基于網(wǎng)絡(luò)分析法和兩步移動(dòng)搜索法的永濟(jì)市醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性研究

高子晗

(長安大學(xué),陜西 西安 710000)

1 緒論

1.1 研究背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，人民生活水平顯著提高，在滿足對食品、服裝、住房和交通的需求之后，人們經(jīng)濟(jì)能力仍有一些盈余。因此人們逐漸將身體健康作為生活的要求，這創(chuàng)造了對醫(yī)療資源的需求。在滿足基本需要后，就醫(yī)方便問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。如今，交通發(fā)展迅速，公共交通服務(wù)能力始終上升，可以使用更多的醫(yī)療設(shè)施。交通方式，選擇多條路線。這就產(chǎn)生了對可訪問性的需求，即到達(dá)某個(gè)地方的難度。

農(nóng)村提供的醫(yī)療服務(wù)不足的問題已不是暫時(shí)性的。排除服務(wù)水平低的問題，醫(yī)療服務(wù)的不公平性日益突出。中國目前的農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?1%，但只有20%的醫(yī)療衛(wèi)生資源[1]，醫(yī)療和人口需求脫節(jié)。醫(yī)療服務(wù)的公平性意味著醫(yī)療服務(wù)的分配是基于居民的需求，而不僅僅是居民的經(jīng)濟(jì)狀況。在此研究背景下，以山西省運(yùn)城永濟(jì)市為例，基于實(shí)際道路交通網(wǎng)絡(luò)，分析了3種交通方式下醫(yī)療設(shè)施可達(dá)性問題。

縱觀國內(nèi)可達(dá)性研究進(jìn)展，21世紀(jì)后，可達(dá)性才開始被普遍運(yùn)用于公共服務(wù)設(shè)施布局中，其中程敏、連月嬌根據(jù)改進(jìn)的潛能模型研究了醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性問題，綜合考慮了居民點(diǎn)人口數(shù)量、醫(yī)療設(shè)施與居民點(diǎn)之間的出行阻抗，以及醫(yī)療設(shè)施的等級規(guī)模對居民就醫(yī)選擇的影響[2]；陶卓霖、程楊、戴特奇基于兩步移動(dòng)搜索法對養(yǎng)老設(shè)施的空間可達(dá)性進(jìn)行分析，對北京市養(yǎng)老設(shè)施布局提出建議[3]；趙東霞利用兩步移動(dòng)搜索法測算就醫(yī)可達(dá)性,但沒考慮閾值范圍之外的居民點(diǎn)和實(shí)際道路距離[4]；王遠(yuǎn)飛使用GIS中的Voronoi多邊形模型，結(jié)合人口分布等屬性數(shù)據(jù)，研究上海市浦東區(qū)的醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性問題[5]；陶海燕利用引力模型計(jì)算廣州市海珠區(qū)居民可達(dá)性發(fā)現(xiàn),隨著醫(yī)療設(shè)施等級規(guī)模的增大,居民對醫(yī)院距離的敏感度下降[6]；馬曉虹、甄帥使用緩沖區(qū)分析法以青島中德生態(tài)園城市公園綠地為對象，分析和評價(jià)城市公園的空間分布及其空間服務(wù)水平[7]。

1.2 地區(qū)概況

永濟(jì)市屬于山西省，處于著名的黃河金三角的核心地帶，人稱山西南大門，轄區(qū)寬度為49.1km，方向長度43.6km。永濟(jì)市內(nèi)已有50%以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地衛(wèi)生院等級達(dá)到一等甲級標(biāo)準(zhǔn)；醫(yī)院和衛(wèi)生院床位數(shù)1876張，三級醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)達(dá)標(biāo)率100%。醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)的分布數(shù)量一般，基本可以滿足當(dāng)?shù)鼐歪t(yī)需求。有衛(wèi)生技術(shù)人員2490人，其中，職業(yè)醫(yī)師900人，助理醫(yī)師1600人，注冊護(hù)士550人。公路方面，永濟(jì)市共有1條高速公路、5條二級道路、5條三級道路和200多條農(nóng)村道路，縱橫交織，形成交通網(wǎng)絡(luò)格局。

通過永濟(jì)市遙感影像可知，永濟(jì)市綜合醫(yī)院、專題醫(yī)院、藥店3類醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)共有140個(gè)，其中綜合醫(yī)院和專題醫(yī)院共59處，藥房和藥店81處。對醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)位置分布情況分析可得，絕大部分的醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)位于城市中心的城北街道和城東街道，共109個(gè)點(diǎn)。其余4個(gè)鎮(zhèn)或區(qū)域中醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)的數(shù)量較少，僅有1～5個(gè)醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)，其中栲栳鎮(zhèn)僅有一處醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)，醫(yī)療資源分布存在不平衡情況。

