基于GIS的醫療機構空間分布及最佳救助范圍研究以蘭州市中心城區為例

旻

(西北師范大學 地理與環境科學學院，甘肅 蘭州 730070)

自1985年醫療改革啟動以來，我國衛生資源條件不斷提高，技術能力也得到不斷提升，醫療衛生事業有了長足的發展，但“看病難，看病貴”的困難依然沒有得到根本的解決。其中，“看病難”這一問題主要體現在現有醫療衛生服務設施空間分布的不合理[1]。基于此，醫療衛生服務設施布局是否合理，不但關系到醫療衛生服務設施本身的經濟效益和長遠發展，而且對居民素質的提高和和諧社會的建設意義重大[2]。

自從“基本公共服務均等化”目標提出以來，我國越來越多的學者開始關注公共服務設施空間布局的研究，其中以醫療衛生機構的研究最為廣泛[3]。當前醫療衛生機構的研究主要集中在以下兩個部分：一部分研究是從醫療機構的數量和人口構成、病人滿意度出發,探究醫療資源的可達性及運行效率[4-6]。例如，王彤、陳丹妮、范關榮等[7]對上海市65所公立醫療機構及其門診病人滿意度進行了調查，并運用多層Logistic模型分析了門診病人滿意率的影響因素；程敏、連月嬌[8]通過引入人口規模因子和醫療設施等級規模影響系數對傳統潛能模型進行了改進與修正，并對上海市楊浦區醫療設施的空間可達性進行了研究；咸本松、何剛、范艷存[9]基于DEA和SFA模型，對新醫改以來我國西部地區醫療機構各項效率進行了測算并分析了影響因素。另一部分研究從醫療機構的空間分異角度出發，或對其服務的均等化布局及影響進行了探究，或對其區位選擇的影響因素[11]、空間布局優化[12]和區位選擇模型構建[13]進行了研究[10]。熊娟、羅靜、彭箐等[14]通過對鄉鎮和農村醫療服務的可達性，對醫療服務均等化水平及其影響因素進行了探討；鄭文升、蔣華雄、艾紅如等[11]基于1997—2012年我國342個地級單元基礎醫療衛生資源供給水平，結合相關研究文獻，比較了基礎醫療衛生資源供給水平空間格局與區域經濟空間格局的差異；謝小華、王瑞璋、文東宏等[12]從醫療設施的現狀、服務水平和空間布局優化3個角度構建了醫療設施布局的評價指標體系，并利用GIS“位置分配模型”對醫療設施空間布局進行了優化；胡瑞山、董鎖成、胡浩[13]采用兩步移動搜索法，以行政村和醫院為分析單元，分析了各村醫療衛生服務設施的空間可達性分異情況。

目前，國內外學術界對醫療設施的研究成果逐年增加，積累了不少經驗，但也存在一定的局限性。隨著“大數據”時代的來臨，“大數據”為經濟社會各個領域的研究提供了巨大的空間和潛力，但在醫療服務設施方面的應用鮮有。此外，醫療設施的相關研究大多從整體角度進行探討，對各等級醫療設施的研究則較為少見。蘭州市是甘肅省的省會城市，既是我國西北地區重要的工業城市和交通樞紐，也是絲綢之路經濟帶的重要節點城市，位于黃河谷地內，為典型的河谷地形，發展受限于南北兩山。截至2019年末，蘭州全市共有醫療衛生機構2275個，其中醫院與衛生院196個，婦幼保健院(所、站)10個，專科疾病防治院(所、站)2個，社區衛生服務中心(站)251個，診所、衛生所與醫務室922個，全年總診療人次2447.50萬人次，出院人數92.02萬人。蘭州中心城區分布在南北平均約3km的狹窄空間內，空間狹窄且完整性較差，卻集聚了370余萬人，人口密度較大。中心城區共有醫療機構365個，基本上能滿足居民基本醫療衛生服務需求。但隨著經濟社會發展和居民日益增長的醫療衛生服務需求，尤其是近年來人口老齡化、社會城鎮化、工業化等進程的加快，蘭州市的醫療衛生機構配置還存在一定的供需不平衡問題。

