GIS空间分析技术在创建国家卫生城市中的应用

彭紫荆　胡红兵

摘要：根据国家创建卫生城市的一系列标准和黄州区内部各具体要素的空间分布状况和属性特征，利用GIS空间分析方法对各要素进行分析归类，并结合地理事物相互之间的关系对任务难易程度进行统计分析。最终使黄州区在整个创建卫生城市的过程中有准确的方向性把握，也使GIS的应用进一步得到推广。

关键词：GIS；空间分析；创建卫生城市；黄州区

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）18-3545-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.18.039

Abstract： According to a series of standards of the national healthy cities and Huangzhou district within the characteristics of spatial distribution and properties of concrete， using GIS spatial analysis method of each element is analyzed and classified，and combined with the geographic relationship， the degree of difficulty of task is analyzed. Eventually the Huangzhou district in the entire process of creating healthy cities assured in the exact direction， and made GIS application of further promotion.

Key words： GIS； spatial analysis； healthy city； Huangzhou district

国家卫生城市是由全国爱国卫生运动委员会评选命名的国家级卫生优秀城市，是全国重要的城市品牌之一。创建国家卫生城市，对于提升城市品位，改善市民生活环境，促进经济社会又好又快发展，具有十分重要的意义和作用。而创建国家卫生城市是一项全面精细，同时要耗费的人力、物力、财力的工程，更重要的是需要动员广大市民一起参与。因此做好全面的规划和精准的分析显得尤为重要。随着科技的进步，地理信息系统在多个领域都得到了广泛的应用。地理信息系统是一种决策支持系统，具有强大的分析功能，空间分析是对分析空间数据有关技术的统称，是GIS的核心功能之一，对地理信息系统（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要特征。GIS空间分析的基本功能，包括空间查询与量算、缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分析分类等[1]。在创建国家卫生城市的过程，具有很明显的空间特性，要处理许多不同性质和不同特点的问题，其涉及环境、人口、交通道路、教育、旅游等整个市容环境的治理和监管。地理信息系统的数据库管理有利于将数据细化和归并到系统中，进行总体的评价与全面的分析，对整个工作有一个方向性的把握。

1 研究区概况

黄州区位于湖北省东部，大别山南麓，长江中游北岸，东连浠水，北接团风，西南与鄂州隔江相望，地跨东经114°50′-114°50′，北纬30°25′-30°29′。先后被授予全国历史文化名城、中国民间艺术之乡、全国双拥模范城、省级基础教育名城等称号。为提升市民文明素质及市民幸福指数，黄州区积极响应国家创卫号召，建设国家卫生城市。在整个创建国家卫生城市的过程中，黄州区的市容显得尤为重要。图1为黄州区在黄冈市的地理位置。

2 数据来源

全国县界图层来自于全国基础地理信息网站。而对于一些具体的点要素、主次干道、水域、绿地的提取，通过对纸质地图进行扫描输出，进行屏幕数字化，然后进行地理配准。同时，用手持GPS接受机对38个社区的地理位置定位，最后得到黄州区的社区、餐饮分布点、农贸市场、教育机构、旅游景点、医疗服务机构、旅馆、次干道、主干道、行人道路、绿地、水系的矢量图层。各种评价标准则参考了黄冈市创建国家卫生城市网站。

3 研究任务

3.1 国家卫生城市的标准

国家卫生城市标准如表1所示。

3.2 任务分配

根据国家卫生城市的标准和黄州区的具体情况，需要对黄州城区整体进行3个大的方面的分析和评价：①现有城区需要治理和整顿；②加强宣传创卫城市和普及健康知识；③突出亮点加强优势。

4 研究方法

4.1 GIS的空间分析方法

3大任务的具体分析方法分别如图2、图3、图4所示。

泰森多边形是荷兰气候学家Thiessen在研究降水的区域分布时，提出一种根据离散点的位置构建多边形区域的方法。通过对Delaunay三角网中的每一边作中垂线，相邻中垂线相交所围成的区域即是泰森多边形。这样就使多边形之间产生了拓扑关系，离散点的相关属性也赋予了泰森多边形[2]。对于大多数城区来说具体的社區范围并不好确定，而且对于做一个整体性的分析没有必要，因此，可以利用GIS的邻近性分析，创建泰森多边形，将各个社区划出一个大致的范围，以此作为底图（图5）。

4.1.1 叠置分析 地图叠置是将两个要素图层的几何形状和属性组合到一起，生成新的输出图层，叠置分析的操作形式有多种，本研究主要是将点要素与面要素进行求交，相交就是保留两个图层共同区域范围的要素，相交后属性表也可以直接获得点与多边形相交后所需要的信息。

最终是要基于每个社区进行分配任务，所以需要获得每个泰森多边形内包含了哪些具体的要素，就需要将所有的要素分别与泰森多边形进行求交，可以使用ArcGIS的叠置分析中的相交工具对所获取得数据进行批处理。endprint

4.1.2 统计分析 统计分析是GIS中最基本最常用的分析方法，主要采用数理统计中的相关技术和方法对空间数据进行统计和分析，从而对数据进行综合评价[2]。对各社区内的各要素出现的次数做一个统计，可以用频数统计来进行分析。频数统计是用来计算某一属性值或某几项属性的组合值出现的频数，并对该频数下的各项属性进行汇总。

进行频数分析后，对于点要素，可以得到各社区内点要素的分布个数；对于线要素，可以获取线的总长度；对于面要素，则可以获取其分布的总面积。

4.1.3 空间插值分析 空间插值是用已知点的数值来估算其他点数值的过程，空间插值的基本假设是估算点的数值受到邻近控制点的影响比受到较远控制点的影响更大。由于在实际收集数据的过程中并不能保证收集到全面完整的数据，采用空间内插进行估值。分析一个城区的情况，选用局部插值法，用于估算局部和短程的变化。

