GIS空間分析技術在創建國家衛生城市中的應用

彭紫荊　胡紅兵

摘要：根據國家創建衛生城市的一系列標準和黃州區內部各具體要素的空間分布狀況和屬性特征，利用GIS空間分析方法對各要素進行分析歸類，并結合地理事物相互之間的關系對任務難易程度進行統計分析。最終使黃州區在整個創建衛生城市的過程中有準確的方向性把握，也使GIS的應用進一步得到推廣。

關鍵詞：GIS；空間分析；創建衛生城市；黃州區

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）18-3545-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.18.039

Abstract： According to a series of standards of the national healthy cities and Huangzhou district within the characteristics of spatial distribution and properties of concrete， using GIS spatial analysis method of each element is analyzed and classified，and combined with the geographic relationship， the degree of difficulty of task is analyzed. Eventually the Huangzhou district in the entire process of creating healthy cities assured in the exact direction， and made GIS application of further promotion.

Key words： GIS； spatial analysis； healthy city； Huangzhou district

國家衛生城市是由全國愛國衛生運動委員會評選命名的國家級衛生優秀城市，是全國重要的城市品牌之一。創建國家衛生城市，對于提升城市品位，改善市民生活環境，促進經濟社會又好又快發展，具有十分重要的意義和作用。而創建國家衛生城市是一項全面精細，同時要耗費的人力、物力、財力的工程，更重要的是需要動員廣大市民一起參與。因此做好全面的規劃和精準的分析顯得尤為重要。隨著科技的進步，地理信息系統在多個領域都得到了廣泛的應用。地理信息系統是一種決策支持系統，具有強大的分析功能，空間分析是對分析空間數據有關技術的統稱，是GIS的核心功能之一，對地理信息系統（特別是隱含信息）的提取、表現和傳輸功能，是地理信息系統區別于一般信息系統的主要特征。GIS空間分析的基本功能，包括空間查詢與量算、緩沖區分析、疊加分析、路徑分析、空間插值、統計分析分類等[1]。在創建國家衛生城市的過程，具有很明顯的空間特性，要處理許多不同性質和不同特點的問題，其涉及環境、人口、交通道路、教育、旅游等整個市容環境的治理和監管。地理信息系統的數據庫管理有利于將數據細化和歸并到系統中，進行總體的評價與全面的分析，對整個工作有一個方向性的把握。

1 研究區概況

黃州區位于湖北省東部，大別山南麓，長江中游北岸，東連浠水，北接團風，西南與鄂州隔江相望，地跨東經114°50′-114°50′，北緯30°25′-30°29′。先后被授予全國歷史文化名城、中國民間藝術之鄉、全國雙擁模范城、省級基礎教育名城等稱號。為提升市民文明素質及市民幸福指數，黃州區積極響應國家創衛號召，建設國家衛生城市。在整個創建國家衛生城市的過程中，黃州區的市容顯得尤為重要。圖1為黃州區在黃岡市的地理位置。

2 數據來源

全國縣界圖層來自于全國基礎地理信息網站。而對于一些具體的點要素、主次干道、水域、綠地的提取，通過對紙質地圖進行掃描輸出，進行屏幕數字化，然后進行地理配準。同時，用手持GPS接受機對38個社區的地理位置定位，最后得到黃州區的社區、餐飲分布點、農貿市場、教育機構、旅游景點、醫療服務機構、旅館、次干道、主干道、行人道路、綠地、水系的矢量圖層。各種評價標準則參考了黃岡市創建國家衛生城市網站。

3 研究任務

3.1 國家衛生城市的標準

國家衛生城市標準如表1所示。

3.2 任務分配

根據國家衛生城市的標準和黃州區的具體情況，需要對黃州城區整體進行3個大的方面的分析和評價：①現有城區需要治理和整頓；②加強宣傳創衛城市和普及健康知識；③突出亮點加強優勢。

