基于AHP與GIS的醫(yī)院選址決策與優(yōu)化模型
——以贛州市某區(qū)為例

黃曉輝

(江西理工大學(xué),江西 贛州 341000)

我國(guó)衛(wèi)生資源配置效率較低,衛(wèi)生資源分布存在明顯的地區(qū)差異[1],醫(yī)療資源配置不均衡成為較為突出問(wèn)題。選址作為一項(xiàng)經(jīng)典的決策問(wèn)題被廣泛研究。刁永浩等針對(duì)就醫(yī)問(wèn)題隨機(jī)性特點(diǎn)提出基于隨機(jī)規(guī)劃的醫(yī)院選址方法[2];李剛等運(yùn)用層次分析法與目標(biāo)規(guī)劃模型研究了突發(fā)公共衛(wèi)生事件方艙醫(yī)院建設(shè)選址[3]。上述研究均從需求角度探討醫(yī)院選址決策,本研究基于各類(lèi)影響醫(yī)院選址因素從醫(yī)院選址布局合理視角探討醫(yī)院選址決策問(wèn)題,利用AHP(層次分析法)與GIS(地理信息系統(tǒng))構(gòu)建模型,為醫(yī)院選址提供一種可行方案。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法與工具

采取文獻(xiàn)研究法、問(wèn)卷調(diào)查法、定性與定量研究法及實(shí)證研究與個(gè)案研究法等進(jìn)行研究。AHP是一種定性與定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法,將復(fù)雜的系統(tǒng)分解,使思維過(guò)程數(shù)學(xué)化、系統(tǒng)化,將多目標(biāo)、多決策問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多層次單目標(biāo)問(wèn)題。GIS是一個(gè)以具有地理位置的空間數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為核心,采用空間分析方法和空間建模方法,為科研、管理及決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。目前,GIS技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事[4]、水利[5]、居住區(qū)[6]等領(lǐng)域中的選址決策。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源如表1。利用AHP與GIS等工具實(shí)現(xiàn)影響因素及各類(lèi)數(shù)據(jù)的量化、分析與可視化。

表1 數(shù)據(jù)來(lái)源

表2 影響醫(yī)院選址的因素

表3 判斷矩陣標(biāo)度定義

2 影響醫(yī)院選址因素的確定

通過(guò)對(duì)醫(yī)院選址相關(guān)文獻(xiàn)的整理分析,客觀確定影響因素。知網(wǎng)檢索主題選用醫(yī)院選址、醫(yī)院布局等,反饋861篇,對(duì)檢索結(jié)果反復(fù)排查、整理,將文獻(xiàn)中體現(xiàn)的影響因素歸納總結(jié)為人口、交通、地理、經(jīng)濟(jì)四大類(lèi)作為一級(jí)指標(biāo),剔除詞頻較低的關(guān)鍵詞,篩選出人口密度、路網(wǎng)密度等8個(gè)二級(jí)指標(biāo),構(gòu)建醫(yī)院選址指標(biāo)體系。

人口是規(guī)劃醫(yī)療資源的基礎(chǔ),依據(jù)需求定位使醫(yī)療衛(wèi)生資源更公平、更高效地服務(wù)更多人口。區(qū)域交通便捷取決于主要道路與公共交通設(shè)施,應(yīng)盡量選擇道路密度較大,公交、地鐵站點(diǎn)多的點(diǎn)位進(jìn)行醫(yī)院建設(shè)。實(shí)例證明,優(yōu)良的治療環(huán)境可加快康復(fù)過(guò)程[7]。為降低水媒介疾病傳播風(fēng)險(xiǎn),避免醫(yī)院排污對(duì)水源與生態(tài)敏感區(qū)造成污染與破壞,可選擇在綠化程度高并且與水源、耕地等敏感區(qū)域保持一定距離的區(qū)域設(shè)立醫(yī)院。海拔適中、地勢(shì)平坦、地形規(guī)整的區(qū)域不易內(nèi)澇,開(kāi)發(fā)相對(duì)便利且節(jié)省建設(shè)成本。需為醫(yī)療人員及病患提供基本生活保障及社會(huì)服務(wù)[8]。

