两步移动搜寻法分析研究区内现有医疗设施的布局

PAGEI摘要近些年来，随着城市的逐渐发展，城市群众对公共服务需求的日益增长与城市公共服务供给不及时之间的矛盾也越来越突出，医院作为最常使用到的公共设施，分配不均问题极其尖锐。针对这个问题，我们结合现下城市的发展，对目前城市内现有的医疗设施进行整合分析，对研究区内医疗设施进行优化选址，使城市福利最大化。而在这个过程中，我们需要运用到GIS软件。本文以两步移动搜寻法分析研究区内现有医疗设施的布局情况，得知现有医疗设施布局存在不平衡的情况后，接着用缓冲区分析和叠加分析的GIS功能综合考虑人口、交通、与现有医院距离三个影响因素，进行医疗设施的布局优化，选出适宜建立新医院的区域。此次研究结果表明，我们选择两步移动搜寻法算法准确分析大同市现有医院布局的方法是正确的，因为它不仅能够确保医院和搜索区域内的居民地之间的距离还可以考虑到邻近区域。使用缓冲区分析这一工具则是能够清晰明确的将要素点的辐射范围呈现出来的，而叠加分析则是能将几种要素的辐射范围综合起来考虑。研究结果对于此次新建医疗设施布局具有极大的帮助作用。关键词：公共设施；医疗设施；优化选址；两步移动搜寻法；GIS功能

ABSTRACTInrecentyears,withthegradualdevelopmentofthecity,thecontradictionbetweenthegrowingdemandforpublicservicesandtheuntimelysupplyofurbanpublicserviceshasbecomemoreandmoreprominent.Asthemostcommonlyusedpublicfacilities,theproblemofunevendistributioninhospitalsisextremelyacute.Inviewofthisproblem,wecombinethedevelopmentofthecurrentcity,analyzetheexistingmedicalfacilitiesinthecity,optimizethelocationofmedicalfacilitiesintheresearcharea,andmaximizetheurbanwelfare.Inthisprocess,weneedtouseGISsoftware.Inthispaper,thetwo-stepmobilesearchmethodisusedtoanalyzethelayoutoftheexistingmedicalfacilitiesinthestudyarea,anditisknownthatthereisimbalanceinthelayoutoftheexistingmedicalfacilities.Then,theGISfunctionofbufferzoneanalysisandoverlayanalysisisusedtocomprehensivelyconsiderthethreefactorsofpopulation,transportationanddistancefromtheexistinghospital,tooptimizethelayoutofthemedicalfacilities,andselecttheareasuitablefortheestablishmentofanewhospital.Theresultsofthisstudyshowthatwechoosethetwo-stepmobilesearchalgorithmtoaccuratelyanalyzetheexistinghospitallayoutinDatongCity,becauseitcannotonlyensurethedistancebetweenthehospitalandtheresidentialareainthesearcharea,butalsoconsidertheadjacentarea.Usingthetoolofbufferanalysiscanclearlyshowtheradiationrangeofelementpoints,whileoverlayanalysiscanconsidertheradiationrangeofseveralelements.Theresultsofthestudyareofgreathelptothelayoutofthenewmedicalfacilities.Keywords:publicfacilities;medicalfacilities;optimizedlocation;two-stepmobilesearchmethod;GISfunction.1绪论1.1研究背景近些年来，公共设施建设在选址方面因为不合理的决策而引发的问题层出不穷，追其根源，一是传统的决策方式大多依靠经验，因此处理信息资源的能力有限，无法将各类碎片信息整合，从而导致最终决策产生偏差甚至失误；二是原有决策中所能收集的数据资料大多都是纸片化的，让我们无法将其与三维空间联系到一起，从而使最后决策的准确性受到影响。