基于地理信息系统的医疗设施空间分布研究

廖唐洪;李青莉

【摘 要】如何优化医疗设施空间分布，最大限度利用医疗卫生资源、保障医疗服务公平性和可及性是政府卫生管理部门经常遇到的难题。地理信息系统技术在医疗设施空间布局研究中得到广泛的应用。基于地理信息系统的医疗设施空间分布研究方法主要包括基于地理学空间相互作用理论的区位分析模型方法、基于运筹学规划技术的区位---配置模型方法和优势度模型方法。%How to optimize medical facility spatial distribution, farthest utilize hearth resource and ensure the equity and accessibility of medical service is the problem which the hearth management department usually discovered. Geo-graphical information system (GIS) is applied comprehensive in the research of medical facility spatial distribution. The different area space analyzing method analyzing spatial distribution and design optimize project of medical facility based on GIS includes location analytical model based on space interaction theory in geography, location allocation model based on planning technology in operational research and coverage model method. 【期刊名称】《中国医药导报》 【年(卷),期】2015(000)001 【总页数】3页(P155-157)

【关键词】地理信息系统;医疗设施;空间分布 【作 者】廖唐洪;李青莉

【作者单位】江西省人民医院科教科，江西南昌 330006;江西省人民医院科教科，江西南昌 330006 【正文语种】中 文 【中图分类】P208;R127

医疗卫生的普遍服务性质，决定了它必须能够及时满足每一位患者的需要。因此，卫生服务体系本身必须是多层次的、布局合理的［1］。如何优化医疗设施布局才能最大限度地利用卫生资源，从而保障医疗服务公平性和可及性是政府卫生管理部门经常遇到的难题。近年兴起的地理信息系统（geographical information system，GIS）为解决这一问题提供了可行的途径。GIS是以地理空间数据库为基础，依托计算机对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并运用地理模型，适时、动态提供空间地理信息，为地理学科研究和决策而建立的计算机技术系统［2］。强大的空间分析能力及其发展潜力使得GIS在公共卫生领域中的应用非常广泛，主要用于疾病监测与预防、环境健康和危险因素分析、公共卫生资源计划和配置、社区医疗保健控制等。医疗设施的空间分布研究需要考虑已有医疗设施的分布、服务半径、人口密度、地理环境以及交通状况等多种因素，因此依托GIS技术时可选择多种不同分析方法来评估医疗设施的空间分布特征和设计优化方案，主要包括以下三个方面：

区位因素包括自然地理因素和社会经济技术因素。基于地理学空间相互作用的区位分析模型将服务域、可达性等作为分析和决策的重要因子，能结合多种影响因素进行分析，成为研究者对设施布局合理性进行评价的重要工具［3］。随着GIS技术的兴起，GIS集成区位分析模型推动和促进了理论分析方法向实用工具方向发展［3］。GIS技术为医疗设施空间布局优化提供了很多重要的区位分析方法。 1.1 服务域分析

设施服务域指的是一个设施的空间服务范围，体现了设施规模、可达性、消费者选择行为的综合影响［4］。服务域分析是设施特别是公共设施现状布局合理性评价的一类重要方法，通过研究服务域人口潜势等指标的空间分布揭示服务的覆盖性、公平性、可及性等现状特征，为服务设施的规划提供区位上的参考。服务域分析在医疗设施空间分布研究中应用较多的方法包括引力模型、Huff模型、Voronoi多边形模型、潜能模型等方法。

1.1.1 引力模型引力模型是设施域分析中应用最广泛的一种方法。该模型是指通过计算某度量点以外的所有吸引点施加到该点的势能总和，评价该度量点的可达性，是所有服务设施对需求者的引力累积值，充分考虑了设施的服务能力、质量、到达设施的距离。曹书平［5］利用引力模型计算了漯河市源汇区129个居民点的引力指标，分析出每个居民点医疗空间可达性，显示医疗资源的空间分布对就医的可达性有很大的影响。