本文在借鑒大量公共服務設施相關研究的基礎上，運用ArcGIS10.2軟件和爬蟲軟件對蘭州市中心城區各等級醫療服務機構POI點數據進行了地理空間可視化分析，定量探討了中心城區醫療機構的空間分布格局，對中心城區醫療服務機構進行了等級劃分，并探討了各等級最佳救助范圍，以期為醫療服務設施點的合理選址和政府制定相關政策提供科學的參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文主要使用POI數據、經濟統計數據和基礎地圖數據3類數據：①POI數據。通過GeoSharp軟件，利用高德地圖POI采集工具提取研究區醫療衛生機構數據，數據獲取時間為2019年6月。數據經過清洗和整理以后，包括蘭州市中心城區醫療機構365個。②經濟統計數據。經濟統計數據來源于2019年《蘭州市國民經濟和社會統計公報》。③基礎地圖數據。基礎地圖數據來源于國家基礎地理信息中心1∶400萬地級行政區圖，在此基礎上矢量化后獲得蘭州市主城區圖。

1.2 研究方法

DBSCAN空間聚類：DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是基于一組領域來描述樣本集的緊密程度，屬于OPTICS算法的一種特殊情況[15]。DBSCAN算法一般假定類別可以通過樣本分布的密度決定，即同類別的樣本緊密相連，在該類別樣本周圍肯定有同類別樣本存在。首先將緊密聯系的樣本劃分為一類，得到一個聚類類別，然后將所有緊密相連的樣本劃分為不同類別，最終得到所有類別結果[16]。與其他聚類算法相比，DBSCAN可以發現任意形狀的簇類，同時識別出噪聲點，且無需事先知道要形成簇類的數量，既適用于凸樣本集，也適用于非凸樣本集，選擇上也優于K-Means、BIRCH只適用于凸樣本集的算法。首先計算每個點與第i個最臨近點之間的距離，然后由大到小對所有點的臨近距離進行排序并繪制排序圖，觀察排序圖中曲線斜率，當斜率出現明顯變化的拐點時的值，就是參數鄰域半徑的取值。在參數領域半徑確定的基礎上，統計每個鄰域半徑內點數量的平均值，即可得到參數簇最小點數MinPts的最優取值。

(1)

式中，Counti為點i的領域內點的個數。通過本算法課識別出醫療機構的點簇，即為醫療服務設施點的空間集聚。

緩沖區分析：緩沖區分析就是對一個、一組或一類空間對象按照某個緩沖距離建立其緩沖區多邊形，然后將原始圖層與緩沖區圖層相疊置，進而分析兩個圖層上空間對象關系的過程。作為ArcGIS中常用的空間分析工具之一，該方法可解決空間實體的鄰近度問題，分析該空間實體在周圍的影響區域[17]。本文通過對2019年蘭州市中心城區醫療設施點做緩沖區分析，以研究其最佳救助范圍的情況。以空間對象Oi為核心，建立半徑長度為d的空間范圍，d基于最小歐氏距離取值。

Bi={x:d(x,Oi)≤R}

(2)

2 結果及分析

2.1 醫療服務設施點集群空間布局

本文參考相關學者提供的輔助參數[18]，將鄰域半徑ε的數值確定為400m，簇最小點數MinPts的參數確定為6，并依據365個POI數據點的空間地理坐標，運用Python語言編程，在ArcGIS10.2軟件上實現DBSCAN空間聚類算法，對蘭州市中心城區醫療設施點進行集群識別，以此認別出2019年蘭州市中心城區醫療機構點中有12個集群(簇)和218個異常點(圖1)。