而随着城市的逐渐发展，城市群众对公共服务的需求日益增长与城市公共服务供给不及时之间的矛盾也越来越突出。人们的生活方式和日常活动也逐渐地在改变，因此人们需求的公共设施也因此改变。现在，我们需要结合现下城市的发展，对目前城市拥有的一些公共设施进行整合分析，选定适合于这个城市的公共设施的空间布局，使城市福利最大化。1909年，一名叫韦伯的德国学者发表了一篇关于设施选址的论文，这是第一篇关于设施选址的论文，标志设施选址问题进入科学研究的时代。中国在20世纪90年代后才开始进行设施选址研究，并且快速发展，迅速积极影响到了人们的生存和社会发展。在这个信息技术和应用快速发展的今天，信息处理和分析工具层出不穷，为全面统筹信息提供了可能。公共设施的选址或布局在GIS应用中属于一项关键的技术，可用于对城市进行规划与管理，还可以对国家和区域的可持续发展起到极大地推动作用。GIS是GEOGRAPHICINFORMATIONSYSTEM（地理信息系统）的缩写，它起源于二十世纪六十年代,是将卫星遥感技术与信息科学技术结合，综合了系统工程理论来进行决策方面辅助的新兴计算机技术，是专门为空间分析而设计的强大应用工具，它能够捕捉、存储、分析、显示以及输出地理信息。因GIS本身管理数据的能力非常强大并且可以在庞大的数据库中进行查询分析数据并将其显示出来，所以当其应用于空间选址研究时，就可以避免繁琐的数学计算，从而能够去综合考虑多种因素的影响，使得优化选址后的结果也更加直观、准确。人们一直在探索GIS在公共选址上的研究，从未放弃。1994年，刘德钦使用GIS空间分析功能为水库坝址的选择提供了决策依据[1]。2009年，圣玛丽大学的LinderG.Ringo基于GIS技术对咖啡厅做过选址分析[2]。2015年，阿联酋大学的MohamedY等在UAE艾恩城市使用GIS系统为大型商场选址[3]。王小合、高建民、高振乾以系统论为基础，提出构建城市医疗服务网络布局发展的理论、模型以及提高系统功效的途径、方法[4]。2004年9月，陈达强，孙单智、蒲云根据区位论和城市GIS的基本内容，从市场、交通、竞争环境以及其他因素等四个方面分析影响物流园区布局的区位因素，提出基于区位论和城市GIS的物理园区区位布局模型，并经实证分析得出相关的研究结论[5]。常建、付毅刚研究了高新技术园区公共服务设施的功能组建与空间布局[6]。牛强，彭翀研究了基于现实路网的公共及市政公用设施优化布局[7]。邓晓帆、廖清平[8]和张忠福[9]对小学的布局调整作了研究，从定性的角度描述了学校布局规划方法。周保源[10]采用基于历史沿革和调查研究的方法对西安中小学布局进行了分析和评价，并主要从宏观政策方面提出建议。黄锡璆[11]研究了我国医院总体布局的变化情况。医疗卫生设施的建设水平能够将一个城市乃至到一个国家的民生质量与社会稳定情况反映出来，因此自古至今人类都普遍关注这个问题。在新时代，因为医疗卫生体系的一系列改革，所以各个城市对医疗卫生设施的配置提出了新的标准，我们应该扶持一些社会的资本去参与医学，让人们在医疗上的需求得到满足，使人们拥有方便的医疗卫生服务。在整体医疗卫生设施中，城市区域内的医院是它的主要形式，其布局是为了让城市内群众就医更加方便，以此提高整个城市的医疗水平，共建和谐美丽社会，所以必须有效且合理。本次研究以大同市新建医疗设施为例，在现有的研究基础上，立足于大同市未来的可能发展，考虑城市居民需求，采用GIS技术，运用两步移动搜寻算法对现有医院布局进行分析，运用缓冲区分析和叠加分析结合的方法对公共设施选址问题进行研究。1.2研究意义设施选址对于人们的生产生活，以及对于整个社会都有着不可小觑的影响。近年来，在经济领域，我们国家快速发展，所拥有的城市的建设规模也在不断向外扩张，所以出现了各式各样的问题，而城市居民们因为生活质量提升新产生的公共服务需求同城市公共服务未能及时给予造成的短缺之间的矛盾最为尖锐，因此我国的公共服务件事设施进入了全面、快速发展阶段。