3 基于AHP指標(biāo)權(quán)重的確定

3.1 問(wèn)卷調(diào)查

采取網(wǎng)絡(luò)與線下方式開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查,共發(fā)出問(wèn)卷481份,回收476份,其中有效問(wèn)卷422份,有效率88.66%,效果較好。

3.2 AHP

AHP是定性和定量相結(jié)合的決策分析方法,將決策問(wèn)題分為若干個(gè)層次,通過(guò)影響因素間的相對(duì)重要性對(duì)比及矩陣計(jì)算得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。在醫(yī)院選址指標(biāo)體系中,以醫(yī)院選址(A)作為目標(biāo)層,選擇人口、交通、地理、經(jīng)濟(jì)四大類(lèi)(B1～B4)作為準(zhǔn)則層,將人口密度、路網(wǎng)密度等8個(gè)二級(jí)指標(biāo)(C1～C8)作為措施層,各指標(biāo)重要性判斷依據(jù)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果,判斷矩陣標(biāo)度評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下：

準(zhǔn)則層 B 對(duì)目標(biāo)層 A 的判斷矩陣,如下所示：

基于以上判斷矩陣,借助MATLAB軟件計(jì)算得到：

A 的λmax= 6.3744,權(quán)重向量為ω1= (0.249,0.556,0.081,0.114)T,矩陣一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR= 0.039<0.1,一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

措施層C對(duì)準(zhǔn)則層B的判斷矩陣,分別為：

相應(yīng)通過(guò)MATLAB計(jì)算得到措施層結(jié)果分別為：

ωB1=(1)T,CR=0,一致性檢驗(yàn)通過(guò);

ωB2=(0.750,0.250)T,CR=0,一致性檢驗(yàn)通過(guò);

ωB3=(0.258,0.105,0.637)T,CR=0.033,一致性檢驗(yàn)通過(guò);

ωB4=(0.250,0.750)T,CR=0,一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

計(jì)算綜合權(quán)重(綜合權(quán)重Vij=ω1i×ωBij),得到醫(yī)院選址指標(biāo)綜合權(quán)重(見(jiàn)表4)。

表4 醫(yī)院選址指標(biāo)綜合權(quán)重與賦值情況

層次總排序及其一致性檢驗(yàn)：CI=0.002,RI=0.047,CR=0.043<0.1,一致性檢驗(yàn)通過(guò),綜合權(quán)重可靠。

4 基于GIS(地理信息系統(tǒng))的數(shù)據(jù)處理

ArcMap 10.7是一款功能多元的地理信息處理軟件,采用ArcMap 10.7對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最終呈現(xiàn)的結(jié)果直觀可靠、分析便捷。將收集的數(shù)據(jù)結(jié)合對(duì)應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重通過(guò)ArcMap 10.7軟件實(shí)現(xiàn)可視化、疊加分析,構(gòu)建醫(yī)院選址決策與優(yōu)化模型。

4.1 評(píng)價(jià)分值的確定

在醫(yī)院選址與優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中,將所有指標(biāo)采用六級(jí)五分制形式進(jìn)行賦分,采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法確定中斷點(diǎn),構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如下：

4.2 基于ArcMap 10.7的數(shù)據(jù)處理與分析—以某區(qū)為例

4.2.1 各類(lèi)數(shù)據(jù)的處理

人口數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcMap 10.7軟件中,依據(jù)平方千米人口數(shù)生成人口分布密度圖。區(qū)域交通路網(wǎng)、水體水源分布等矢量數(shù)據(jù)通過(guò)建立1500 m×1500 m漁網(wǎng)網(wǎng)格,計(jì)算單元網(wǎng)格路網(wǎng)長(zhǎng)度、水域面積,形成路網(wǎng)密度圖及地區(qū)水體水源分布圖。地表信息數(shù)據(jù)通過(guò)重分類(lèi)分析土地類(lèi)型及綠化情況。高程數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)等高線、坡度分析獲得相對(duì)海拔圖、坡度圖。對(duì)于交通相關(guān)、配套設(shè)施相關(guān)POI數(shù)據(jù)點(diǎn),通過(guò)漁網(wǎng)圖統(tǒng)計(jì)單元網(wǎng)格內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量生成分布圖。