1.3 數(shù)據(jù)

1.3.1 數(shù)據(jù)來源

永濟(jì)市行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來源于2018年永濟(jì)市行政區(qū)劃圖。道路數(shù)據(jù)、居民集聚點(diǎn)數(shù)據(jù)從遙感影像中解譯后判讀提取。醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)坐標(biāo)由底圖數(shù)據(jù)提取。永濟(jì)市居民點(diǎn)人口信息來源于相關(guān)發(fā)展規(guī)劃。醫(yī)療點(diǎn)醫(yī)護(hù)人員數(shù)量來源于實(shí)地調(diào)查及醫(yī)院官方網(wǎng)站。

1.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

從地圖數(shù)據(jù)中提取的醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在ARCMAP中導(dǎo)入其x，y坐標(biāo)得到醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)數(shù)據(jù)。疊合路網(wǎng)的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充矢量化，建立完整的永濟(jì)市道路網(wǎng)絡(luò)，對不同種交通工具的平均速度進(jìn)行設(shè)定后得出道路通行的時(shí)間成本。其中，汽車行駛的平均速度參考高德地圖《2018年度中國主要城市交通分析報(bào)告》中三線城市平均車速，結(jié)合永濟(jì)市交通實(shí)際情況設(shè)定為40km·h-1；電動(dòng)車車速根據(jù)《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》最新規(guī)定，速度不能超過25km·h-1，由于永濟(jì)市交通擁堵較少，故設(shè)定為25km·h-1;居民步行的速度根據(jù)行人交通相關(guān)研究，設(shè)定為5km·h-1[8]。

2 基于GIS網(wǎng)絡(luò)分析的醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)分析法

相較于潛能模型以及最小鄰近距離法等方法，網(wǎng)絡(luò)分析法基于真實(shí)的路線數(shù)據(jù)，減少了由于使用直線距離進(jìn)行測算，不考慮通行情況而產(chǎn)生的誤差，使可達(dá)性更具有真實(shí)性。網(wǎng)絡(luò)分析法需要借助ARCGIS中的網(wǎng)絡(luò)分析模塊(Network Analyst)，在網(wǎng)絡(luò)分析法中，網(wǎng)絡(luò)包含中心(centers)、節(jié)點(diǎn)(nods)、鏈(links)、阻力(impedance)4個(gè)部分，應(yīng)用在該項(xiàng)目中時(shí)，中心即醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)即道路的交叉口，鏈即通過的道路，阻力即通行所花費(fèi)的時(shí)間。將醫(yī)療點(diǎn)分為醫(yī)院、藥店2個(gè)等級，建立服務(wù)區(qū)后設(shè)定網(wǎng)絡(luò)分析的方式。

2.2 兩步移動(dòng)搜索法

兩步移動(dòng)搜索法在一些方面同網(wǎng)絡(luò)分析法相似，如二者都是采用真實(shí)的矢量數(shù)據(jù)構(gòu)建的道路網(wǎng)絡(luò)，解決了其它直線距離法忽略路程中的阻礙，導(dǎo)致可達(dá)性測算精度較差的問題，且這種方法克服了傳統(tǒng)方法的缺陷，考慮了居民點(diǎn)的人口因素和醫(yī)療點(diǎn)規(guī)模，可以較好地反映醫(yī)療點(diǎn)的非空間可達(dá)性，同網(wǎng)絡(luò)分析法相輔相成。涉及公式(1)和公式(2)：

(1)

式中，dkj為行政村k和醫(yī)院j之間的距離;Dk為搜索區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)居民數(shù)，即醫(yī)療服務(wù)的需求；Sj為j點(diǎn)的醫(yī)護(hù)人員數(shù)量，即醫(yī)療服務(wù)的總供給。

(2)

2.3 基于網(wǎng)絡(luò)分析的醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性分析

居民前往綜合醫(yī)院和專題醫(yī)院主要是為了檢查或者治療，對到達(dá)時(shí)間有較高的要求，因此交通方式選擇駕車和電動(dòng)車出行，而步行前往效率過低且耗時(shí)太長，不將其列入考慮。居民前往藥店往往就近消費(fèi)，駕車出行反而花費(fèi)更多時(shí)間因此不予考慮。利用ARCMAP10.2中網(wǎng)絡(luò)分析模塊，設(shè)定道路通行速度后，得到基于汽車、電動(dòng)車-醫(yī)院的可達(dá)性及基于電動(dòng)車、步行的藥店可達(dá)性，結(jié)果依次如圖1～4所示。

