基于改進2SFCA的醫療設施空間可達性研究
——以沈陽市9區為例

高雁鵬，李沐雨（通訊作者）

（東北大學江河建筑學院 遼寧 沈陽 110169）

基于改進2SFCA的醫療設施空間可達性研究
——以沈陽市9區為例

高雁鵬，李沐雨（通訊作者）

（東北大學江河建筑學院 遼寧 沈陽 110169）

綜合多級半徑2SFCA和高斯2SFCA改進模型，嘗試按照行政區劃和規劃醫療等級設置分級搜尋，以就醫出行時間上限為搜尋半徑，同時加入高斯衰減函數形成改進的模型。在ArcGIS中以沈陽市內9區為研究區域，基于路網時間花費建立OD成本分析。對比分析計算結果發現：（1）改進后的模型相比之前能更有效地顯示研究區域醫療設施可達性的空間分異狀況；（2）沈陽市內9區醫療可達性分布主要呈現中心聚攏、局部副中心的雙核或非連續帶狀結構。

改進2SFCA；醫療設施可達性；沈陽市

1 引言

對醫療衛生服務的無地理差異獲取，依舊是全球范圍內政府和社會建設的一項關鍵性目標。醫療設施作為重要的公共設施之一，其空間分布是否合理關系到民生保障[1]。“空間可達性”，作為一個衡量標準，已經被廣泛應用于對商業、就業、基礎設施、公共服務設施等的布局評價和選址指導中。評價醫療設施的空間可達性常用方法有最大覆蓋和最小距離法、人口核密度法、重力模型、兩步移動搜尋法（Two-step Floating Catchment Area method,2SFCA）[2]。2SFCA是重力模型的簡化，操作性強、擴展形式多樣，在醫療衛生服務空間可達性評判上占有重要地位。

2 傳統2SFCA回顧

2.1 形成過程

兩步移動搜尋法在2000年首先由Radke等提出，2003年經由Luo等修正。傳統的2SFCA以出行時間的閾值效應為基礎分兩步實現。第一步首先根據最大平均出行時間設定搜尋半徑，再對每個供給點j，搜索落在其搜尋半徑內的所有居民點并計算供需比Vj：

其中，Pk指落在搜尋半徑內的居民點的需求，Sj指設施點j的服務能力。第二步對每個居民點i，搜索落在其搜尋半徑內的所有設施點，加和這些設施點的供需比，得到該項服務在該居民點的可達性程度Ai：

在2SFCA模型中，搜尋半徑（d0）一般用居民平均最大出行時間或距離表示，設施點的服務能力（Sj）用病床數、醫療技術人員數、年診療數等表示，居民點需求（Pk）用人口數或戶數表示。

2.2 先行研究

Radke和Mu在提出最初的模型時曾陳述模型存在的局限性：一是結果可能過度依賴于搜尋區域的劃定；二是模型可能過度簡化了出行摩擦。針對這兩大局限有許多改進，在針對搜尋半徑的改進中，常將單一搜尋半徑依據人口數、設施類別、出行頻率、服務規模等，擴展為可變或多級搜尋半徑，然后利用循環結構算法、IFTHEN規則[1]或神經網絡算法[3]等在ArcGIS中分析計算。考慮搜尋半徑內距離衰減時，常在模型中引入高斯函數、基于出行摩擦系數的冪函數或為在搜尋范圍內的需求程度賦權重。

3 基于現狀改進

3.1 改進要點

由于在中國現行制度安排下，公共服務設施的配置通常是以特定行政單元為主體，對設施的服務范圍也通常根據行政范圍加以限制。不同程度的病癥會導致就醫行為指向不同級別的就醫環境。因此本文嘗試結合高斯2SFCA和多級半徑2SFCA形成改進模型[2]：首先以行政單元和醫療機構級別為主要參考分級設定搜尋半徑；同時考慮搜尋范圍內的隨距離衰減，引入高斯函數。

3.2 改進過程

第一步：以醫療點j為出發點，以居民對該級醫療點愿意花費的最大出行時間為搜尋半徑，搜索落在對應搜尋半徑內的居民點；在搜尋范圍內加入高斯函數。由此得到供需比：

式中Mv指醫療點所屬級別；Sj指醫療點j的服務能力，用病床數表示；Pk指落在搜尋半徑內的某居民點需求量，用常住人口數表示；dkj指從醫療點j到居民點k的時間花費；dv指該級醫療點對應的搜尋半徑。

第二步：以居民點i為出發點，按照居民對各級醫療點愿意花費的最大出行時間為搜尋半徑，分級分別搜索落在各級搜尋半徑內的醫療點。得到居民點i處的醫療服務可達性：

式中dij指從居民點i到醫療點j的時間花費。

4 實驗例證

為驗證改進后的2SFCA模型，選擇沈陽市9區為研究區域，計算每個街道（或鄉鎮）對區級醫院和市級醫院的可達性數值。然后通過與經典2SFCAM、多級半徑2SFCAM和高斯2SFCAM計算結果對比分析，來驗證改進后模型的優越性。

4.1 數據來源

本次實驗數據包括沈陽市道路網數據、居民點和設施點位置數據、沈陽市9區128個街道（或鄉、鎮）的人口數以及沈陽市205家區級醫院和36家省市級三甲醫院床位數。其中道路網數據來自OpenStreetMap網站①并經由GeoConvorter網站②進行格式轉換，點位置數據來自高德地圖API，人口數據來自《中國2010年人口普查分鄉、鎮、街道資料》，醫院床位數據來自99健康網③，其他數據來自沈陽市統計信息網、沈陽市規劃與國土資源局網站、沈陽市政府網等。