圖1 蘭州市中心城區醫療機構點集群分布

從DBSCAN聚類算法結果來看，蘭州市中心城區醫療機構集群點在空間分布上呈現出一個主中心與多個副中心并存的空間特征。主中心是以西站十字—小西湖公園為核心的圈層，位于瓜州路，由西側和東側兩個集群構成：西側的集群主要分布在建蘭路和瓜州路交匯的圈層內，東側的集群主要分布在體育街、小西湖立交橋和南濱河中路交匯的圈層中。該區域是蘭州市中央商務區與市級行政辦公中心所在地，其集群規模遠大于其他集群。其他副中心按照區域劃分可知，醫療機構集群在安寧區有1個，主要位于西北師范大學附近，此區域為連片的高校聚集區；西固區有2個，分別位于福利西路與福利街交匯的圈層內和先鋒路與福利東路交匯的圈層中，這兩個區域都具有一個特點，即它們是高中和職業學校的集聚地；七里河區除去主中心還有2個副中心，一個位于建西東路和武威路交匯的圈層內，此區域為各種工廠的集聚地，另一個位于秀川新村附近，此區域為拆遷安置區，人口密集。城關區作為傳統商業和商貿中心、旅游文化中心、高新研發服務和總部基地、省級行政辦公中心，有7個醫療機構集群，分別位于：①以西關十字為核心的圈層中，此區域向來是蘭州的主要商業街，也是文化娛樂場所聚集區；②以白銀路和永昌路交匯的圈層中，此區域為文化教育集聚區；③以靜寧南路為核心的圈層中，此區域為省市級行政辦公集聚地；④以渭源路、瑞德大道和東崗西路交匯的圈層內，此區域為高新技術研發服務和總部基地；⑤以蘭州鐵路局為核心的圈層中，此區域為居民住宅區；⑥以定西路、嘉峪關西路和瑞德大道交匯的圈層中，此區域為商貿活動的重要場所；⑦以嘉峪關十字為核心的圈層內，此區域為居民住宅區和小部分教育教學區。

2.2 面向服務對象的緩沖區分析

根據國家醫院等級標準，將中心城區醫療機構點劃分為3個等級，包括一級醫院(包括一級甲等、一級乙等、專科醫院和未定級醫院)、二級醫院(包括二級甲等、二級乙等)、三級醫院(包括三級甲等、三級乙等)。本文主要運用ArcGIS軟件，將三級醫院3000m、二級醫院2000m和一級醫院500m的半徑范圍作為各等級醫院的最佳救助范圍[19]，由此得到各等級的緩沖區，形成中心城區各等級醫療機構點的最佳救助范圍(圖2)。

圖2 蘭州市中信城區各等級醫療機構最佳救助范圍

表1 研究區域各城區最佳救助范圍面積

從表1可見，蘭州市中心城區三級醫院最佳救助范圍的面積為148km2，約占中心城區總面積的59.92%。其中，城關區三級醫院最佳救助范圍的面積最大，為69km2，約占總面積的76.67%；七里河區三級醫院最佳救助范圍的面積為31km2，約占總面積的56.36%；西固區三級醫院最佳救助范圍的面積為28km2，約占總面積的52.83%；安寧區三級醫院最佳救助范圍的面積為20km2，約占總面積的40.82%。

中心城區二級醫院最佳救助范圍的面積為146km2，約占中心城區總面積的59.12%。其中，城關區二級醫院最佳救助范圍的面積為52km2，約占總面積的57.78%；七里河區二級醫院最佳救助范圍的面積為45km2，約占總面積的81.82%；西固區二級醫院最佳救助范圍的面積為29km2，約占總面積的54.72%；安寧區二級醫院最佳救助范圍的面積為20km2，約占總面積的40.82%。

中心城區一級醫院最佳救助范圍的面積為80km2，約占中心城區總面積的32.39%。其中，城關區一級醫院最佳救助范圍的面積最大為40km2，約占總面積的44.44%；安寧區一級醫院最佳救助范圍的面積為14km2，約占總面積的28.75%；七里河區一級醫院最佳救助范圍的面積為14km2，約占總面積的25.46%；西固區一級醫院最佳救助范圍的面積為12km2，約占總面積的22.64%。

總體來說，城關區的醫療設施布局最為密集，三級醫院和一級醫院的最佳救助范圍面積在4個城區中均為最大，二級醫院的最佳救助范圍面積僅次于七里河區，這是由于城關區是傳統商業和商貿中心、旅游文化中心、高新研發服務和總部基地、省市級行政辦公中心，也是蘭州市CBD所在。七里河區的二級醫院的最佳救助面積為4個城區之首，三級醫院的最佳救助面積為第二位，一級醫院的最佳救助面積為第三位；西固區三級醫院和二級醫院的最佳救助范圍面積均為第三位，一級醫院的最佳救助范圍面積為第四位。安寧區三級醫院和二級醫院的最佳救助范圍面積均為末等，一級醫院的最佳救助范圍面積僅高于七里河區。

