夏 濤，李遠(yuǎn)華，武永娜

（吉林大學(xué) 地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026）

2017 年，黨的十九大報告提出了實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略?？傮w而言，鄉(xiāng)村振興是多角度、全方位的振興，既有社會、經(jīng)濟(jì)、文化方面的振興，也包括醫(yī)療衛(wèi)生、公共服務(wù)等方面的振興。其中，醫(yī)療衛(wèi)生是民生保障的重點問題之一。新型冠狀病毒感染疫情的爆發(fā)暴露了我國醫(yī)療衛(wèi)生體系不夠健全的問題。而相比于城市地區(qū)，農(nóng)村地區(qū)的醫(yī)療水平則更加脆弱。農(nóng)村醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行機(jī)制不完善、公共衛(wèi)生醫(yī)療服務(wù)人員缺乏、服務(wù)能力不高、現(xiàn)代化和信息化醫(yī)療手段需加強(qiáng)等問題突出。2020 年中央一號文件提出要加強(qiáng)農(nóng)村基層醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)，為進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村基層醫(yī)療體系建設(shè)指明了方向[1]；遙感與GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)已經(jīng)滲透到了社會的各個公共服務(wù)領(lǐng)域，遙感與GIS 正在通過其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)獲取能力、空間分析能力，結(jié)合人工智能、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，從宏觀和微觀方面改變著整個社會，在農(nóng)業(yè)、軍事和城市規(guī)劃等方面均有廣泛應(yīng)用。

加強(qiáng)農(nóng)村基層醫(yī)療體系建設(shè)，是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的關(guān)鍵一環(huán)，也是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的內(nèi)在要求[1]。鄉(xiāng)村醫(yī)療資源建設(shè)本身具備明顯的空間離散特征，要想不斷提升其空間化、信息化服務(wù)水平，助力鄉(xiāng)村振興，空間信息獲取與分析技術(shù)是必不可少的，而遙感與GIS 在這方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。所以，遙感與GIS 可在鄉(xiāng)村醫(yī)療資源管理與服務(wù)的領(lǐng)域中為鄉(xiāng)村振興提供更多專業(yè)解決方案與智慧。

對于鄉(xiāng)村振興來說，基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)一直是研究的熱門領(lǐng)域[2-3]。例如，有學(xué)者將影響農(nóng)村居民基本生活相關(guān)變量，并對其開展主成分分析，從而得到影響農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平的主要因素，雖然其量是定量分析，但實質(zhì)還是定性分析，并且不能反映空間角度上存在的問題[3]。

遙感與GIS 技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)查與分析領(lǐng)域一直扮演重要角色。GIS 網(wǎng)絡(luò)分析被廣泛應(yīng)用于各類生活資源可達(dá)性研究中。在網(wǎng)絡(luò)分析中，可達(dá)性分析是其中一個重點，可達(dá)性是指利用一種特定的交通系統(tǒng)從某一給定區(qū)位到達(dá)活動地點的便利程度，反映了區(qū)域與其他有關(guān)地區(qū)相接觸進(jìn)行社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)交流的機(jī)會與潛力[4]。主要表現(xiàn)在體育場地設(shè)施可達(dá)性研究[5]、公交可達(dá)性測度研究[6]、公園綠地可達(dá)性分析[7]、醫(yī)療設(shè)施可達(dá)性分析[8-12]等方面。

縣鄉(xiāng)醫(yī)療資源研究方面，有學(xué)者以可達(dá)性作為指標(biāo)，采用GIS 技術(shù)和基于交通網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性度量方法，對農(nóng)村醫(yī)療服務(wù)設(shè)施空間分布進(jìn)行評價[9]。還有學(xué)者以福建省石獅市為例，運(yùn)用多個空間可達(dá)性模型，分析了石獅市鎮(zhèn)級以上醫(yī)療機(jī)構(gòu)的空間布局[10]。閆鳳英等[11]則以長興縣醫(yī)療設(shè)施為對象，探究了基于GIS 網(wǎng)絡(luò)分析的公共服務(wù)設(shè)施可達(dá)性分析評價方法。