要实现中国梦，第一步我们要做的就是从广大人民的根本利益出发去考虑，努力为人民谋利益、谋幸福，尽可能缓解人们的忧虑，解决人民最关心的利益问题，力争建立健全的、可持续发展的公共设施体系，争取使人们都能享受到高质量的生活。当今二十一世纪，设施选址问题是一项综合性的系统工程，在十九大构建和谐美丽社会的时代背景下，这些研究结果的现实意义是非常重大的。对于社会消费者来说，谁都希望对自己有利的设施离自己越近越好，例如超市、学校、医院等，而一些“不利”的设施则希望尽量离自己的住所远一点，如飞机场、垃圾处理场等。而这些公共设施提供者政府而言,在建设过程中，既要尽可能考虑到每个消费者对于公共服务设施的需求和期望，又要考虑城市整体规模建设，因为正确的选址决策方案，能够在被需求时及时给予，可以减少政府在这方面的开支，将公共设施服务工作的效率提高，但如果选址决策是错误的，则会带来不便、损失，严重的话甚至会威胁到社会。因此在选址问题上我们要慎之又慎。选址决策其决定着整个设施系统运行的效率以及会具有的市场竞争力，甚至能够决定这个设施组织的命运。当一直被关注的公共服务设施选址问题与医院同时考虑时，其空间布局的是否合理，与广大人民群众的身体健康和生命安全紧密联系。具体影响流程见图表1-1[12]。1.3研究目标论文主要是将GIS系统应用到医疗设施的选址上，利用其数据处理以及可视化空间分析的功能，对定位问题中的各类地理数据进行优化分类，且对模型的算法步骤也进行优化，让计算的结果更加贴近客观实际，减少误差，降低成本，使其选址定位更加科学合理化。公共设施选址的主要任务是根据用户或服务对象的需求和特定设施的布局要求，研究其能够服务的范围，确定其在区域内的所能有用的多种布局方案。而为了能够将其服务范围确定下来并且空间布局方案得到更多人的认同，人们一般会根据设施的作用和其服务的对象，按照设施布局的准则，建立目标函数和约束条件，进行求解，以此来确定设施的位置，规划区域内的布局。经过对公共服务设施选址的研究和探讨，我们会对城市的公共资源做到尽可能的公平分配，让群众们都能够享受到城市建设合理后的成果，生活质量得到大幅度提高。1.4论文研究的技术流程本次研究数据方面准备了大同市的矢量图、各街道（乡）人口数量、医院位置及其床位数据、公交站点图，在技术发面运用两步搜寻法对大同市研究区内的医院布局进行评价，后又在考虑了三种影响因子的基础上运用缓冲区相交和叠加分析的方法进行选址优化，最终得到结论。具体技术流程见图表1-2。1.5论文的组织与安排本篇论文的主要内容共分为六个章节：第一章节是绪论，主要讲述了公共服务选址研究的目的与意义，介绍了科学选址的重要性；第二章节是研究区与数据，主要讲述了研究区的概况和研究所需数据；第三章节是研究方法，主要讲述了此次研究中所用到的两种方法，两步移动搜寻法和缓冲区叠加分析；第四章节是研究过程，将方法运用于设计中，是这次毕业设计的重点；第五章节是结论与展望，总结了设计的结果，以及表达了对未来的期望；第六章节是致谢，对此次研究过程中给予帮助的老师以及同学给予最真挚的感谢。2研究区与数据2.1研究区大同市位于山西省最北端，东经112°34′——114°33′，北纬39°03′——40°44′。北以外长城为界，与内蒙古自治区乌兰察布市的兴和县、丰镇市、凉城县毗邻，西、南与本省朔州市的右玉县、怀仁县、应县及忻州市的繁峙县相连，东与河北省张家口市的怀安县、阳原县、蔚县及保定市的涞源县、阜平县接。全境总面积14176平方千米，市区面积2080平方千米。大同市自1949年5月建市以来,区划经过多次调整,1993年与雁北地区合并,形成现状。大同市现辖平城区、云冈区、新荣区、云州区4区,阳高、天镇、广灵、灵丘、浑源、左云6县,下辖乡镇街道145个(其中:乡66,镇33,街道办事处46个)[13]。全市共有卫生机构（含诊所、村卫生室）3183个，床位22850张。其中，医院132个；卫生院145个；社区卫生服务中心（站）124个；疾病预防控制中心12个；妇幼保健院12个。2019年年末，全市卫生机构共有卫生技术人员23689人。其中，执业医师和执业助理医师10150人；注册护士9674人；疾病预防控制中心卫生技术人员304人；妇幼保健卫生技术人员283人；农村乡镇卫生院卫生技术人员1322人[14]。从图片2-1中可看出，所选区域（红线内）以同煤集团总医院、大同市第三医院等较大型医院为代表的医院十所，其中三级甲等医院五所，二级甲等两所，二级乙等一所，民营一所。