武漢市醫療設施空間格局分析

（新疆師范大學 地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830001）

武漢市醫療設施空間格局分析

武艷青，權曉燕

（新疆師范大學 地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830001）

基于麻點圖原理，通過C語言編程實現地圖信息的自動提取，為研究較大尺度公共服務設施的空間格局和相關問題提供了更為便捷的方法。本研究提取武漢市醫療設施點樣本數據，利用Arcgis軟件，從點和面的視角對其空間分布和空間關聯進行分析。核密度分析結果表現出武漢市醫療設施“一核獨大，零星分布”的空間分布格局，圈層式空間結構特征明顯?？臻g自相關分析結果表明隨著距離的增加行政單元之間的醫療設施關聯性相繼減弱。通過距離權重的不斷增加，可反映武漢市外圍城區醫療設施相對缺乏的地方。

自動提??；空間分布；空間關聯；醫療設施；武漢市

一、引言

國家“十二五”規劃綱要提出，要建立健全基本公用服務體系，在“以人為本，服務為先”原則下，推進基本公共服務均等化目標的實現?；竟卜丈婕肮步逃?、就業服務、社會保障、醫療衛生等9個方面。醫療衛生均等化作為公共服務均等化的內容之一，是保證城市功能正常有序運行的重要組成部分。

我國地理學工作者從空間視角對公共服務均等化的實現途徑展開了廣泛討論。研究內容大致可概括為公共服務設施的空間（分布）格局及差異性分析[1]和公共服務設施可達性分析[2]。關于城市醫療機構空間布局方面的理論和實證研究也越來越多。其中，有關醫療機構空間可達性的分析構成了該類研究的主要類型[3]。其數據來源大多從統計年鑒或相關政府資料中獲取，并根據地圖軟件（Google，百度）進行定位，研究對象以醫院、衛生院為主，樣本對象較少，且研究范圍大多以縣域單元或者地級市單元為主。本研究采取了數據的自動提取方式，一方面擴充了數據內容，增添了小型診所、?？漆t療機構和藥店等一些以傳統手段較難收集的數據類型，研究內容更為全面；另一方面在較大地理尺度上具有可操作性。

對既有設施空間布局進行評價是設施區位研究的主要方向，同時也為設施優化配置提供了理論依據[4]。本研究以武漢市為研究對象，武漢市這樣一個快速發展的城市，其主城區與外圍城市的差距，其擴散性邊緣地區與高度集聚的中心城區之間必然存在嚴重的不對稱現象，對于研究較大地理尺度下的城鄉醫療均等化問題具有典型性。

基于點數據分析方法，本文運用Arcgis 10和Geoda軟件，首先分析了武漢市醫療設施空間格局。在此基礎上，基于各數據統計方法，以鄉/鎮/街道為研究單元分析武漢市醫療設施空間關聯特征。

二、數據來源與研究方法

1、數據來源

本研究數據來源于百度地圖興趣點提取，根據麻點圖原理進行提取，通過每一個切片行列號獲取對應位置的JSON文件，然后根據興趣點ID請求詳細信息，并提取百度坐標、醫院名稱等相關信息。以2014Baidu-GS（2012）6003號為提取源，比例尺選取1∶20米，提取武漢市行政范圍內醫療點（醫院、衛生所、診所、藥店）樣本共計3083個。通過合并①、刪除重復值，并通過武漢市醫院名錄進行比對，最終獲得有效醫療點2834個。選取武漢市shapfile文件為底圖，以街道為單位。

2、研究方法

核密度估計法（Kernel DensityEstimation）認為地理事件可以發生在空間的任何位置上，但是在不同的位置上的概率不一樣。點密集的區域事件發生的概率高，點稀疏的區域事件發生的概率低[5]。

根據概率理論，核密度估計的定義為：設定集X1，…，Xn是當作從分布密度函數為f的總體中抽取的樣本，估計f在某點x處的f（x）。通常是Rosenblatt-Parzen核估計：

式中：k（）稱為核函數；h＞0為帶寬；（x-Xi）表示估值點x到事件Xi處的距離。

空間自相關（spatial auto-correlation）是指地理事物分布于不同空間位置的某一屬性值之間的統計相關性，通常距離越近的兩值之間相關性越大，分為全局空間自相關和局域空間自相關，用于鑒別空間自相關的統計量包括：Moran’s Ⅰ，Geary’s C，LISA，G等。本研究選取Moran’s Ι和LISA統計量分別解釋武漢市醫療點全局和局域空間自相關特征。其中：全局空間自相關側重于分析空間對象的屬性值在整個區域內的空間分布狀態及模式，Moran’s Ⅰ統計量能夠反應空間鄰接或鄰近區域單元屬性值的相似程度，是目前應用最廣泛的統計量，計算公式如下：