3 結論與建議

3.1 結論與討論

本文基于蘭州市中心城區醫療機構POI點數據，通過DBSCAN聚類方法對中心城區的醫療機構點進行了集群識別，分析了其空間格局，并運用緩沖區分析方法定量分析了各等級醫療機構點最佳救助范圍的變化，主要結論如下：①蘭州市中心城區醫療機構點集群在空間格局上呈現出“一主多副”的結構。通過DBSCAN空間聚類方法，在研究范圍內365個中心城區醫療機構點中識別出12個集群(簇)，總體呈現出“東多西少”的分布格局。②從最佳救助范圍來看，蘭州市中心城區三級醫院占中心城區總面積最多，占比為59.92%；二級醫院僅次于三級醫院，占比為59.12%；一級醫院的面積較小，占比為32.39%。從各城區的醫院等級來看，城關區三級醫院和一級醫院的最佳救助范圍在各城區中占比最大，分別為76.67%和44.44%，而七里河二級醫院的最佳救助范圍在各城區中的占比最大，為81.82%。③從醫療設施點集群格局方面看，醫療設施集群過度集中于城關區，而安寧區和西固區作為蘭州市區域文化體育中心、石油產業設計研發中心，僅有一兩個集群，蘭州市中心城區醫療設施點集群格局分配不均衡。

目前蘭州市公共服務設施布局尚不合理，公共服務配置與經濟社會發展不協調，不適應不同區域之間協調發展及發展方式轉變的要求，這是公共服務體系建設面臨的主要矛盾。均衡公共服務設施資源配置，應該以科學的布局為參考。合理布置公共服務資源要因地制宜，不同地區的公共服務設施空間分布形成的原因不同，需要考慮各種因素綜合發揮作用。通過因地制宜的方式來均衡公共服務設施，達到合理布局的目的。同時，公共服務設施的本質就是服務人民，應當是面向居民的服務，在布局公共服務設施的時候應更多地考慮當地居民是否能具有公平享有當地公共服務設施的機會，是否給予當地居民最大的便利，這也是未來公共服務設施研究應深層次探究的方向。

相較其他公共服務設施的研究，本文基于蘭州市中心城區醫療機構POI點數據的基礎上，在對其空間格局進行分析的同時，也對醫療機構最佳救助范圍進行了探討，得出了醫療機構空間布局不均衡的結論，揭示了蘭州市中心城區醫療機構布局中亟待解決的問題，并探討了醫療機構空間布局的優化措施，有利于優化蘭州市各城區醫療設施布局，為醫療設施布局提供參考，緩解醫療設施與患者的供需矛盾。但本文也有待深化研究居民選擇醫療設施的影響因素和服務設施點的選址問題等。在未來的研究中，應在數據獲取方面做出提升，獲取時序更長、屬性更完善的數據，并考慮與其他便民醫療服務設施做相關分析。

3.2 建議

大數據時代下，健康成為社會各界的熱門話題。隨著蘭州市經濟社會的快速發展，居民對健康方面問題的關注度與日俱增，醫療設施作為公共服務設施的重要組成部分發揮著不可替代的作用。醫療設施的高度集聚分布，既違背了公共服務設施空間布局應遵循的均衡性和公平性原則，降低了使用的效率與可達性，增加了居民就醫時間，也給城市交通帶來了巨大的壓力。基于本文分析結果，蘭州市中心城區醫療設施點集群格局存在明顯問題，醫療設施集群過度集中于城關區，而安寧區僅有一個集群。安寧區作為甘肅省高科技經濟文化區，大專院校集中，有西北師范大學、蘭州交通大學、甘肅農業大學等17所大中專院校，擁有省農科院等2所科研機構，有各類科技人才3萬余人，但醫療設施遠遠不能滿足需求。鑒于此，醫療機構布局應在堅持科學城市規劃的引導下，規范其主體決策行為，將均衡、高效、可達、公平的原則貫徹始終，積極促進醫療衛生機構等公共服務設施的均衡布局。

未來的城市建設規劃中，需考慮蘭州市各區實際需求情況。對蘭州市中心城區醫療機構調整的建議如下：①市政府在城市總體規劃中應做好醫療機構用地規劃，保障其設施用地。②醫療機構布局應與城市功能相協調，考慮其最佳救助范圍，未來醫療機構在布局上應促進向安寧區、西固區布局。③政府應充分發揮主導地位，優先考慮城市發展中的基礎公共服務設施布局和未來城市發展中可能面臨的問題，合理規劃市區內公共交通網絡，積極提高醫療的可達性。