1.1.2 潜能模型潜能是指潜在的能量。拉格朗日最早在牛顿的力和能的基础上提出了万有引力潜能的概念，后来学者把这一概念引入地理学，并逐步发展了潜能模型［6］。Wright等［7］利用潜能模型统计了Namibia北部地区的5岁儿童发烧时卫生设施利用率，评价卫生设施的地理可达性，并在全国层面上界定了卫生设施布局。陶海燕等［8］以第5次人口普查和医疗卫生机构相关数据为基础，运用空间相互作用理论和潜能模型，得到广州市海珠区各街区的公共医疗卫生服务可达性空间分布，并详细分析了医院等级系数对可达性指数的影响。综上所述，潜能模型能够较为全面准确地测度较小研究单元的医疗设施空间可达性，辅以GIS技术，可以很直观地揭示研究区域内医疗设施空间可达性。

1.1.3 Vo r onoi多边形模型Voronoi多边形由一组连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。该模型对于平面上分布的设施，任一设施所属的多边形内的任意一点到该设施的距离小于到其他设施的距离。王远飞［9］提出了在GIS平

台上用Voronoi多边形模型计算居民点到医疗设施的最近距离的方法，将地理可达性研究中的空间点对之间的距离计算简化为空间查询，结合人口分布等属性数据，还可深入分析各医院的服务承载力。赵鹏［10］应用GIS的Voronoi多边形分析方法，从服务范围、服务人口、服务承载力、交通可达性等几个方面对武汉市医院布局的现状进行分析，并对武汉市的医院布局进行综合评价。

1.1.4 Hu f f模型Huff模型是一定程度上计算顾客来该院就医的概率，能综合交通距离的衰减、医院的服务能力、患者的需求等因素。曹书平［5］运用Huff模型计算出漯河市源汇区8家医院潜在的诊疗人次数，并与各家医院实际的诊疗人次数进行对比分析，鉴别出各医疗单位卫生资源的利用效率及服务效率。Huff模型可以从医疗服务的供给与需求去分析医疗服务的现状，进而判断卫生资源的成本——效率和可能存在的问题。 1.2 空间可达性分析

空间可达性是指从一个区位到达服务设施的便捷性，使用距离、时间或成本表示［11］。空间可达性的评价方法包括区域可用性和区域可达性。区域可用性是区域内病床数或医生数与人口的比值，区域可达性是交通网络中各节点相互作用的机会大小［20］，其中空间距离是主要的测度因子。Cromley等［12］研究指出健康服务设施的效用随着距离衰减的规律性，并指出效用随距离衰减的原因是距离能增加出行时间、成本和精力花费，同时人们对于医疗服务机会的熟知程度也衰减。空间可达性分析方法包括比例指标模型、两步移动搜寻法模型、最近距离模型、重力模型、机会积累模型等方法。

1.2.1 比例指标模型比例指标模型方法属于区域可用性分析，是区域内医疗机构、医生等卫生资源数量与人口之比，表示区域内人均占有资源指标。曹书平［5］利用比例指标计算了漯河市源汇区8家乡级以上医院医疗资源分布情况，显示医疗资源分布均衡。

1.2.2 两步移动搜寻法模型两步移动搜寻法模型属于区域可用性方法，首先以设施位置为中心建立搜寻域，然后建立以居民位置为中心搜寻域，居民可以拜访搜寻域内所有设施，同时也仅有这些设施对居民点的服务有贡献。两步移动搜寻法模型可使用较小单元的人口统计数据，解决该区域的人口空间分布问题，合理地考虑人口与设施潜在的相互作用。刘钊等［13］利用基于GIS的两步移动搜寻法，对北京市居民就医空间可达性进行研究，展现了其在公共服务空间可达性评价方面的重要作用。