圖1為該區(qū)人口密度圖,顏色越深表示人口密度越高,從結(jié)果來(lái)看,該區(qū)中南部地區(qū)為人口主要集中區(qū)域,也是該區(qū)核心區(qū)域。各因素處理后數(shù)據(jù)類(lèi)型不同,為方便進(jìn)行綜合分析,對(duì)不同類(lèi)型數(shù)據(jù)采取重分類(lèi)、柵格化等處理方式,統(tǒng)一為六級(jí)五分制柵格數(shù)據(jù),分級(jí)閾值采取自然間斷點(diǎn),采取六級(jí)五分制進(jìn)行評(píng)分,分值越高說(shuō)明此位置就該因素而言越適宜,具體分級(jí)與賦值情況見(jiàn)表4。

圖1 人口密度

4.2.2 柵格數(shù)據(jù)加權(quán)匯總與比對(duì)分析

對(duì)賦值后的各因素柵格數(shù)據(jù)依據(jù)得分進(jìn)行加權(quán)疊加,權(quán)重依據(jù)表4綜合權(quán)重,得到區(qū)域綜合得分情況如圖2,圖中白色區(qū)域即為適宜或較適宜區(qū)域。在綜合得分中,該區(qū)中部大部分區(qū)域均為適宜區(qū),南北部均勻分布較適宜選址區(qū)域。導(dǎo)入該區(qū)現(xiàn)有綜合型醫(yī)院POI數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)點(diǎn)基本分布在評(píng)價(jià)體系模型中的適宜區(qū)及次適宜區(qū)內(nèi),說(shuō)明該醫(yī)院選址決策與優(yōu)化模型在理論與技術(shù)上可靠、可行。

圖2 綜合得分

根據(jù)配置要求,具備急救能力的綜合型醫(yī)療機(jī)構(gòu)在城市地區(qū)服務(wù)半徑不超過(guò)5000 m,農(nóng)村地區(qū)服務(wù)半徑一般為10 000～20 000 m。就目前綜合型醫(yī)院分布分析,該區(qū)基本實(shí)現(xiàn)區(qū)域醫(yī)療全覆蓋(柵格對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為1500 m×1500 m),但結(jié)合該區(qū)未來(lái)發(fā)展規(guī)劃,中部偏北區(qū)域?yàn)槭幸?guī)劃新經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)域,有多所高校新校區(qū)在建或已投入使用,未來(lái)將有大量人口涌入,需在此區(qū)域增設(shè)綜合型醫(yī)院,以滿(mǎn)足日后醫(yī)療保障需要。

5 結(jié)論

各類(lèi)原因引發(fā)民眾對(duì)健康、醫(yī)療問(wèn)題的持續(xù)關(guān)注,突發(fā)公共衛(wèi)生事件在考驗(yàn)區(qū)域衛(wèi)生醫(yī)療服務(wù)體系的響應(yīng)效率與服務(wù)效能的同時(shí)也暴露出各類(lèi)醫(yī)療問(wèn)題,補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)、構(gòu)建合理的區(qū)域內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生體系是守護(hù)人民生命安全的根本保證。采取文獻(xiàn)分析法、問(wèn)卷調(diào)查法、定量與定性分析方法,借助AHP及GIS系統(tǒng)構(gòu)建了醫(yī)院選址決策與優(yōu)化模型,通過(guò)對(duì)贛州市某區(qū)的取例分析,證實(shí)該方法理論與技術(shù)可靠,實(shí)踐可行。