總體來看，有許多學(xué)者將GIS 技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施分析和醫(yī)療服務(wù)分析等方面，但是其中大部分都是針對于較大型城市的醫(yī)療資源空間分布來開展分析，對縣域乃至更小行政區(qū)醫(yī)療資源需求及其空間特征缺乏精細(xì)化分析和表達(dá)，因此難以與鄉(xiāng)村振興實現(xiàn)精準(zhǔn)對接。如何有針對性地開展縣域醫(yī)療服務(wù)的空間化分析與應(yīng)用，使得能夠通過GIS 技術(shù)有效服務(wù)到鄉(xiāng)村振興，是需要解決的技術(shù)性問題。

1 縣域醫(yī)療資源特征及其空間需求

1.1 縣域醫(yī)療資源特點

從醫(yī)療水平上看，縣域醫(yī)療資源是相對較薄弱。相比于更大型城市所擁有的大量高水平高等級醫(yī)院，在鄉(xiāng)村振興的普通縣域范圍內(nèi)一般僅有少量具有一定醫(yī)療能力的縣級醫(yī)院，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)則為未定級的普通醫(yī)療點。這些醫(yī)療資源僅能滿足縣域范圍內(nèi)部分醫(yī)療需求，在出現(xiàn)某些特殊情況時則難以保證能夠有足夠的醫(yī)療水平來滿足病患需求。

從行政管轄上看，醫(yī)療資源具有縱向行政管理與行政空間分布特征，大病或特殊急診跨區(qū)域治療難度大。在縣域范圍內(nèi)，公立醫(yī)院擁有大部分醫(yī)療資源，但這些醫(yī)院在組織上均隸屬于一個個龐大的行政型等級化體系，在資源配置、戰(zhàn)略決策、人事管理和價格制定等方面都受到所屬各級各類政府行政部門的影響甚至支配[13]。因此，在病患需要進(jìn)行跨區(qū)域治療時，往往由于行政區(qū)域的改變受到各種影響，不利于其及時就醫(yī)。

縣域醫(yī)療資源受道路網(wǎng)絡(luò)影響較為明顯，低等級道路網(wǎng)絡(luò)影響救醫(yī)時效。針對縣級及鄉(xiāng)村環(huán)境下的醫(yī)療環(huán)境狀況而言，能否快速到達(dá)醫(yī)療點是突發(fā)傷病能否及時有效治療的重要影響因素。在縣級環(huán)境下道路網(wǎng)多以省道、縣道和鄉(xiāng)道為主，不同等級道路的最大限速不同。同時，部分道路可能出現(xiàn)較大彎曲，影響行駛速度，尤其中西部地區(qū)，受山地、溶洞等地形影響較大，因此提出道路彎曲度這一參數(shù)衡量道路的彎曲情況，并根據(jù)道路彎曲度來設(shè)置道路減速系數(shù)，進(jìn)而設(shè)置道路的實際最大速度作為道路的屬性之一，以此能夠以更接近現(xiàn)實的情況來分析醫(yī)療點的可達(dá)性情況。

縣域醫(yī)療資源可達(dá)性受多種空間因素影響。受空間距離、行政區(qū)劃、道路等級（形態(tài)、速度和連通性等）和大城市連接程度影響。對于醫(yī)院而言，除了根據(jù)醫(yī)院的實際位置將其合理調(diào)整到道路點上以進(jìn)行可達(dá)性分析，還可在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中設(shè)置醫(yī)院坐標(biāo)、等級、類型和轉(zhuǎn)院條件等屬性，能夠較為全面地反映該處醫(yī)療資源的實際情況。在縣級行政區(qū)的行政范圍內(nèi)往往存在較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院，在縣域的經(jīng)濟(jì)中心存在縣級醫(yī)院，這些醫(yī)院通過主要道路形成的交通網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成了其基礎(chǔ)的空間分布。

