鐘瑞 徐虹 陳軍浩 吳承茜 徐苗

摘要：文章運用社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點數(shù)據(jù)、居民點數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，在探究武漢市人口與社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施空間分布特征的基礎(chǔ)上，通過對社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點的服務(wù)區(qū)和可達性進行分析，采用基于可達性理論的模型進行優(yōu)化布局試驗，發(fā)現(xiàn)其局限性，然后引入最小化設(shè)施點模型進行優(yōu)化，最終提出優(yōu)化武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施布局的針對性策略，旨在為現(xiàn)有社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的布局優(yōu)化提供參考，有序改進社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療機構(gòu)配置，促進社會發(fā)展。

關(guān)鍵詞：社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施;多源數(shù)據(jù);布局優(yōu)化;地理信息系統(tǒng)

中圖分類號：R197.1 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）17-000-04

0 引言

在健康城市理論背景下，城市公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)均等化理論從基于“地”的供給均等化逐漸向基于“人”的需求公平性研究轉(zhuǎn)變，醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)施的研究重心也從物質(zhì)空間問題轉(zhuǎn)向服務(wù)需求研究。在研究方法上，逐漸從定性研究轉(zhuǎn)向定量研究，多以“千人指標”定規(guī)模，以“服務(wù)半徑”定布局[1-2]。

我國學者采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進行公共服務(wù)設(shè)施布局研究，取得了豐碩的成果：高小芳選擇基于興趣點等大數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)軟件結(jié)合的測算方法，分別運用最近距離法和兩步移動搜索法，對社區(qū)康體設(shè)施開展可行性分析并進行對比[3];李陽運用地理信息系統(tǒng)的空間分析工具，分析總結(jié)哈爾濱公共服務(wù)設(shè)施分布存在的問題，并提出優(yōu)化與提升策略[4];權(quán)明姬應用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)的空間分析技術(shù)，從人口規(guī)模有效性、交通可達性、區(qū)域經(jīng)濟三個方面，對延吉市醫(yī)療設(shè)施布局進行了評價[5]。

總體來看，地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)因分析模擬的可信度高，在公共服務(wù)設(shè)施的空間布局研究中得到了廣泛使用。因此，本文將武漢市作為研究區(qū)域，綜合運用地理信息系統(tǒng)空間分析中的可達性分析和服務(wù)區(qū)分析技術(shù)，合理評價研究區(qū)域內(nèi)的設(shè)施布局，并據(jù)此提出優(yōu)化解決方案。

1 研究范圍和研究方法

1.1 研究范圍

武漢市是湖北省省會，地處江漢平原東部、長江中游，總面積8569.15平方千米，截至2020年末，全市常住人口1244.77萬人[6]。本文選取武漢市下轄的江岸區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)、漢陽區(qū)、武昌區(qū)、青山區(qū)、洪山區(qū)、蔡甸區(qū)、江夏區(qū)、黃陂區(qū)、新洲區(qū)、東西湖區(qū)、漢南區(qū)共13個行政區(qū)作為研究區(qū)域，以該區(qū)域內(nèi)的192個社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施和1476個居民點作為研究對象展開研究。截至2020年底，武漢市中心城區(qū)的每個街道均已配備1個社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，但該市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的資源過于集中在主城區(qū)。

1.2 研究概念界定

我國的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施主要包括社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心和社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)站，國家衛(wèi)健委2020年7月發(fā)布的《關(guān)于全面推進社區(qū)醫(yī)院建設(shè)工作的通知》提出，“社區(qū)醫(yī)院建設(shè)以社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心為主，條件具備的鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院也可開展建設(shè)工作”[7]。因此，本文主要針對社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施中社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的布局進行研究，后文中提到的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施主要指社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心。

1.3 數(shù)據(jù)來源和研究方法

本文的研究數(shù)據(jù)包括武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點數(shù)據(jù)、居民點數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀。社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點數(shù)據(jù)來源于百度地圖興趣點爬取的數(shù)據(jù)①，居民點數(shù)據(jù)和路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于1∶100萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫②，其中包含1476個居民點和城市快速路、高速、國道、省道、縣道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)村道以及其他道路。

本研究遵循以人為本的原則，綜合考慮了居民點分布、醫(yī)療設(shè)施服務(wù)點分布、醫(yī)療設(shè)施與居民點之間的出行阻抗等因素，運用地理信息系統(tǒng)分析社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的服務(wù)區(qū)和可達性，明確空間分布差異，并評價其服務(wù)能力，最后采用位置分配模型，為缺醫(yī)片區(qū)擬定合適的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施選址點。