而就目前医院的空间布局来看，五所三级甲等医院中，中国人民解放军三二二医院地处于山西省大同市城区云中路2号，大同市第三人民医院在大同市平城区文昌街1号的位置，大同市第五人民医院位于山西省大同市平城区御东文兴路北，大同市第一人民医院位于山西省大同市御东新区恒安街与兴云街交汇路口，大同同煤集团医院山西省大同市云冈区新平旺纬七路1号；而其余二级医院以及民营医院，大同新健康医院位于山西省大同市平城区魏都大道1038号大同新和医院三层，大同市中医院位于山西省大同市马王庙街1号，大同市第二人民医院位于山西省大同市城区操场城街12号，大同市第四人民医院位于大同市城区工农路16号，第六人民医院位于山西省大同市云冈区南环西路124号。综上所诉，三级甲等医院中四所位于平城区，一所位于云冈区，二级医院与民营医院也是仅有其中一所位于云冈区，其余均位于平城区，且位于云冈区内的第六人民医院为大同市精神病治疗中心,是一所特殊医院，不能与其余医院相比。所有大型医院多分布于“平城街--云州街--文兴路--南环路--魏都大道”一带，且从图中可看出，大部分小型医疗设施也围绕这一带布设。可以说大同市研究区内的医院主要分布在城市发达的中心地带，而广大的新兴区域，如平旺乡、水泊寺、老平旺街道、西花园街道、马军营乡、西韩岭乡则缺乏大型医院，这种布局在很大程度上降低了医疗的便携性和这些地区人民群众享受的医疗服务质量。以上这些资料表明很有必要对大同市所选研究区域内的医疗布局进行修改。2.2数据准备人口数据准备：我们以大同市绕城高速为界限研究医疗设施空间选址问题，研究区内主要了包含云冈区平旺乡、老平旺街道、西花园街道、西韩岭乡以及平城区。平旺乡常住人口为23989人（2017年），老平旺街道常住人口为15905人（2010年），西花园街道常住人口26418人（2010年），西韩岭乡常住人口28050人（2017年），平城区常住人口73万（2014年）。平城区内包含15个街道（乡），包括南关街道、北关街道、东街街道、西街街道、南街街道、北街街道、新建南路街道、新建北路街道、大庆路街道、新华街街道、向阳里街道、振华南街街道、水泊寺乡、新旺乡、马军营乡，各街道（乡）人口数据见表格2-1。表格2-1平城区各街道常住人口街道（乡）名常住人口（人）北关街道24165（2010年）东街街道27660（2010年）西街街道27083（2010年）南街街道18113（2010年）北街街道34510（2010年）新建南路街道53799（2010年）新建北街街道46175（2010年）大庆路街道43101（2010年）新华街街道41083（2010年）向阳里街道45063（2010年）振华南街街道74689（2010年）水泊寺乡65419（2017年）新旺乡31440（2017年）马军营乡45000（2017年）南关街道109250（2010年）床位数据准备：研究区域内共有九所医院，去除为精神病治疗中心的第六医院，仅有八所大型医院，所以准备了八所医院的床位数据。数据见表格2。表2-2各医院床位数据医院名称床位数（张）中国人民解放军三二二医院1300大同市第四人民医院320大同市第二人民医院720大同市第三人民医院1000大同市第一人民医院850大同市第五人民医院1086大同市中医院200新建康医院780其余数据还有：各个人口重心点位的坐标，各大医院的坐标，研究区内公交站台的坐标，研究区内道路的矢量数据等。3研究方法3.1分析方法本次研究运用两步搜寻法对大同市研究区内的医院布局进行分析评价，与传统的搜寻法相比较，两步搜索法更具有优势。首先，它可以确定搜索区域内的居民可以享受服务；第二，在现实生活中，医院其实还可以为搜寻区外的邻近区域提供服务。而一般的搜寻法并没有办法考虑到这种情形，所以说用两步搜寻法对大同市的医疗设施建设进行评价是十分科学合理且全面的。两步移动搜寻法第一次提出是由Radke和Mu（2000年）提出的，后被Luo和Wang修改应用于实践，截止目前该方法已成为卫生服务领域空间对可达性进行测量的主流方法，跟原有的方法相比较，它弥补了原有方法上的不足，基于两个移动搜索区域（分别基于供需），从而被称为两步搜寻法（2SFCA）。因为原有的搜寻法没有去考虑供给量短缺这方面的问题，所以我们用一个单一供给模型就可以表示，它只用考虑一下距离供给点的远近就可以了，是当时汉森用基于地球引力的势能模型来表示的。模型如下式所示:（3-1）这个式子里是地点处的消费可达性，是点处的供给规模，是供（）点到（）点两地之间的路程，是交通摩擦系数，是供应点的总数量。