在研究區域隨機均勻發放200份問卷，結果顯示如表1，以此設置搜尋半徑：二級醫療點，30min；三級醫療點，45min；所有醫療點：40min。

表1 問卷調研結果匯總

4.2 數據處理與實現路徑

（1）點數據處理

本次實驗以街道辦事處位置代表居民點位置并賦人口值。醫療點數據篩選了“綜合醫院；三級甲等醫院”、“綜合醫院；綜合醫院”、“專科醫院；專科醫院”、“疾病預防機構；疾病預防”四類。刪除重復項后將“綜合醫院；三級甲等醫院”類設置為三級醫療點，將其他三類設置為二級醫療點。為醫療點賦床位數值。

（2）數據庫建立

在ArcGIS 10.1中采用WGS_1984_UTM_Zone_51N投影坐標系建立個人地理數據庫。對道路進行交叉打斷和拓撲分析與修剪后，對道路賦值（表2；表3），計算道路的時間花費。利用網絡分析工具建立網絡數據集并設置時間花費為默認阻抗。

表2 不同道路的速度設定

表3 道路單雙行性質賦值

（3）路徑實現

基于網絡數據集建立OD成本分析，分別以二級（30min）和三級（45min）醫療點為起點計算落在搜尋范圍內的居民點的時間花費；以居民點為起點，分別求取到達二級（30min）和三級（45min）醫療點的時間花費；用分級半徑2SFCA和改進的2SFCA分別計算各居民點的醫療設施可達性。然后以40min作為搜尋閾值，同樣的方式用經典2SFCA和高斯2SFCA分別計算各居民點的醫療設施可達性。計算結果對應代號如表4。

表4 模型計算對應結果代號

4.3 結果分析

用自然間斷點分級法（Natural Breaks）分5級顯示研究區域醫療設施可達性空間分異情況，總體來看結果呈現類似形態，均顯示沈陽市中心位置醫療設施可達性較好，北端和南端（沈北新區北部、蘇家屯區南部和渾南區東部）最差。

縱向對比經典模型和多級半徑模型計算結果，單一搜尋半徑下測算結果呈現向市中心聚集的單核結構，搜尋半徑分級測算結果顯示了市中心向東北部的條狀或雙中心結構。這是因為在沈陽市東端（渾南區北部）有一座300床的精神衛生醫院，多級半徑模型對此展現了高敏感性。橫向對比經典模型和高斯模型計算結果，加入高斯函數后的測算結果判定出了更多的低可達性地區，并且更好地反映出了高可達性區域的內部差異。這是因為基于路網的時間阻抗對就醫出行產生了影響。

圖1 沈陽市內9區醫療可達性分布（可達性數值）

以4、7、9為斷裂點匯總各街道千人床位數并可視化（圖2）。整體對比四種模型計算結果，改進的2SFCA會判定出更多的缺醫地區（平均每千人床位≤4）且在反映高可達性區域內部差異上具有優越性。在針對市內9區就醫便利程度綜合排名的街頭訪談中，89.5%的居民將沈陽市老5區（大東、沈河、和平、鐵西和皇姑區）排在前前5位，84.2%的居民認為和平區與大東區位列前2。計算結果與之基本相符。

圖2 沈陽市內9區醫療可達性分布（千人床位數）

5 結論和討論

本文結合多級半徑2SFCA和高斯2SFCA，從搜尋半徑和距離衰減兩方面嘗試改進了經典2SFCA，然后在ArcGIS10.1中基于研究區域路網測算了街道級居民點對區級和省市級醫院的空間可達性，并將結果可視化后進行對比。發現沈陽市9區的醫療設施可達性空間分布呈現中心聚攏和東部副中心的雙核形態，或東西向的非連續帶狀形態。改進模型在缺醫地區判定和高可達性區域內部差異反映方面具有優勢和相對高敏感性，且測算結果更加符合研究區域實際情況。

另外，在實際的就醫過程中，就醫行為因空間屏障而隨距離衰減的情況更加復雜。因衛生技術人員數、病床數配備的此消彼長或醫療點診療水平差距等非空間因素相互作用導致的復雜情況，本文未作深入討論。

①OpenStreetMap網站http://www.openstreetmap.org/#map=10/41.7093/123.4712

②GeoConvorter網站. https://geoconverter.hsr.ch/

③99健康網.http://yyk.99.com.cn/shenyang/

[1] M c G r a i l M R,H u m p h r e y s J S.M e a s u r i n g spatial accessibility to primary health care services:Utilising dynamic catchment sizes[J].Applied Geography,2014,54(4):182-188.

[2]陶卓霖，程楊.兩步移動搜尋法及其擴展形式研究進展[J].地理科學進展，2016，35(05):589-599.

[3] Jamtsho S,Corner R,Dewan A.Spatio-temporal analysis of spatial accessibility to primary health care in Bhutan[J].ISPRS International Journal of Geo-Informati on,2015,4(03):1584-1604.

C913.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0115-04

高雁鵬（1976-），男，漢，吉林松原人。東北大學江河建筑學院副教授，主要從事區域規劃、公共服務設施空間布局研究。

李沐雨（1993-），女，漢，河北邢臺人。東北大學江河建筑學院碩士，研究方向：公共服務設施可達性相關。