距离倒数权重插值法是一种精确的局部插值法，它假设未知值的点受近距离已知点的影响比远距离已知点的影响更大，距离倒数权重法的通用公式为：

其中，z0为属性值，di为距离，s为在估算中用到的已知点的数目，k是确定的幂[3]。

在此次分析中，餐饮、旅馆、公厕、学校、医院的分布范围较大且多，不能完整获取整个城区的分布数量。在插值中选取社区作为点图层，各要素的频数作为z值，k取2。因此，在插值前还需要对社区点图层的属性表与频数统计表做连接。插值分析后就可以估算出整个城区点的分布状况，由图6可看出，餐饮密度的分布状况。

为了便于后面进行总体程度得分统计，需要将估值进行重分类，重分类后的数值就是任务程度的得分。由于插值后生成的是栅格图层，需要将其转换成面要素，然后在属性表中再需要做一系列的叠置、统计分析。最后可以得到各个社区餐饮、住宿、公厕、学校、医疗的得分情况，分值越高则表明需要重视的程度越高。

4.1.4 缓冲区分析 缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向的扩展分析方法[4]。

在创建国家卫生城市中，对城市的噪声等级具有一定要求，试验表明，40～50 dB的噪声就会对听力有损害，65～75 dB的噪声对心脏和高血压有影响，80～85 dB的噪声会造成听力的轻度损伤，尤其城市道路交通噪声会产生较大的分贝数，最高可达125 dB[5]。这里主要利用ArcGIS对城市主干道和次干道做噪声缓冲区的处理，对于主干道取200 m的缓冲距离，对于次干道做100 m的缓冲距离。对于点要素，农贸市场、旅游景点分布不多，但人多嘈杂区，主要是社会生活噪声，噪声源分布比较分散，对其做多圈缓冲，距离越近的缓冲范围噪声分贝越高赋予其更高的等级值。黄州区噪声区域如图7所示，对旅游景点分别取100、300、500、800、1 000 m的缓冲距。对于农贸市场分别取50、100、200、300、500 m的缓冲距离。形成缓冲面域后与泰森多边形做叠置分析，可以得到各社区各要素噪声区的总面积，最后用字段计算器中脚本语言将面积大小分成5等级。

4.2 等级及权重指标

GIS技术中的加权叠加分析，按数据结构可分为矢量数据叠加和栅格数据叠加，将两个或两个以上的地理要素图层按空间关系叠置，产生一个具有多个图层属性的新图层[6]。通过ArcGIS技术，将具有权重值的多个指标矢量图层按空间关系叠置，以实现利用GIS技术进行治理等级划区。等级及权重指标如表2所示。

5 结果与分析

将各要素等级进行加权求和，利用GIS软件进行分层设色显示出来。从图8中可以看出，治理重心主要靠近城区的市中心，由于城区市民的文明程度高低不同，公共卫生意识不强，占道经营、流动销售、乱贴乱画等现象普遍存在，尤其是大型市场、偏僻巷道、车站更为突出，市区相对郊区人流量大，消费高，垃圾制造多，需要花大量精力去治理。宣传重心分布着较集中的学校、医院（图9）。宣传健康教育既是创建卫生城市的基础工程，也是其必要条件，通过GIS的可视化，可以清晰地了解到区域的学校、医院分布情况，就各级医院应充分利用独特的专业优势把健康教育列入病区常规工作制度，在门诊及住院部各科室举办有针对性的健康教育专栏，设置医疗咨询服务处和印制相应的健康教育处方，对患者和家属给予健康教育医嘱[7]。学校要开展有特色的健康教育，确保邀请专家讲授健康教育知识，并组织力量对学生进行知、信、行测试和行为调查，狠抓学校控烟教育，加强健康教育知识。美化重心城市建成区内，城区公园绿地规模构成不合理、分布不均匀（图10）。适于市民休闲、游憩的中小型公园尤其缺乏，这些区域应加强绿地扩展。对于水域，可以围绕遗爱湖、东坡赤壁等具体景点加强管理和基础设施建设。同时，大多沿湖沿江分布的风景区也要进行水域清理，公共设施建设，使其成为城市的亮点。

6 结语

基于GIS空间分析功能对黄州区各地理事物的矢量数据进行了整体的分析评价，但GIS所具有的管理、分析、查询等功能远不止本研究所用的。地理信息系统已步入应用普及阶段，已成为各行各业分析决策的基本工具，而创建国家卫生城市可以提升城市整体形象，增加发展机遇。但整个创建国家卫生城市的过程中与地理事物联系密切，因此各城市只有充分发挥GIS的各项功能，将其与城市具体情况进行结合，才能进行更好地规划，实现最好的效果。

参考文献：

[1] 祁向前.GIS空间分析功能在超市选址中的应用[J].测绘科学，2008，33（6）：223-225.

[2] 田永中，徐永进，黎 明，等.地理信息系统基础与实验教程[M].北京：科学出版社，2010.

[3] CHANG K T.地理信息系統导论[M].陈建飞，张筱林，译.北京：科学出版社，2010.

[4] 汤国安，刘学军，闾国年，等.地理信息系统教程[M].北京：高等教育出版社，2007.

[5] 王 良.城市道路交通噪声的来源及防治措施[J].四川水泥，2014（12）：328.

[6] 刘晓静，张继权，包玉海.基于GIS的林西县森林火险区划[A].“中国视角的风险分析和危机反应”——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第四届年会论文集[C].长春：中国灾害防御协会风险分析专业委员会，2010.

[7] 胡 宁.宜宾市以健康教育促进创建卫生城市工作[J].中国健康教育，2001，11（17）：703-704.endprint