1.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理

通過對不同等級道路進行速度屬性賦值，構(gòu)建道路交通網(wǎng)絡(luò)。城市快速路和高速為60千米/小時，國道和省道為40千米/小時，縣道為20千米/小時，鄉(xiāng)鎮(zhèn)村道和其他道路為10千米/小時。

1.3.2 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的服務(wù)區(qū)分析

運用地理信息系統(tǒng)軟件的服務(wù)區(qū)分析功能，啟動服務(wù)區(qū)分析工具后加載設(shè)施點，并設(shè)置服務(wù)區(qū)分析的屬性，進行服務(wù)區(qū)求解[8]。本研究將社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的服務(wù)范圍按車行時間5分鐘、10分鐘、15分鐘進行中斷。

1.3.3 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的可達性分析

采用基于出行范圍的可達性評價方法，研究各社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的10分鐘車行出行范圍，然后按照計算得出的可達面積大小，將可達性分為5個等級：小于2萬平方米、2～4萬平方米、4～6萬平方米、6～8萬平方米、大于8萬平方米，分別對應可達性的1～5級。

1.3.4 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的設(shè)施優(yōu)化布局

利用地理信息系統(tǒng)軟件中“網(wǎng)絡(luò)分析師”模塊的“位置分配”工具，分別加載現(xiàn)有社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點、候選社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點和居民點，然后使用最小化設(shè)施點數(shù)模型確定新增社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的位置和數(shù)量，從而得出模型設(shè)定的優(yōu)化方式。

1.4 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施布局優(yōu)化模型

選取可達性理論作為優(yōu)化布局的理論依據(jù)，運用計算機程序語言構(gòu)建優(yōu)化布局模型，并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)該優(yōu)化方法的局限性，引入最小化設(shè)施點數(shù)模型，改進優(yōu)化布局模型，為武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的布局優(yōu)化提供具有實用性的規(guī)劃模型。

1.4.1 基于可達性理論的模型構(gòu)建

可達性的測評方法包括距離法、等值線法和重力模型等[9]。本文主要將可達性理論下的距離法作為測評方法進行優(yōu)化模型的構(gòu)建。運用程序設(shè)計語言Python進行模型構(gòu)建，根據(jù)具體的矢量分布地圖，使用Python自帶的迭代算法，得出相應的設(shè)施布局優(yōu)化結(jié)果。具體模型如下。

模型數(shù)學形式：

（1）

約束條件：

（2）

（3）

（4）

（5）

變量的含義：xn表示請求點（居民點）的坐標;k表示周邊請求點的個數(shù);r表示周邊請求點間的距離;xb表示能覆蓋到最多請求點的候選設(shè)施點。公式（1）表示設(shè)置的服務(wù)設(shè)施數(shù)量最小;約束條件（2）表示每個請求點位于居民點;約束條件（3）表示保證設(shè)置設(shè)施點周邊至少有一個請求點;約束條件（4）表示周邊請求點間的距離;約束條件（5）表示選取保證覆蓋到最多請求點的候選設(shè)施點。

1.4.2 引入最小化設(shè)施點數(shù)模型的優(yōu)化布局模型

運用可達性理論及Python迭代算法的分析，計算居民點間的最短直線距離，選取其運算結(jié)果具有一定的合理性，但并未實際考慮到設(shè)施點的服務(wù)能力及輻射距離，缺乏實用性。因此，本文引入最小化設(shè)施點數(shù)模型，結(jié)合GIS軟件進行分析，該模式考慮了設(shè)施的服務(wù)能力，并且運用道路交通網(wǎng)絡(luò)實際考慮了居民的出行距離。具體模型如下。

模型數(shù)學形式：

（6）

約束條件：

（7）

（8）

（9）

變量的含義：請求點（居民點）i∈I，候選設(shè)施點（社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施）j∈J;決策變量xj，當候選設(shè)施點j選中時，xj=1，否則xj=0;z為最終選定的服務(wù)設(shè)施數(shù);成本變量wj為候選設(shè)施點j的服務(wù)能力;dij為居民點i到社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施j之間的距離;s為設(shè)定的醫(yī)院輻射距離。公式（6）表示設(shè)置的服務(wù)設(shè)施數(shù)量最小;約束條件（7）表示保證每個請求點至少被一個服務(wù)設(shè)施點覆蓋;約束條件（8）表示設(shè)定請求點i到候選設(shè)施點j的距離小于等于標準覆蓋距離s;約束條件（9）表示限制決策變量xj為（0，1）整數(shù)變量。