綜上所述，縣域醫(yī)療資源的空間特征可用圖1 簡單表示。

圖1 縣域范圍內(nèi)醫(yī)療資源空間分布示意圖

1.2 縣域醫(yī)療資源可達(dá)性分析需求與解決手段

縣域的醫(yī)療資源空間特征是以普通村鎮(zhèn)醫(yī)院服務(wù)站為基礎(chǔ)，所以對服務(wù)站在空間上以準(zhǔn)確的點數(shù)據(jù)進(jìn)行表示。同時通過屬性控制標(biāo)記其類型，為空間分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?？h域交通網(wǎng)絡(luò)以省道、縣道和鄉(xiāng)道為主，連接到縣域范圍內(nèi)的各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，形成較為復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)，在縣域的經(jīng)濟(jì)文化中心（一般為縣城）有最復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)。同時，由于道路等級、道路彎曲度的限制，可通過屬性控制得到其實際最大速度?？h域的醫(yī)療需求主要為常見普通疾病，不同程度的患病情況需要的醫(yī)療資源也不同，因此可以通過屬性標(biāo)記醫(yī)院等級來表現(xiàn)該服務(wù)站的醫(yī)療資源。因此，通過在縣域行政范圍內(nèi)構(gòu)建道路網(wǎng)絡(luò)，建立醫(yī)院服務(wù)站點，通過屬性表設(shè)置各要素屬性進(jìn)行服務(wù)區(qū)可達(dá)性分析，就可以觀察到一定時間內(nèi)能夠到達(dá)各個醫(yī)院服務(wù)站的區(qū)域。

針對如上需求，首先應(yīng)該準(zhǔn)確收集醫(yī)療點資料，重點收集醫(yī)療點類型、所屬行政區(qū)、空間坐標(biāo)、縣鄉(xiāng)行政中心類型、上級可達(dá)性及方式等數(shù)據(jù)；其次，對其進(jìn)行空間信息化管理，把收集到數(shù)據(jù)進(jìn)加工成SHP 數(shù)據(jù)，建立geodatabase 數(shù)據(jù)庫；然后，通過ArcGIS 網(wǎng)絡(luò)分析工具建立道路網(wǎng)絡(luò)；最后，利用C#將數(shù)據(jù)庫開發(fā)與空間可達(dá)性分析開發(fā)結(jié)合起來，利用ArcEngine二次開發(fā)技術(shù)，將Visual 可視化平臺與成本距離式網(wǎng)絡(luò)分析函數(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)服務(wù)醫(yī)療資源的可達(dá)性分析。

2 技術(shù)路線與方法

2.1 技術(shù)路線

從技術(shù)上說，本文提出服務(wù)鄉(xiāng)村振興的縣域基礎(chǔ)醫(yī)療設(shè)施可達(dá)性分析關(guān)鍵技術(shù)研究的技術(shù)路線主要包括3 個部分：首先是前期的數(shù)據(jù)收集與處理，在這個過程需要精確收集醫(yī)療點的位置、等級、類型、上級可達(dá)性及方式等，以及道路的位置、等級等數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步處理，計算出道路彎曲度；中間過程的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、服務(wù)區(qū)功能開發(fā)、道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建3 個重要方面，數(shù)據(jù)庫依靠C#與OLEDB 數(shù)據(jù)庫融合進(jìn)行開發(fā)構(gòu)建，用于實現(xiàn)醫(yī)療點數(shù)據(jù)的管理；道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及服務(wù)區(qū)功能開發(fā)是最核心部分，道路網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建依靠ArcGIS 的拓?fù)涓腻e、道路編輯、要素數(shù)據(jù)集和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的新建功能來實現(xiàn)，道路彎曲度作為道路網(wǎng)絡(luò)的屬性之一可以有效提高可達(dá)性分析的準(zhǔn)確性；服務(wù)區(qū)功能開發(fā)和可達(dá)性的實現(xiàn)需要C#與ArcEngine 二次開發(fā)技術(shù)結(jié)合起來，搭建可視化可達(dá)性分析平臺，通過輸入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集、要素數(shù)據(jù)集、輸入設(shè)施點這3 個參數(shù)，設(shè)置代價類型和默認(rèn)中斷，即可從時間和空間2 個維度分別查看縣域范圍內(nèi)醫(yī)療點資源的可達(dá)性情況，并能通過控件將其結(jié)果可視化展現(xiàn)出來。具體技術(shù)方法如圖2 所示。