这个用重力模型表示的方法运用了表示连续距离衰减的函数，这个函数它考虑了公共设施的服务能力会随距离进行衰减的特点，但是却不限制这个设施的有效搜索半径。而我们现在需要在考虑供需关系的基础上，要做到在搜寻半径阈值范围内的可达性相同,但是在搜寻半径范围之外的则完全不可达，即二分法。所以我们采用两步移动搜寻法，其基本思想为：①对每个供给点,搜索所有在搜寻半径（）范围内的需求点(),计算供需比;（3-2）②对每个需求点,搜索所有在点搜寻半径（）范围内的供给点(),将所有的供需比加总得到点的可达性：（3-3）式中：表示需求点;表示供给点;表示根据二步移动搜寻法计算得到的需求点的可达性;是需求点和供给点间的距离;是供给点的设施规模与搜寻半径内（）所服务的人口的比例;表示供给点的供给规模;表示需求点的需求规模[15]。上边两步中，第一步是为了计算确定范围内的供应可达性，即每个供应点服务区内的供需比；第二步则是计算了消费者的可达性，考虑了能为消费者提供服务的所有供给点，并计算了供给点与消费者之间的供需比总和，这样的方法很好的照顾到了一个地区的供需关系，而在计算中每个地点计算出的可达性都不一样,越高，则可达性越好[16]。3.2优化方式我们采用缓冲区分析和叠加分析的方法，来对研究区域内医院的选址进行优化研究。叠加分析在综合考虑了人口重心、公交站点、与原有医院距离等影响因子的情况下，能够灵活方便地实现模型，并且直观地显示结果。3.2.1缓冲区分析缓冲区分析是指在点、线、面实体的基础上，在其周围由软件自动建立设置的宽度的区域内的缓冲区多边形图层，然后将这个缓冲区图层与目标的图层进行叠加，并进行图像分析，最后输出我们所需要的结果。这个工具是我们一般用来处理邻近多少的问题的分析工具之一。邻近度表示了在地理空间中两个地物之间距离相近的程度。其数学表达式是：（3-4）即对象的半径为的缓冲区，为距的距离小于的全部点的集合。一般表示的是最小欧氏距离，但也可是其他定义下的距离。缓冲区分析是地理信息系统各个功能中重要的空间分析功能之一，他有着广泛的应用，可设计到交通、林业，甚至于资源管理、城市规划等，可以在湖泊和河流周边一定范围内划定保护区、在住宅区设立远离道路网的缓冲区等。我们此次采用的是点要素的多环缓冲区。多环缓冲区的功能是在输入要素周围的多个指定距离内创建相对应的缓冲区。工作原理图如图3-1所示。使用方法为：（1）如果输入要素不存在已定义的空间参考，则缓冲区单位参数将被忽略。（2）如果融合选项使用ALL，则针对距离参数中指定的每个距离，输出要素类将包含一个要素（距“输入要素”相同距离的所有缓冲区都将被融合）。（3）该工具可创建中间数据，这些数据将写入到在临时工作空间环境设置中指定的位置。如果未设置“临时工作空间”环境，则临时数据将写入到TEMP系统变量所定义的位置。（4）此工具为Python脚本工具。通过右键单击该工具并选择编辑，可查看脚本。3.2.2叠加分析叠加分析在地理信息系统中是一项十分重要的用于分析空间方面的功能。是指各个图层在同样的空间参考坐标下，对两个数据图层进行复杂运算，进而使新数据得以产生的过程。这里所说的数据类型是该图层所对应的数据集或地物对象。叠加分析这一功能的目标是分析在三维空间内有一些联系的物体自身的空间特征和专属属性互相之间的关系。若有多层数据进行叠加分析，那么不仅会出现新的一些空间的关系，还会出现新的一些关于属性的特征关系，进而发现这些数据相互之间的不同、联系以及叠加后会产生的变化。叠加分析这一功能中需要输入要素和输出要素，而输入要素一定是简单的要素：点、多点、线或面。如果在输入要素具有不同的几何类型（即，面上的线、线上的点等），那么输出要素的类型中几何类型则默认与最低维度的几何的输入要素相同。根据地理信息系统数据的基本结构不同，将叠置分析的功能分为基于矢量数据的叠置分析和基于栅格数据的叠置分析两大类。我们此次运用的正是基于矢量数据的叠置分析里的相交、擦除功能。相交（Intersect）：计算两个图像相交的部分。运行过程中有三个字段保留方式可以选择，即保留所有的属性字段、保留只有FID、保留除了FID所有的字段。擦除(Erase)：将选择的目标的特征与要擦除的区域的多边形进行叠加，其中只有处于要擦除的那部分区域外的目标的特征方可能保留下来，并输出拷贝出来。使用中我们需要注意，用于擦除的那部分区域一定要选择多边形，绝对不能是点线。此次研究中所用于叠加分析的为缓冲区，均为面要素，所以我们需要了解多边形与多边形的叠置。多边形与多边形的叠置是指将两个不同图层上的多边形要素相叠加，根据两组多边形交点来建立多重属性的多边形或进行多边形范围内的属性特征的统计分析。