2 武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施空間布局研究

2.1 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施與路網(wǎng)空間分布現(xiàn)狀

武漢市中心城區(qū)的道路網(wǎng)十分密集，而在城郊地區(qū)較為稀疏。社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施在空間上分布不均，多集中于交通發(fā)達、經(jīng)濟條件較好的中心城區(qū)，江岸區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)明顯多于其他城區(qū)，城郊地區(qū)分布較少，總體呈現(xiàn)“城區(qū)密，城郊疏”的特征。

2.2 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施服務(wù)區(qū)分析

研究范圍內(nèi)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的5分鐘服務(wù)區(qū)的覆蓋范圍主要分布在三環(huán)線以內(nèi)，10分鐘和15分鐘服務(wù)區(qū)的覆蓋范圍主要分布在四環(huán)線以內(nèi)，是對5分鐘服務(wù)區(qū)的進一步補充，少部分服務(wù)區(qū)范圍零星分布在四環(huán)線以外的區(qū)域，但受道路網(wǎng)絡(luò)便捷程度的影響，周邊區(qū)域仍覆蓋不足，社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施嚴重短缺。

2.3 社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施可達性分析

武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施可達性等級呈現(xiàn)出由中心向四周擴散的趨勢，可達性等級的最高級（大于8萬平方米）出現(xiàn)在二環(huán)線以內(nèi)，最低級（小于2萬平方米）出現(xiàn)在北部、東北部以及東南部。環(huán)線以內(nèi)區(qū)域的可達性等級大部分在4級（6～8萬平方米）以上，環(huán)線以外區(qū)域的可達性等級均小于4級（6～8萬平方米）。

2.4 武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的布局優(yōu)化分析

2.4.1 優(yōu)化結(jié)果

（1）基于可達性理論的模型試驗的布局優(yōu)化結(jié)果。運用優(yōu)化布局模型（1），設(shè)定不同的設(shè)施服務(wù)范圍，求解得出需要增加的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施數(shù)量，如表1所示。

根據(jù)前文的可達性分析可知，在武漢市的城郊地區(qū)，社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施十分匱乏，由此判斷新增的衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施應大部分位于城郊地區(qū)（見表1）。綜合城郊地區(qū)人口分布、交通水平和經(jīng)濟條件等因素的影響，將車行5分鐘（3千米）的距離作為設(shè)施服務(wù)范圍，結(jié)合表1可知，武漢市還需增設(shè)327個社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施。由于Python軟件的局限性，該方法僅能通過運算得出需新增衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點的數(shù)量，無法確認新增衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點的空間布局，進行圖面的可視化處理。因此，還需引入其他軟件進行模型處理及圖面表達優(yōu)化。

（2）引入最小化設(shè)施點數(shù)模型的布局優(yōu)化結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，武漢市中心城區(qū)的居民點距離社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點較近且交通便捷，而處于較偏遠位置的城郊區(qū)域無法得到鄰近的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)。為擴大社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的覆蓋面和增強可達性，應提高對環(huán)線外區(qū)域的服務(wù)空白區(qū)的重視度。采用最小化設(shè)施點模型的方法，按照最少設(shè)施點覆蓋最多居民點以及道路交通便捷的原則，模擬增設(shè)了179個社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施，大部分分布于環(huán)外區(qū)域。

對比兩個優(yōu)化方案的結(jié)果可知，引入最小化設(shè)施點數(shù)模型的優(yōu)化結(jié)果相比基于可達性理論模型實驗的優(yōu)化結(jié)果，減少了148個設(shè)施點數(shù)，在引入最小化設(shè)施點數(shù)模型、綜合考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)及居民點分布的優(yōu)化方案后，減少了需新增的設(shè)施點，在保證設(shè)施可達性的同時，增強了優(yōu)化方案的可行性。同時，引入GIS進行優(yōu)化結(jié)果的可視化表達后，明確了新增設(shè)施點在研究區(qū)域內(nèi)的空間分布，更有助于后續(xù)開展社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施新建工作。

2.4.2 優(yōu)化結(jié)果分析

優(yōu)化后研究區(qū)域內(nèi)設(shè)施分布不均衡的問題得到了改善。將新增設(shè)的179個社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施與原192個社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施點合并后，新增設(shè)的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施多分布于社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施短缺的城郊區(qū)域，其中較多設(shè)施新增設(shè)于黃陂區(qū)、江夏區(qū)及新洲區(qū)，分別占新增數(shù)量的34.08%、25.14%和19.55%。由此可見，在今后的城市發(fā)展中，應以黃陂區(qū)、江夏區(qū)及新洲區(qū)為重點增設(shè)區(qū)，著重建設(shè)城郊區(qū)域的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施。

