圖2 綜合得分

根據配置要求,具備急救能力的綜合型醫療機構在城市地區服務半徑不超過5000 m,農村地區服務半徑一般為10 000～20 000 m。就目前綜合型醫院分布分析,該區基本實現區域醫療全覆蓋(柵格對應長度為1500 m×1500 m),但結合該區未來發展規劃,中部偏北區域為市規劃新經濟開發區域,有多所高校新校區在建或已投入使用,未來將有大量人口涌入,需在此區域增設綜合型醫院,以滿足日后醫療保障需要。

5 結論

各類原因引發民眾對健康、醫療問題的持續關注,突發公共衛生事件在考驗區域衛生醫療服務體系的響應效率與服務效能的同時也暴露出各類醫療問題,補短板強弱項、構建合理的區域內醫療衛生體系是守護人民生命安全的根本保證。采取文獻分析法、問卷調查法、定量與定性分析方法,借助AHP及GIS系統構建了醫院選址決策與優化模型,通過對贛州市某區的取例分析,證實該方法理論與技術可靠,實踐可行。