圖2 基于電動(dòng)車-醫(yī)院的可達(dá)性結(jié)果圖

圖3 基于電動(dòng)車-藥店的可達(dá)性結(jié)果圖

圖4 基于步行-藥店的可達(dá)性結(jié)果

將結(jié)果進(jìn)行整理，以5min為界將到達(dá)時(shí)間分為4級，得到表1的可達(dá)性分級結(jié)果。結(jié)合可達(dá)性分布圖，對結(jié)果進(jìn)行分析可得,從醫(yī)院角度來看，永濟(jì)市醫(yī)院醫(yī)院的駕車可達(dá)性較好，其中城北街道和城西街道的可達(dá)性較高，居民點(diǎn)基本可在10min之內(nèi)到達(dá)最近的醫(yī)院，卿頭鎮(zhèn)和栲栳鎮(zhèn)的西北部缺少醫(yī)院；采用電動(dòng)車出行的醫(yī)院可達(dá)性一般，一般需要10～20min才可到達(dá)，相比汽車出行效率較低。從藥店角度來看，電動(dòng)車可達(dá)性整體一般，西北、東北、東南角有部分沒有服務(wù)區(qū)覆蓋，其它地區(qū)分布較均勻。各等級分布的情況與騎行電動(dòng)車前往醫(yī)院的情況相似；步行的可達(dá)性結(jié)果較差，即使是最大的可達(dá)性等級也僅僅覆蓋了不到3%的區(qū)域，且僅分布在藥店周邊較小的范圍。

表1 基于網(wǎng)絡(luò)分析法的永濟(jì)市可達(dá)性分級結(jié)果

2.4 基于兩步移動(dòng)搜索法的醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性分析

根據(jù)已經(jīng)建立的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集建立O-D矩陣進(jìn)行分析，將阻力設(shè)定為道路通行時(shí)間，產(chǎn)生居民點(diǎn)到所有醫(yī)療點(diǎn)的最短路徑。將可達(dá)性最大通行時(shí)間20min設(shè)定為分析閾值，再根據(jù)閾值d0按屬性選擇，保存所有最短路徑中通行時(shí)間<20min的路徑。再根據(jù)object字段、起始點(diǎn)字段將居民點(diǎn)人數(shù)掛接，最終使表格中的每一條記錄都具有起點(diǎn)、終點(diǎn)數(shù)據(jù)，以及醫(yī)療點(diǎn)的醫(yī)護(hù)人員數(shù)和居民點(diǎn)的人口數(shù)量。新建“供需比”字段記錄醫(yī)護(hù)人員數(shù)量和居民點(diǎn)人數(shù)的比值。并以醫(yī)院名對數(shù)據(jù)匯總，得到每個(gè)醫(yī)院中醫(yī)護(hù)人員同附近20min范圍內(nèi)的居民數(shù)量之比，即第1步搜索的結(jié)果，得到每個(gè)醫(yī)院的供需比，再按居民點(diǎn)匯總所有醫(yī)院的需求比，得到每個(gè)居民點(diǎn)在20min范圍內(nèi)所有醫(yī)院的供需比之和，即第2步搜索得到的結(jié)果。將第2次搜索的供需比賦入居民點(diǎn)圖層中，并根據(jù)供需比的數(shù)值采用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行分級，得到可達(dá)性的可視化結(jié)果。其結(jié)果形式如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)處理表格示例

以駕駛汽車為例，建立O-D矩陣，分析設(shè)置中阻力選擇drive_time。選取20min之內(nèi)的路徑，將表格進(jìn)行掛接，可視化處理后得到結(jié)果，見圖6；由于兩步移動(dòng)搜索法的可達(dá)性結(jié)果與閾值d0相關(guān)，需采取多組閾值進(jìn)行可達(dá)性分析，再根據(jù)結(jié)果對比情況，分析閾值的可靠性，并得出閾值變化對可達(dá)性影響的結(jié)論。根據(jù)O-D矩陣中的最短時(shí)間數(shù)據(jù)，取所有路徑的平均值46min，以及較為優(yōu)秀的可達(dá)性值10min，作為對比的d0，再次重復(fù)操作。得到結(jié)果為圖7、圖8。圓點(diǎn)代表居民點(diǎn)，圓點(diǎn)的大小代表通過兩步移動(dòng)搜索法得到的可達(dá)性大小，越大的圓點(diǎn)可達(dá)性越高。