4 研究方法

4.1 GIS的空間分析方法

3大任務的具體分析方法分別如圖2、圖3、圖4所示。

泰森多邊形是荷蘭氣候學家Thiessen在研究降水的區域分布時，提出一種根據離散點的位置構建多邊形區域的方法。通過對Delaunay三角網中的每一邊作中垂線，相鄰中垂線相交所圍成的區域即是泰森多邊形。這樣就使多邊形之間產生了拓撲關系，離散點的相關屬性也賦予了泰森多邊形[2]。對于大多數城區來說具體的社區范圍并不好確定，而且對于做一個整體性的分析沒有必要，因此，可以利用GIS的鄰近性分析，創建泰森多邊形，將各個社區劃出一個大致的范圍，以此作為底圖（圖5）。

4.1.1 疊置分析 地圖疊置是將兩個要素圖層的幾何形狀和屬性組合到一起，生成新的輸出圖層，疊置分析的操作形式有多種，本研究主要是將點要素與面要素進行求交，相交就是保留兩個圖層共同區域范圍的要素，相交后屬性表也可以直接獲得點與多邊形相交后所需要的信息。

最終是要基于每個社區進行分配任務，所以需要獲得每個泰森多邊形內包含了哪些具體的要素，就需要將所有的要素分別與泰森多邊形進行求交，可以使用ArcGIS的疊置分析中的相交工具對所獲取得數據進行批處理。endprint

4.1.2 統計分析 統計分析是GIS中最基本最常用的分析方法，主要采用數理統計中的相關技術和方法對空間數據進行統計和分析，從而對數據進行綜合評價[2]。對各社區內的各要素出現的次數做一個統計，可以用頻數統計來進行分析。頻數統計是用來計算某一屬性值或某幾項屬性的組合值出現的頻數，并對該頻數下的各項屬性進行匯總。

進行頻數分析后，對于點要素，可以得到各社區內點要素的分布個數；對于線要素，可以獲取線的總長度；對于面要素，則可以獲取其分布的總面積。

4.1.3 空間插值分析 空間插值是用已知點的數值來估算其他點數值的過程，空間插值的基本假設是估算點的數值受到鄰近控制點的影響比受到較遠控制點的影響更大。由于在實際收集數據的過程中并不能保證收集到全面完整的數據，采用空間內插進行估值。分析一個城區的情況，選用局部插值法，用于估算局部和短程的變化。

距離倒數權重插值法是一種精確的局部插值法，它假設未知值的點受近距離已知點的影響比遠距離已知點的影響更大，距離倒數權重法的通用公式為：

其中，z0為屬性值，di為距離，s為在估算中用到的已知點的數目，k是確定的冪[3]。

在此次分析中，餐飲、旅館、公廁、學校、醫院的分布范圍較大且多，不能完整獲取整個城區的分布數量。在插值中選取社區作為點圖層，各要素的頻數作為z值，k取2。因此，在插值前還需要對社區點圖層的屬性表與頻數統計表做連接。插值分析后就可以估算出整個城區點的分布狀況，由圖6可看出，餐飲密度的分布狀況。

為了便于后面進行總體程度得分統計，需要將估值進行重分類，重分類后的數值就是任務程度的得分。由于插值后生成的是柵格圖層，需要將其轉換成面要素，然后在屬性表中再需要做一系列的疊置、統計分析。最后可以得到各個社區餐飲、住宿、公廁、學校、醫療的得分情況，分值越高則表明需要重視的程度越高。

4.1.4 緩沖區分析 緩沖區分析是根據數據庫的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形實體，從而實現空間數據在水平方向的擴展分析方法[4]。

在創建國家衛生城市中，對城市的噪聲等級具有一定要求，試驗表明，40～50 dB的噪聲就會對聽力有損害，65～75 dB的噪聲對心臟和高血壓有影響，80～85 dB的噪聲會造成聽力的輕度損傷，尤其城市道路交通噪聲會產生較大的分貝數，最高可達125 dB[5]。這里主要利用ArcGIS對城市主干道和次干道做噪聲緩沖區的處理，對于主干道取200 m的緩沖距離，對于次干道做100 m的緩沖距離。對于點要素，農貿市場、旅游景點分布不多，但人多嘈雜區，主要是社會生活噪聲，噪聲源分布比較分散，對其做多圈緩沖，距離越近的緩沖范圍噪聲分貝越高賦予其更高的等級值。黃州區噪聲區域如圖7所示，對旅游景點分別取100、300、500、800、1 000 m的緩沖距。對于農貿市場分別取50、100、200、300、500 m的緩沖距離。形成緩沖面域后與泰森多邊形做疊置分析，可以得到各社區各要素噪聲區的總面積，最后用字段計算器中腳本語言將面積大小分成5等級。