表1 武漢市各行政區醫療設施分布特征

圖1 武漢市醫療設施空間分布及核密度特征

式中：Xi代表第i個空間單元上的觀測值；Wij為空間權重矩陣W的相應元素；n表示武漢市的61個研究單元。Moran’s Ⅰ統計量取值處于-1和1之間，絕對值越大表示空間相關性越強。

局域空間自相關通過比較觀測值和相鄰值與全局的關系，能更準確地把握局部空間要素的集聚與分異特征，因為全局空間自相關的檢驗前提是區域均質性假設。然而，現實中異質性更為常見，也就是說，全局上高度自相關并不代表著局部也高度相關。本研究以LISA（Local Indicator of Spatial Association）統計量解釋武漢市醫療點局域空間自相關情況，計算公式如下：

式中：wij為空間權重矩陣的標準化形式；Ii正值表示該空間單元與鄰近單元的屬性值相似；Ii負值表示該空間單元與鄰近單元的屬性值相異。在隨機分布假設下，局域Moran’s Ⅰ系數以標準化形式檢驗其顯著性水平。

表2 全局空間自相關統計量結果

圖2 醫療設施的Moran散點圖和LISA圖

三、武漢市醫療設施空間分布特征

1、醫療設施類型及分布特征

本研究將醫療設施類型分為四級。其中，一級、二級、三級醫院按照我國《醫院分級管理標準》劃分：一級醫院主要包括衛生所、診所和資質為一級的地方醫院；二級和三級醫院根據網絡信息核對予以標注，其官方網站未明確標注醫院等級的則根據《醫院分級管理標準》中的要求予以劃分；另一等級則為藥店。武漢市各行政區醫療設施類型的點個數及密度分布情況，如表1所示。其中，以江岸區、江漢區和武昌區密度值最高，初步呈現沿長江兩岸的集中分布特征。

利用Arcgis 10.0平均中心與方向性分布分析工具（標準差橢圓），計算武漢市醫療設施空間分布中心與分布的方向特征。平均中心是所有醫療設施的平均X、Y坐標。標準差橢圓既可以反映要素空間分布中心，又能識別分布方向趨勢，橢圓長軸為空間分布點位最多的方向，短軸為分布最少的方向。

如圖1a所示，標準差橢圓之內的樣本數為2064個，占總樣本數的72.8%，醫療設施明顯集中于武漢市主城區，分布中心為東經114.319°、北緯30.600°；標準差橢圓長軸呈東北—西南態勢，反映了武漢市醫療設施空間發展在該方向上的延展趨勢比其他方向更加明顯。醫院與藥店的分布中心與標準差橢圓略有移動，但分布中心所在行政單元與橢圓長軸方向并未變化。

2、醫療設施空間集散特征

核密度分析是根據單位面積內點的密度來估計樣本點周圍的密度并產生一個光滑的表面[6]。它對單位面積的事件數量在空間上的變化有比較清楚的描述。本研究利用Arcgis核密度分析工具，以自然間斷點分級法為分類依據，分別對武漢市醫療設施、醫院和藥店的點樣本做核密度分析（見圖1）。武漢市醫療設施分布與密度分布總體一致，呈現“一核獨大，零星分布”的空間分布格局，圈層式空間結構特征明顯。醫療設施集聚范圍（見圖1b）涉及長江以北（下簡稱江北）的江漢區、江岸區和漢陽區，長江以南（下簡稱江南）的武昌區略有集聚；醫院的空間集聚特征表現為江北地區（江岸區和江漢區）與江南地區（武昌區）的雙核心空間格局（見圖1c）；藥店的集聚范圍涉及江北的江漢區和江岸區（見圖1d）。在主城區范圍內，整體呈現出以核心集聚地區向外擴散的圈層式空間結構。同時，武漢市六個外圍城區都存在自身的醫療設施集聚中心。大體上形成了“1+6”的中心—外圍醫療設施空間格局。

四、武漢市醫療設施空間關聯特征

1、全局自相關分析

空間權重矩陣的選取是空間分析中最困難和最具爭議性的問題之一，對分析結果有著直接影響。在城市內部/城鄉之間，醫療設施的數量往往隨著距離的增加而衰減[7]，因此，本研究采取距離的權重矩陣并只考慮鄰居關系，即設定——門檻距離d，當i和j的距離在d以內時，wij=1，反之wij=0。根據武漢市東西南北端點經緯度，以GeoDa為分析工具，設定基礎閾值為13.73千米，以基礎閾值的倍數為步長依次截取距離權重矩陣，在此基礎上，計算Moran’s Ⅰ統計量，采用隨機分布檢驗。