将原有的多边形的要素分割成多个新要素，而这些新要素则是拥有了两层甚至多层的属性。4研究过程4.1现有布局分析4.1.1计算准备两步移动搜寻算法的实现借助了ArcGIS中的Join（空间连接）功能和Pointdistance（点距离）功能。我们以各街道的代表点作为该地区的人口重心点，用这个距离代替居民点到医院的距离。了解过后，我们选用了2500米作为极限距离，即在这个区域范围内对供给点和需求点进行计算，并以每一千人所能拥有的床位数作为评价该地区的医疗服务质量的标准，即床位数越多，条件越好。4.1.2进行计算人口数据、床位数据、医院数据准备完成后进行计算，计算流程图见图1-2。第一步我们以2500米作为极限距离，用点距离（PointDistance）计算了人口重心到医院的距离，如表4-1所示，共有12处街道（乡）在极限距离2500米范围内有医院，即表明在其余7处街道（乡）人口重心2500米范围内并无大型医院提供服务，这对百姓及时享有医疗服务有很大的阻碍，是极其不科学合理的。这更加验证了我们需要去重新研究布局的想法。表4-1居住地2500米内医院街道名医院名称距离（千米）水泊寺乡大同市第五医院1.744461769水泊寺乡大同市第一医院0.941706213新旺乡新健康医院1.267325732新旺乡大同市第四医院1.234906293新旺乡大同市第三医院1.450182616南关街道新健康医院0.724240457南关街道三二二中医院1.688326662南关街道大同市第四医院1.862969887南关街道大同市第三医院1.191851221南关街道大同市第二医院2.02910363北关街道大同市第二医院1.915578593东街街道新健康医院2.013129124西街街道新健康医院1.801991155西街街道三二二中医院1.894785329西街街道大同市第二医院0.903951172南街街道新健康医院0.980534379南街街道三二二中医院1.362559067南街街道大同市第三医院1.641169616南街街道大同市第二医院1.221440584北街街道中医院1.98748677新建南路街道新健康医院0.613149735新建南路街道三二二中医院0.801696915新建南路街道大同市第三医院1.236794222新建南路街道大同市第二医院1.315934877新建北路街道新健康医院1.554199771新建北路街道三二二中医院0.614463908新建北路街道大同市第三医院1.985070176新建北路街道大同市第二医院1.037986719向阳里街道新健康医院1.814400344向阳里街道大同市第四医院1.154917797向阳里街道大同市第三医院1.28736462振华南街街道新健康医院1.916071323振华南街街道三二二中医院1.309789324振华南街街道大同市第三医院1.722123774紧接着我们将床位数据与人口数据与居民点2500内医院数据相连接，用空间连接（Join）做出一个以医院为中心的表4-1医院服务人口汇总。从表中可看出，多数医院呈现一对多的状况，床位远远不足，而中医院附近却没有可服务对象，资源呈现浪费状态。表4-2医院服务人口汇总医院名称床位（张）街道（乡）名人口数（人）服务人数（人）大同市第二医院720南关街道109259278594大同市第二医院720北关街道24165278594大同市第二医院720西街街道27083278594大同市第二医院720南街街同市第二医院720新建南路街道53799278594大同市第二医院720新建北路街道46175278594三二二中医院1300南关街道109259329118三二二中医院1300西街街道27083329118三二二中医院1300南街街二二中医院1300新建南路街道53799329118三二二中医院1300新建北路街道46175329118三二二中医院1300镇南街街道74689329118大同市第三医院1000新旺乡31440378538大同市第三医院1000南关街道109259378538大同市第三医院1000南街街同市第三医院1000新建南路街道53799378538大同市第三医院1000新建北路街道46175378538大同市第三医院1000向阳里街道45063378538大同市第三医院1000振华南街街道74689378538大同市第四医院320新旺乡31440185762大同市第四医院320南关街道109