圖2 技術(shù)路線圖

2.2 醫(yī)療數(shù)據(jù)收集與處理方法

醫(yī)療數(shù)據(jù)的收集主要是收集醫(yī)療點的位置、類型、等級和轉(zhuǎn)院條件等信息。在ArcGIS 中，所收集的醫(yī)療資源信息均以點的形式表現(xiàn)出來，醫(yī)療點位置以經(jīng)緯度坐標(biāo)的形式表現(xiàn)出來，這些信息均可通過屬性操作添加到醫(yī)院數(shù)據(jù)中。同時，醫(yī)療點位置還需與道路結(jié)合起來，為了實現(xiàn)可達(dá)性分析，必要條件下需要將醫(yī)療點移動到道路的折點上或在處理道路數(shù)據(jù)時繪制合理道路連接醫(yī)療點。

2.3 空間數(shù)據(jù)集建立方法

空間數(shù)據(jù)集的建立依托于ArcGIS 中的要素類數(shù)據(jù)集。在要素類數(shù)據(jù)集中通過拓?fù)涓恼缆泛?，再依靠道路?shù)據(jù)和醫(yī)療點數(shù)據(jù)在其中建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。在后續(xù)的可達(dá)性分析系統(tǒng)中，也只需的輸入對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集、要素數(shù)據(jù)集、醫(yī)療點數(shù)據(jù)即可進(jìn)行分析。

2.4 道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

2.4.1 道路彎曲度調(diào)整道路網(wǎng)絡(luò)速度

根據(jù)前述分析不難發(fā)現(xiàn)，縣域的道路等級和道路形態(tài)對道路速度有明顯影響。因此本文研究可根據(jù)道路彎曲度作為道路駕車速度調(diào)整系數(shù)。道路彎曲度等于實際道路長度與道路起止點直線距離的比值，即道路彎曲度等于實際道路長度/道路起止點距離，不同的道路彎曲度對應(yīng)不同的減速情況。根據(jù)道路彎曲度和道路等級可以計算出每一段道路的實際最大速度，能夠更加清晰地反映出前往醫(yī)療點的駕車速度的實際情況。

2.4.2 網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)集建立

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集需要在ArcGIS 的要素數(shù)據(jù)集中建立。其中重要的部分包括連通性、屬性等。此次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集建立所需的要素為已經(jīng)經(jīng)過編輯和拓?fù)涓腻e的道路線要素和醫(yī)療點要素。連通性設(shè)置是需要保證每一個醫(yī)療點均能參與到后續(xù)的服務(wù)區(qū)分析中，因此設(shè)置為點在線的任意節(jié)點處連通。屬性則包括時間屬性和長度屬性，時間屬性可以通過道路的實際長度和實際最大速度來求得，長度屬性則就是道路的實際長度。

3 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)方法與評價

3.1 基礎(chǔ)分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)

3.1.1 基于道路彎曲度的道路速度調(diào)整

對于縣域內(nèi)的一般道路來說，道路彎曲度對道路速度有明顯影響，因此構(gòu)建“道路彎曲度（RCI）”系數(shù)用作調(diào)整道路速度的依據(jù)。

式中：Lr 為道路實際距離；Ld 為道路首尾2 個點直線距離。圖3 中，Lr=SAB，Ld=LAB。

圖3 道路彎曲度示意圖

根據(jù)《中華人民共和國公路法》可將道路分為表1中的5 類，并設(shè)置對應(yīng)的道路駕車速度。道路彎曲度對應(yīng)的減速情況見表2。

表1 道路駕車速度

表2 各個范圍的道路彎曲度對應(yīng)的減速情況

3.1.2 道路彎曲度的提取方案

道路彎曲度的計算需要在ArcGIS 中進(jìn)行。在對已有道路線數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和拓?fù)涓腻e后，需要計算其道路彎曲度以得到相對準(zhǔn)確的道路的時間屬性。在得到道路線數(shù)據(jù)后，可以采用Feature Vertices To Points工具來生成道路起止點，合并起止點圖層后使用Points To Line 工具將各對應(yīng)起止點連接起來，計算起止點直線長度后將結(jié)果添加到道路線圖層屬性表中，經(jīng)過計算即可得到道路彎曲度。

