基于GIS的城區急救中心空間分布合理性評價研究

張新秀，程耀東，張志華

1. 蘭州交通大學 測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070 2. 蘭州交通大學 土木工程學院，甘肅 蘭州 730070

基于GIS的城區急救中心空間分布合理性評價研究

張新秀1，程耀東2，張志華1

1. 蘭州交通大學 測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070 2. 蘭州交通大學 土木工程學院，甘肅 蘭州 730070

120急救中心的優化選址和站點分布合理性評價，對應急處理方案制定和城市公共服務設施合理布局具有重要的現實意義。以蘭州市城關區為研究區域，采用GIS空間分析方法和ARCGIS軟件對城關區主要醫療站點和交通主干道進行緩沖區分析和疊置分析形成服務覆蓋區。根據分級要求對覆蓋區進行分級，得到城關區醫療急救服務覆蓋及服務等級分等定級圖，直觀地顯示各區域的服務等級。研究結果顯示蘭州市城關區醫療急救站點分布過于集中，基本集中在市區中心，其站點分布不夠合理，存在大量服務重疊區和一定區域的服務盲區。

空間分析；120急救中心；合理性評價；ARCGIS軟件

120急救醫療系統，在公共社會服務和保障中發揮著十分重要的作用。但120急救醫療系統面臨站點不足且布局集中于城市中心繁華區等問題，使得廣大遠離市區中心地區無法獲得滿意的服務。所以在有限的財政投入下，如何優化選址，最大限度地擴大覆蓋范圍，提高公眾的滿意度，是120急救醫療站點建設的科學問題之一[1]。而對已有站點分布合理性評價及服務覆蓋范圍分析，可以對120站點建設提供參考依據，使其分布更為合理，讓更多地區獲得應急服務保障[2]。

120急救醫療服務的站點選址是基本的設施區位問題。急救醫療服務（emergency medical service，EMS），其設施區位研究早在20世紀70年代以前就開始，普遍認為必須采用覆蓋問題來建模。而設施區位問題是一類特殊的區位問題，1909年阿爾佛雷德·韋伯開始此理論的研究，1964年Hakimi研究如何在網絡中尋找轉換中心的設施區位理論[3]。目前常用的設施區位模型主要有廣義韋伯設施區位模型、帕蘭德設施區位模型、網絡設施區位模型。在國內，崔麗麗等[4]以設施區位模型結合人工神經網絡算法，采用Visual C++6.0可視化語言和GIS組件MapObjects技術，構建模型系統對基本公共設施區位選址進行研究，得到的結果誤差僅有20～30 m。隨著計算機技術和地理信息系統(GIS)的快速發展，GIS強大的空間數據管理功能以及空間分析功能，使得設施區位模型與GIS的結合成為研究和運用設施區位問題的必然趨勢[5]。

1 研究區域概況

作為甘肅省省會和西北五省政治、經濟、軍事、文化中心之一的蘭州市，地處中國陸地版圖中心，其人流密度、交通狀況給處理突發事件帶來更大的挑戰[6]。蘭州市區由城關區、七里河區、安寧區、西固區組成，市區面積1 663平方公里，目前城市人口數208萬人（2008年統計數據），作為蘭州市市區中心的城關區，全區總面積220平方公里，其中城區面積60平方公里，人口數99.07萬人。蘭州市急救中心集“120”急救電話網絡、院前急救、院內延伸搶救于一身，擔負著蘭州市及周邊地區醫療急救和重大意外災害事故的急救指揮、調度、現場搶救、轉運及院內急救工作。中心自1989年建立，不斷加強院前急救隊伍建設。1994年8月，蘭州市“120”醫療急救網絡正式開通，該中心作為“120”的指揮調度單位，選擇市區設備較好、技術力量較強的10余家醫院，組建了蘭州地區急救醫療網絡。

2 研究方法和數據

2.1 數據收集

用已進行緩沖區分析、疊置分析的蘭州市城關區行政區域及主要交通線路的矢量化圖形數據，收集到了第二次土地調查中蘭州市城關區行政區域圖和城關區主要交通線路圖1所示。

圖1 城關區行政區域和主要交通線路

分布于蘭州市城關區的醫院有甘肅省人民醫院、蘭州市第二人民醫院、蘭州大學第一附屬醫院、蘭州大學第二附屬醫院、甘肅省緊急醫療救援中心及城關區人民醫院等6個主要醫療急救站點數據。對上述6家急救分站和急救網絡醫院進行位置確定，利用ARCGIS軟件矢量化功能確定其在城關區行政區域圖上的位置，標注并更改其名稱屬性如圖2。