4.2 等級及權重指標

GIS技術中的加權疊加分析，按數據結構可分為矢量數據疊加和柵格數據疊加，將兩個或兩個以上的地理要素圖層按空間關系疊置，產生一個具有多個圖層屬性的新圖層[6]。通過ArcGIS技術，將具有權重值的多個指標矢量圖層按空間關系疊置，以實現利用GIS技術進行治理等級劃區。等級及權重指標如表2所示。

5 結果與分析

將各要素等級進行加權求和，利用GIS軟件進行分層設色顯示出來。從圖8中可以看出，治理重心主要靠近城區的市中心，由于城區市民的文明程度高低不同，公共衛生意識不強，占道經營、流動銷售、亂貼亂畫等現象普遍存在，尤其是大型市場、偏僻巷道、車站更為突出，市區相對郊區人流量大，消費高，垃圾制造多，需要花大量精力去治理。宣傳重心分布著較集中的學校、醫院（圖9）。宣傳健康教育既是創建衛生城市的基礎工程，也是其必要條件，通過GIS的可視化，可以清晰地了解到區域的學校、醫院分布情況，就各級醫院應充分利用獨特的專業優勢把健康教育列入病區常規工作制度，在門診及住院部各科室舉辦有針對性的健康教育專欄，設置醫療咨詢服務處和印制相應的健康教育處方，對患者和家屬給予健康教育醫囑[7]。學校要開展有特色的健康教育，確保邀請專家講授健康教育知識，并組織力量對學生進行知、信、行測試和行為調查，狠抓學校控煙教育，加強健康教育知識。美化重心城市建成區內，城區公園綠地規模構成不合理、分布不均勻（圖10）。適于市民休閑、游憩的中小型公園尤其缺乏，這些區域應加強綠地擴展。對于水域，可以圍繞遺愛湖、東坡赤壁等具體景點加強管理和基礎設施建設。同時，大多沿湖沿江分布的風景區也要進行水域清理，公共設施建設，使其成為城市的亮點。

6 結語

基于GIS空間分析功能對黃州區各地理事物的矢量數據進行了整體的分析評價，但GIS所具有的管理、分析、查詢等功能遠不止本研究所用的。地理信息系統已步入應用普及階段，已成為各行各業分析決策的基本工具，而創建國家衛生城市可以提升城市整體形象，增加發展機遇。但整個創建國家衛生城市的過程中與地理事物聯系密切，因此各城市只有充分發揮GIS的各項功能，將其與城市具體情況進行結合，才能進行更好地規劃，實現最好的效果。

參考文獻：

[1] 祁向前.GIS空間分析功能在超市選址中的應用[J].測繪科學，2008，33（6）：223-225.

[2] 田永中，徐永進，黎 明，等.地理信息系統基礎與實驗教程[M].北京：科學出版社，2010.

[3] CHANG K T.地理信息系統導論[M].陳建飛，張筱林，譯.北京：科學出版社，2010.

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[5] 王 良.城市道路交通噪聲的來源及防治措施[J].四川水泥，2014（12）：328.

[6] 劉曉靜，張繼權，包玉海.基于GIS的林西縣森林火險區劃[A].“中國視角的風險分析和危機反應”——中國災害防御協會風險分析專業委員會第四屆年會論文集[C].長春：中國災害防御協會風險分析專業委員會，2010.

[7] 胡 寧.宜賓市以健康教育促進創建衛生城市工作[J].中國健康教育，2001，11（17）：703-704.endprint