3.2 服務(wù)區(qū)可達(dá)性分析

采用C#＋ArcEngine 方法搭建一個可視化可達(dá)性分析平臺，平臺將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集、要素數(shù)據(jù)集和輸入點設(shè)施這3 類數(shù)據(jù)作為輸入基本條件，通過Textbox 輸入代價類型和中斷方式參數(shù)；選擇是否使用單行線限制及是否顯示路徑；最后通過調(diào)用網(wǎng)絡(luò)分析函數(shù)實現(xiàn)計算；計算結(jié)果輸出后，連接到MapControl 控件加以實時顯示。服務(wù)區(qū)可達(dá)性分析的窗口如圖4 所示。

圖4 服務(wù)區(qū)可達(dá)性分析窗口

從算法實現(xiàn)上來說，實現(xiàn)服務(wù)區(qū)分析首先需要加載數(shù)據(jù)，調(diào)用NetWorkAnalysClass 類中的方法打開工作空間及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，再調(diào)用CreatePathSolverContext方法創(chuàng)建分析上下文，在加載完設(shè)施點、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集圖層、網(wǎng)絡(luò)分析圖層并設(shè)置代價類型后，即可進(jìn)行查找服務(wù)區(qū)分析的實現(xiàn)，分析完成后可通過打印分析結(jié)果將可達(dá)性分析分情況可視化展現(xiàn)出來。算法流程如圖5所示。

圖5 算法流程圖

可達(dá)性分析開發(fā)的部分核心代碼如下[14]：

4 結(jié)論

基于本文的分析基礎(chǔ)和技術(shù)方案，依據(jù)縣域醫(yī)療資源特點實現(xiàn)了較有特色的醫(yī)療資源可達(dá)性程序化處理，為醫(yī)療資源領(lǐng)域的鄉(xiāng)村振興提供了有益技術(shù)參考。研究結(jié)果表明如下。

1）縣域醫(yī)療資源相對薄弱，而且具有縱向行政管理與行政空間分布特征，大病或特殊急診跨區(qū)域治療難度大；由于縣域范圍內(nèi)主要為低等級道路網(wǎng)絡(luò)，病患的救醫(yī)時效會受到影響，除了道路速度（形態(tài)）以外，可達(dá)性還與距離、縣城級別和大城市連接方式有關(guān)。因此，在數(shù)據(jù)收集與處理時要重點考慮醫(yī)療點位置、類型和等級等行政和空間屬性。

2）縣域醫(yī)療資源的空間分析依賴于道路網(wǎng)絡(luò)和行政中心的空間性質(zhì)，在處理道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集構(gòu)建時，除了考慮道路級別，還要考慮道路形態(tài)對運(yùn)行速度的影響，簡單處理方式是將通過道路等級劃分速度，通過道路彎曲度調(diào)整最大速度可使后續(xù)的可達(dá)性分析更為準(zhǔn)確。

3）在利用C#＋ArcEngine 開展縣域醫(yī)療資源可達(dá)性可視化分析時，輸入的道路網(wǎng)絡(luò)需在ArcGIS 中構(gòu)建，同時還需建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集和要素數(shù)據(jù)集，再在系統(tǒng)中輸入2 類數(shù)據(jù)集和設(shè)施點作為控制參數(shù)約束其成本運(yùn)算，最后調(diào)用分析函數(shù)進(jìn)行可達(dá)性計算，得到的結(jié)果可通MapControl 控件可視化展現(xiàn)出來。

本文僅針對縣域范圍內(nèi)的醫(yī)療資源可達(dá)性技術(shù)開展研究，在鄉(xiāng)村振興其他方面的研究還有待進(jìn)一步開展。相信隨著遙感和GIS 與鄉(xiāng)村振興的不斷融合，醫(yī)療資源等公共基礎(chǔ)設(shè)施的信息化、空間化和智能化水平會不斷提高。