259185762大同市第四医院320向阳里街道45063185762大同市第五医院1086水泊寺乡6541965419新健康医院780新旺乡31440433281新健康医院780南关街道109259433281新健康医院780东街街道27660433281新健康医院780西街街道27083433281新健康医院780南街街健康医院780新建南路街道53799433281新健康医院780新建北路街道46175433281新健康医院780向阳里街道45063433281新健康医院780振华南街街道74689433281大同市第一医院850水泊寺乡6541965419中医院200北街街道3451034510第三步我们利用Excel表格计算出每个医院能够提供的每千人床位数，得到床位人口比值“1”，数据收于表4-3；再按照街道（乡）进行汇总统计，得到每条街道每千人能够得到的床位数，记为床位人口比值“2”，数据收于表4-4。表4-3床位人口比值1医院名称床位（张）服务总人口（人）每千人床位数（张）中医院200345105.7954216169大同市第一医院8506541912.99316712大同市第二医院7202785942.584405981大同市第三医院10003785382.641742705大同市第四医院3201857621.722634339大同市第五医院10866541916.60068176三二二中医949951081新建康医院7804332811.800217411表4-4床位人口比值2街道（乡）名人口数（人）床位（张）每千人床位数（张）北关街道241651204.965859714北街街道345102005.795421617老平旺街道1590500东街街道2766086.666666673.133285129平旺乡2398900南关街道109259672.85714296.158368124大庆路街道4310100南街街道18113566.190476231.25879071西花园街道2641800水泊寺乡65419193629.59384888西韩岭乡2803000马军营乡4500000西街街道27083423.333333315.63096161向阳里街道45063336.19047627.460454834新华街街道4108300新建北路街道46175566.190476212.26184031新建南路街道53799566.190476210.52418216新旺乡31440336.190476210.6930813振华南街街道74689446.19047625.9739784464.1.3综合分析由表4-4可知，研究区内19条街道中有7条街道的每千人床位为0张，约占街道总数的36.8%；有2条街道，每千人床位0张-5张，约占街道总数的11%；有4条街道，每千人有5张-10张床位，约占街道总数的21%；有3条街道，每千人有10张-15张床位，约占街道总数的15.7%；1条街道每千人有15张-20张床位，约占街道总数的5%；有1条街道的每千人床位数在25张-30张之间，约占街道总数的5.26%，每千人床位在30张以上的只有1条街道，约占街道总数的5.26%。至此可看出，每千人床位数在10张以下的街道有13条，占到了总街道数的68.4%，且5张以下更是占到了69.2%，超过一半。这种极端的分布现状，说明研究区内现有医院布局极度不均衡。从床位空间分布图（图4-1）上看，大同市平城区每千人床位高的地区集中在经济较为发达的区域，而周边经济不太好的地区，医疗设施却非常匮乏。如果医疗设施空间分布不平衡，将导致以下两个后果：一是医疗设施缺乏的地区群众就医困难，享受不到优质医疗服务，跟我们最初想要的医院布局公平合理的理念相背，二是医疗设备集中地区的医疗设施将会有剩余，得不到充分利用，大批量医疗设施的效益会被降低。因此，对研究区域内的医疗设施进行重新布局是非常必要的。4.2优化选址分析我们采用缓冲区分析和叠加分析的方法，来对研究区域内医院的选址进行优化研究。缓冲区在设置了不同半径的情况下，建立了多环缓冲区；叠加分析在综合考虑了人口重心、公交站点、距离现有医院的远近三种影响因子的情况下，灵活方便地实现优化选址，并且直观地显示结果。人口问题上我们更是利用了核密度工具绘制了研究区的人口分布热力图来进行分析。4.2.1缓冲区我们在进行选址优化进程中，考虑了三个影响因素，分别是人口重心，公交站点，距离现有医院的远近，医院的建设本就是为人民提供方便、优质的服务，因此医院与人口重心、公交站点的距离应该是越近越好，而两个医院之间的距离，不能说越远越好，但应该有一定的距离，否则因为医院的密集，会导致医疗资源的浪费，且其余地方会享受不到医院的福利。