圖6 d0=20min時(shí)的可達(dá)性結(jié)果

圖7 d0=10min時(shí)的可達(dá)性結(jié)果

圖8 d0=46min時(shí)的可達(dá)性結(jié)果

將3次結(jié)果對比得表2數(shù)據(jù)，從3組數(shù)據(jù)的變化情況可知，當(dāng)選取的閾值越大時(shí)，數(shù)據(jù)變化的幅度越小，在文中體現(xiàn)為可達(dá)性得分的最大值降低，極差減小，且標(biāo)準(zhǔn)差降低，數(shù)據(jù)波動(dòng)不明顯。且隨著選取閾值d0的增大，可達(dá)性區(qū)域的情況也在不斷變化，從最開始集中于東部地區(qū)，當(dāng)閾值增大后，逐漸過渡到中西部，最終可達(dá)性得分較高的區(qū)域向城市中心的城西、城北街道集中，符合現(xiàn)實(shí)情況。但當(dāng)d0=46min這個(gè)較大的數(shù)值時(shí)，這種空間可達(dá)性的短缺會(huì)被忽略，造成本應(yīng)是缺醫(yī)地區(qū)的部分反而可達(dá)性較好，最終可能干擾了對永濟(jì)市整體醫(yī)療情況的評價(jià)。因此采取20min作為d0最為合適。

表2 不同閾值的可達(dá)性結(jié)果比較

3 可達(dá)性分析結(jié)論及改進(jìn)建議

結(jié)合2種可達(dá)性評價(jià)方法，為永濟(jì)市改進(jìn)醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)可達(dá)性得出以下結(jié)論及對策。從空間可達(dá)性角度來看，無論是從醫(yī)療資源分布的數(shù)量、醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)等級，或是從就醫(yī)的便捷程度方面來看，永濟(jì)市的醫(yī)療設(shè)施空間布局存在著不平衡。

建議在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中大力推廣自行車出行方式。選擇騎行自行車前往藥店，不僅提升了速度，擴(kuò)大了出行自由，相比電動(dòng)車出行更加安全、綠色、環(huán)保，值得大力提倡推廣?，F(xiàn)今共享單車僅在中大城市展開布局，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中尚未涉獵，建議永濟(jì)市政府進(jìn)行規(guī)劃布局，開展共享單車試點(diǎn)工作，提高自行車出行在居民出行方式中的占比。

從非空間可達(dá)性角度來看，居民享受到的醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量也存在著一些不平衡。其中于鄉(xiāng)鎮(zhèn)和韓陽鎮(zhèn)的可達(dá)性較好，北部的栲栳鎮(zhèn)和城市中心的可達(dá)性均一般，東北地區(qū)仍存在缺醫(yī)現(xiàn)象。建議從3個(gè)方向進(jìn)行改進(jìn)：提升現(xiàn)有醫(yī)院的自身等級、質(zhì)量，建議對現(xiàn)有的醫(yī)院進(jìn)行提升改造，增強(qiáng)醫(yī)療技術(shù)，增加醫(yī)護(hù)人員，以保證周邊居民能夠享受到醫(yī)療服務(wù)；可以在城市中心外圍地區(qū)布局新的醫(yī)院，以分擔(dān)城市中心醫(yī)院的服務(wù)壓力，提高城市居民點(diǎn)的醫(yī)療可達(dá)性；發(fā)展基層醫(yī)療，提升基層醫(yī)療質(zhì)量，鼓勵(lì)引導(dǎo)周邊居民就近就醫(yī)，緩解就醫(yī)人數(shù)過多對城市中心醫(yī)療點(diǎn)的壓力。

從研究方法本身來看，2種研究方法各有優(yōu)劣。網(wǎng)絡(luò)分析法能夠切實(shí)模擬真實(shí)行進(jìn)道路，得到的空間可達(dá)性范圍更加準(zhǔn)確，得出的結(jié)果以服務(wù)區(qū)占總共居民點(diǎn)比例顯示，各個(gè)醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)的可達(dá)性情況一目了然；兩步移動(dòng)搜索法同樣基于矢量數(shù)據(jù)，且其使用的非空間要素作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以全面考慮居民點(diǎn)和醫(yī)療點(diǎn)二者的情況，結(jié)合醫(yī)療設(shè)施點(diǎn)的供給和居民點(diǎn)的需求情況，得到的可達(dá)性情況較為科學(xué)。但由于閾值的選取值會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生影響，閾值過小時(shí)許多居民點(diǎn)的可達(dá)性會(huì)被忽略，而閾值過大時(shí)可能會(huì)將空間可達(dá)性較差的缺醫(yī)地區(qū)包括在內(nèi)。