由表2可知，在一定范圍內，Moran’s Ⅰ統計量（p≤0.05）顯示武漢市醫療設施在總體上呈現正自相關特征，但不同的空間權重矩陣對自相關統計量的探測結果有顯著影響。觀察距離矩陣探測結果的變動特點可以發現，隨著距離的增大，正相關程度逐漸減弱，這充分說明武漢市醫療設施的分布受地理學第一定律的支配，即隨著兩點間距離的擴大，醫療設施的關聯性隨之減弱，其空間分布特征由空間集聚演變為隨機分布。當相關距離超過41.19千米（3倍基礎閾值）后，Moran’s Ⅰ統計量表現出不穩定性，在54.92千米（4倍基礎閾值）上并沒有表現出顯著性，在68.65千米（5倍基礎閾值）之后出現微弱的負相關性，但其絕對值接近于0，仍可視為隨機分布。由此可判定，醫療設施的自相關范圍閾值約為68.65千米（5倍基礎閾值），但隨著距離遞增，醫療設施愈加分散。

2、局部自相關分析

Moran散點圖可以定性表達空間單元與周圍單元之間的關聯形式，其橫坐標為醫療設施樣點的標準化值，縱坐標為由空間權重矩陣決定的相鄰樣點的滯后值（平均值）。在以基礎閾值為空間權重矩陣的散點圖中（見圖2），絕大部分樣點分布在第一和第三象限，說明武漢市醫療設施呈現較強的局部空間集聚特征，即醫療設施較多的地區與較多的地區相鄰，醫療設施較少的地區周圍的醫療設施也較少。并且以第三象限樣本數最多，說明武漢市醫療設施呈現以低——低狀態的均質性分布為主，進一步驗證了核密度分析的結論，即醫療設施的高值均質性存在集聚特征。在少許局部地區，同時也存在低——高、高——低的異質性區域。

這種集聚和異質性特征在圖中可以得到更直觀的表現。從武漢市醫療設施LISA聚類圖可看出，隨著距離的增加，醫療設施局部自相關表現出從均質向異質的變化過程，即從高值集聚向低值分散的變化。在5倍基礎閾值（68.65千米）之后，外圍城區醫療設施的集聚特征明顯。其中黃陂區前川街道、新洲區陽邏街道和邾城街道，蔡甸區的蔡甸鄉，江夏區的紙坊街道為外圍城區的高值地區。隨著距離的增加，在10倍基礎閾值范圍上，蔡甸區的永安街道，江夏區的安山鎮、舒安鄉和豹澥鎮，黃陂區的李家集街道、羅漢寺街道、木蘭鄉和蔡家榨街道呈現低值被高值包圍的離群狀態，表明這些地方的醫療設施相對缺乏。

五、結論

本研究從點和面的視角探索了武漢市醫療設施的空間分布格局，通過核密度分析和空間自相關分析，其表現出以下特征。

第一，基于“點”視角的空間分布特征表現為“1+6”的中心——外圍圈層式空間格局。從行政單元來看，武漢市醫療設施集中分布于武漢市主城區，其中江岸區醫療設施密度相對較高，東北——西南方向上的延展趨勢比其他方向更為明顯。核密度分析結果表現出武漢市醫療設施“一核獨大，零星分布”的空間分布格局，圈層式空間結構特征明顯，其中醫院的空間集聚特征表現為雙核心空間格局。

第二，基于“面”視角的空間分布特征表明，隨著距離的增加行政單元之間的醫療設施關聯性相繼減弱?？臻g全局自相關結果一方面佐證了核密度分析的樣本集散特征，另一方面更為直觀地描述了隨距離增加，武漢市各行政單元之間醫療設施的聚散過程。局部自相關結果表明隨著距離的增加，主城區醫療設施的核心集聚效應減弱，各外圍城區醫療設施的中心性突出。通過距離權重的不斷增加，可反映武漢市外圍城區醫療設施相對缺乏的地方，對解決醫療設施空間配置等問題提供了依據。

注釋

① 提取結果會出現同一單位不同科室的重復現實。如黃陂區人民醫院，其門診部和住院部在提取結果中分屬兩個點樣本，因此將其合并。

[1] 高軍波、周春山、王義民、江海燕：轉型時期廣州城市公共服務設施空間分析[J].地理研究，2011，30（3）.

[2] 宋正娜、陳雯、張桂香、張蕾：公共服務設施空間可達性及其度量方法[J].地理科學進展，2010，29（10）.

[3] 張莉、陸玉麒、趙元正：醫院可達性評價與規劃——以江蘇省儀征市為例[J].人文地理，2008，34（2）.

[4] 宋正娜、陳雯：基于潛能模型的醫療設施空間可達性評價方法[J].地理科學進展，2009，28（6）.

[5] 程乾、凌素培：中國非物質文化遺產的空間分布特征及影響因素分析[J].地理科學，2013，33（10）.

[6] 黃娉婷、張曉平：京津冀都市圈汽車產業空間布局演化研究[J].地理研究，2014，33（1）.

[7] 熊娟、羅靜、彭菁等：基于可達性的縣域醫療服務均等化分析——以湖北省松滋市為例[J].人文地理，2012（5）.

（責任編輯：胡冬梅）