人口问题处理时，我们利用核密度分析这一工具，建立了研究区人口热力分布图，如图4-2所示。从图中我们可看出人口最密集的地方是城区、恒安新区附近，平旺乡附近。依据此图我们建立人口重心点，以这些点为居民点代表建立缓冲区。居民点与医院的关系是越近越好，所以我们以1000米、2000米、3000米、4000米为半径建立多环缓冲区，结果如图4-3所示。公交站点与医院的关系也是距离越近越好，医院附近需要便利的交通。根据提取的研究区内的公交站点坐标，将公交站点的数据添加至图层，并以100米、200米、300米、400米为半径建立多环缓冲区，结果如图4-4所示。选址布局与现有医院的距离需要选择适当的距离，经过查阅资料跟询问导师，我们以1500米、3000米、4500米、6000米为半径建立多环缓冲区，结果如图4-5所示。4.2.2叠加分析选址过程中，因为要综合考虑人口、公交站点、现有医院三个要素，所以我们对所做的缓冲区进行叠加分析。第一步，我们考虑人口和公交站点这两个因素，将两个缓冲区进行相交，取相交的部分，表示既有人口优势，又有交通优势。相交结果如图4-6所示。图中可看出公交站点的缓冲区分为了两组颜色，一组绿色的为属于人口多环缓冲区内的公交站点，一组紫色的为进入到人口多环缓冲区内的公交站点。第二步，我们在第一步的基础上，考虑医院这一要素。因为医院这一要素并不是选择在重叠在缓冲区内的区域，所以我选择了擦除这一工具，在擦除中落在擦除区域外的内容将被保留，因此输入输出要素的不同，结果也不同。所以我将输入要素设置为居民公交相交，擦除要素选择为医院多环缓冲区，示意图如图4-7所示。从图4-7可看出，第一步人口缓冲区与公交站点缓冲区所得绿色缓冲区，与医院相交了一部分，而我们要做的就是擦除这部分，得到两者范围外的适宜区域。最终优化结果如图4-8所示。4.3最终优化结果分析图4-8所示的优化图，颜色越深距离公交站点越近，即颜色越深位置越好。这部分区域整体处于恒安新区，即原来棚户区，居住的多是原来工人群，人民生活质量偏低，经济发展缓慢，公共设施建设相对薄弱。而我们通过缓冲区分析和叠加分析所做出的选址结果正好解决了这个问题，与研究区内现状呈吻合状态。根据研究结果，我们现在要做的就是根据调查结果，计算所需床位数和医院数量，结合研究区的实际情况，对即将要新建的医院进行合理布局。5结论与展望5.1结论基于GIS技术我们分析了大同市研究区内的医院布局，这是将地理信息系统技术应用于公共设施选址的再一次努力。此次研究在深刻了解了国内外地理信息系统空间选址方面的研究成果以及理论以后，针对大同市医疗设施分配不均的问题，我们用两步移动搜寻法分析了大同市研究区内的医疗设施现状，依据分析结果和现有数据决定采用缓冲区分析和叠置分析来进行选址优化。在优化过程中我们得到了以下结论：（1）现有医疗设施集中于城区，从全局来看，呈现不平衡的状态。从两步移动搜寻法的分析结果可看出，无论是从医疗资源的分配情况还是人们就医的便利程度来说，大同市研究区内的医疗设施分配都极为不平衡，集中于平城区中心地带，而新兴的恒安新区则极度缺乏医疗设施，每千人床位数为0的街道（乡）竟然不少。自此我们可看出，研究区内医疗设施从平城区中心地带呈递减式向外，越远离中心地带，医疗设施越匮乏，而与此同时，中心地带某些地方医疗设施的都已呈现出饱和状态。（2）医疗资源分配不均，有极端情况出现。19个研究区街道（乡）内，每千人床位数少于5张的竟然有9条，约占到了47.37%，且9条内有7条街道（乡）的每千人床位数为0；每千人床位数在15张以上的街道（乡）有3条，约占到了15.79%。总的来说，每千人床位数在5张以下和15张以上的街道（乡）共有12条，占到了63.16%。可看出医疗资源多数集中于这两个部分。在生活中，医疗设施如果集中于某个地区，会造成这个地区的医疗设施饱和，同时导致另外一个地区医疗设施极度匮乏。医疗设施布局的不合理，违背了公共设施选址初始的公平心，长期以往，若政府不及时改善这种不合理、不公平，人民的抱怨会加重，经济增长速度减慢，政府的公信力下降，引起社会动乱。（3）从优化结果可看出，适宜建立新医院的区域处于原棚户区，现恒安新区的地带，此地区本就属于人群密集，经济发展能力较弱，公共服务设施建立薄弱的地区，与我们通过缓冲区分析和叠加分析所得优化结果吻合，证明我们的优化方式是正确的。（4）我们采用两步移动搜寻法