優(yōu)化后研究區(qū)域內(nèi)人口匹配不平衡的問題得到修正。對優(yōu)化后的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施布局進行5分鐘、10分鐘、15分鐘服務(wù)區(qū)分析可知，本次布局優(yōu)化以補充10分鐘以內(nèi)的服務(wù)區(qū)為主，以補充5分鐘以內(nèi)的服務(wù)區(qū)為輔，優(yōu)化后社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的覆蓋度達到了84.49%，增長了48.92%，極大地提升了居民點的服務(wù)區(qū)覆蓋度，在優(yōu)化設(shè)施人口匹配的同時極大地縮短了周邊居民的就醫(yī)路程。同時由于新洲區(qū)的居民點密集，且道路密度較高，該區(qū)域內(nèi)的服務(wù)區(qū)面積增加最為明顯。

優(yōu)化后研究區(qū)域內(nèi)城郊設(shè)施的可達性得到了較大提高（見表2）。分布在可達性等級為2級、3級和5級區(qū)域內(nèi)的居民點數(shù)量增加，分別提高了1.42%、8.94%和9.28%。運用相同可達性分析方法對優(yōu)化后的設(shè)施點布局分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域內(nèi)大部分地區(qū)的可達性等級大于3級（4～6萬平方米），且城郊區(qū)域內(nèi)的可達性面積得到了擴大。同時，北部和西南部地區(qū)的居民點分散，該區(qū)域內(nèi)新增設(shè)施多為“一設(shè)施服務(wù)一居民點”的模式，因此該地區(qū)的設(shè)施可達性等級為最高級（大于8萬平方米）。

綜上所述，引入最小化設(shè)施點數(shù)模型優(yōu)化武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施布局，極大地改善了武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施分布不均衡、人口匹配不平衡和城郊設(shè)施可達性不高的情況，對現(xiàn)有社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的布局優(yōu)化具有現(xiàn)實意義。

3 結(jié)語

本文以武漢市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施為研究對象，根據(jù)設(shè)施的服務(wù)區(qū)分析和基于出行范圍的可達性評價，得出現(xiàn)有社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施布局存在的問題，而后采用不同模型對整個研究范圍內(nèi)的任意位置建設(shè)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施，力求在新增最小設(shè)施點數(shù)的前提下最大限度覆蓋居民點。文章采用最小化設(shè)施模型進行了社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的布局優(yōu)化，研究表明，采用最小化設(shè)施模型，能夠?qū)⒃O(shè)施的服務(wù)能力及輻射距離作為設(shè)施增設(shè)的約束條件，在增加最少設(shè)施數(shù)量的同時，確保優(yōu)化方案的合理性。

本文的不足之處在于，對社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的分析僅考慮了設(shè)施的輻射距離以及居民點的空間分布，忽略了其他非空間的因素，如居民點的人口結(jié)構(gòu)和出行習慣、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施的等級與特征等。同時，由于優(yōu)化過程僅考慮了添加新設(shè)施，而未涉及重新分配現(xiàn)有設(shè)施，所以優(yōu)化方法的可行性還有待提高。以上問題在后續(xù)的研究中還有待進一步解決。

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[7] 國家衛(wèi)生健康委.國家衛(wèi)生健康委關(guān)于全面推進社區(qū)醫(yī)院建設(shè)工作的通知：國衛(wèi)基層發(fā)〔2020〕12號[EB/OL].基層衛(wèi)生健康司，http：//www.nhc.gov.cn/jws/s3581/

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作者簡介：鐘瑞（1999—），女，云南紅河人，本科在讀，研究方向：城鄉(xiāng)規(guī)劃與設(shè)計。

徐虹（1977—），女，湖北天門人，博士，副教授，系本文通訊作者，研究方向：建筑設(shè)計、建筑歷史、城市設(shè)計。

陳軍浩（2000—），男，湖北荊門人，本科在讀，研究方向：信息管理與信息系統(tǒng)。

吳承茜（1999—），女，湖北武漢人，本科在讀，研究方向：城鄉(xiāng)規(guī)劃與設(shè)計。

徐苗（2000—），女，湖北天門人，本科在讀，研究方向：城鄉(xiāng)規(guī)劃與設(shè)計。