1.2.3 最近距离模型最近距离模型是空间可达性分析中非常直观和普通的测量方法，是指从居住地出发到达最近设施服务点的距离、时间或成本。Parker等［14］通过GIS，利用最近距离模型测量方法详细分析了Scotland居民利用初级卫生保健服务及急诊部门的可及性。张莉等［15］利用GIS，开发了基于时间最短的路径选择信息系统，生成了医院可达性的等时线图和医院服务范围图，以江苏省仪征市医院为例，运用该系统对医院的可达性进行了评价，并提出了医院的规划方案。最近距离模型能够表达医疗机构区位配置与服务需求之间的合理性，因此基于最近距离模型的空间可达性测度在医疗设施空间分布研究中被广泛应用。

1.2.4 重力模型重力模型是通过模拟万有引力定律来分析计算设施对人口吸引力的累计值。吴建军等［16］以兰考县乡级以上卫生院为例，建立人口分布、医疗设施位置、行政区域等地理数据库，选择人均医疗资源分配、就医的最近距离、选择医院的机会、重力模型及改进的重力模型5个空间可达性模型，利用GIS技术计算了各乡镇、各行政村的医疗设施可达性指标，并制作了相应的专题地图在此基础上对医疗设施的空间布局进行了分析。

1.2.5 机会积累模型机会积累模型是在人口居住地设定距离范围内可供选择的所有适宜设施累计值。Love等［17］利用GIS及其相关的工具，建立机会累积模型和最近距离模型，分析了Illinois地区老年人口便捷到达医院的地理可达性。

区位一配置模型（location allocationmodel，LA模型）是将设施布局的区位选择转化为数学规划问题，通过目标最大或最小化方法来计算最优或可行区位，为设施布局提供最优解决方案，从而提供最有效的服务。LA模型用于新设施的最优区位选址，也可用于现有设施布局的分析［18］。LA模型包括最短出行距离模型、最大覆盖模型、容量限制模型、竞争模型四类方法。最短出行距离、覆盖以及容量限制模型属于传统的优化模型，竞争模型属于较复杂模型，通过博弈论及模拟进行研究。

医疗设施的优化布局，实质是设施的区位合理配置。目前大部分研究均采用最短出行距离模型方法。最短出行距离模型是任何一个需求点到距其最近的设施之间的平均距离最小。Walsh等［19］以2个县为中心的16个县区和为近200万人口服务的25家医院近9000平方公里的地理区域为研究对象，利用LA模型和GIS，结合患者的医疗保健规划、交通和医院的特点，建立患者流向医院时是基于估计行程时间和沿线的交通运输网络的规范性模型。周小平［20］将LA模型和GIS相结合，采用最短出行距离模型和最大覆盖模型两种方法，对天门市的城市医院进行空间布局分析，得到了优化布局方案。

优势度模型主要由距离指数、质量指数、频率指数三项指标构成。距离指数反映基本医疗服务可达性；质量指数反映就医医院的医疗等级的高低，是医疗服务质量的衡量；频率指数反映区域被医院服务范围所覆盖的次数，是居民就医自由度的衡量。胡瑞娴等［21］以广州市行政区划与医疗机构相关数据为基础，运用ARCGIS和SPSS软件，通过构建基本医疗服务优势度模型，对广州市中心城区医疗服务状况进行评价。江晓欢等［22］利用GIS技术，计算医疗机构的质量指数、距离指数以及频率指数，同时构建福州市市区医疗机构的优势度模型，并实现了GIS空间分析可视化。

综合所述，GIS虽然刚刚历经了三十几年的发展过程，但其相关技术已成为医疗卫

生设施规划、选址不可缺少的工具。国内研究起步相对较晚，但发展迅速，已经取得一些成果。根据地理区域大小及实际情况，结合社会经济、人口结构、医院规模和服务能力、交通网络等因素，充分利用GIS的特点和功能，选用合适的设施区域空间分析方法和技术对已有的医疗设施有效配置进行分析评价，可鉴别出医疗资源分配较薄弱区位，可为医疗设施的空间分布优化提供参考，通过对区域内所有医疗设施的宏观管理，可使该地区的医疗资源得到最合理的利用，为医疗卫生事业改革中设施规划和资源分配提供重要依据。

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