2.2 研究方法

2.2.1 緩沖區分析

緩沖區分析是指為了識別某地理實體或空間物體對其周圍的鄰近性或影響度而在其周圍建立的一定寬度的帶狀區。在矢量算法中，各類地理要素根據其空間形態特征分為點、線、面三類，分別以計算機屏幕數據的點、線、面圖形對象表示，進行緩沖區分析。在柵格算法中，地理空間被劃分為規則的小單元（像元），空間位置由像元的行、列號表示，以膨脹法原理為基礎，進行緩沖區分析。

緩沖區分析的基本思想是給定一個空間物體的集合，確定其某領域Bi，領域的大小由領域半徑R決定。因此物體的緩沖區Oi的定義如下：

即對象Oi的半徑R的緩沖區是全部距Oi的距離d小于等于R的點的集合，d一般是指最小歐式距離。對于多個對象的集合：

其半徑為R的緩沖區是單個對象的緩沖區的并集，即

120急救中心站點選址分析即為典型的基于點、線要素的緩沖區，其分析完全可以用緩沖區分析進行。

2.2.2 疊加分析

疊加分析是GIS中的一項非常重要的空間分析功能。是指在統一空間參考系統下，通過對2個數據進行的一系列集合運算，產生新數據的過程。疊加分析的目標是分析在空間位置上有一定關聯的空間對象的空間特征和專屬屬性之間的相互關系。多層數據的疊置分析，不僅僅產生了新的空間關系，還可以產生新的屬性特征關系，能夠發現多層數據間的相互差異、聯系和變化等特征。

在疊加分析中至少涉及到3個數據，其中一個數據的類型可以是點、線、面等，被稱作輸入數據（Demo中稱作被操作圖層/地物）；另一個數據是面數據被稱作疊加數據（Demo中稱作操作圖層/地物）；還有一個數據就是疊加結果數據，包含疊加后數據的幾何信息和屬性信息[7]。

3 城關區急救中心空間分布分析

3.1 分析要求

根據2007年6月20日頒布的《甘肅省緊急醫療救援機構管理辦法（試行）》第3章（網絡建設和設備配置）第6條規定，其具體分級如表1所示。

表1 急救服務分級情況

故本文研究中將站點覆蓋范圍分為五級，分級情況如表2所示。

表2 研究區細化分級情況

交通可達性對120服務應急性高低會產生一定影響，所以交通主干道對其周圍區域服務區服務級別有一定影響[8]。根據學者研究結果，在不同應急覆蓋范圍級別中其影響范圍在主干道沿線左右500 m內應急可達性接近上一級別水平。故對城關區主干道急救服務應急覆蓋區域半徑設置為500 m。

3.2 數據分析

由緩沖區分析的研究方法分類可知，120站點服務輻射區域的研究屬于基于點要素的緩沖區分析，所以是以站點為圓心，以服務距離為半徑的圓，主要交通干道是基于線要素的緩沖區分析[9]。根據上述思想將蘭州市城關區120主要站點及參與急救網絡的各醫院按不同緩沖半徑，在ARCGIS的緩沖區分析工具中進行分析。以距站點中心3、5、8、10 km為半徑分別作緩沖區分析得到服務覆蓋區，再對主要交通干道左右各500 m做緩沖區分析得到120站點服務輻射區域。因為拓撲疊加能夠把輸入特征的屬性合并到一起，實現特征屬性在空間上的連接，方便研究區各圖層疊加為綜合分析做好數據準備，所以將緩沖區分析中所得各圖層與蘭州市城關區行政區域圖進行交運算的疊加，將各站點覆蓋區域在研究區的部分運算出來[10]。

3.3 結果綜合

影響緊急醫療救助服務的因素是多方面的，本文僅對兩大主要影響因素進行分析研究，即120站點中心的輻射服務范圍和交通對服務覆蓋范圍兩方面進行綜合分析。首先利用ARCGIS軟件分析控件對站點中心覆蓋半徑3 km內服務區域和5 km內道路交通線輻射區域進行并運算分析，得到急救站點服務最優區示意圖（如圖3）。

圖3 最優區示意

同理將站點中心覆蓋半徑5 km內服務區域和8 km內道路交通線輻射區域進行并運算分析，得到急救站點服務次優區示意圖（如圖4）。

圖4 次優區示意

將站點中心覆蓋半徑8 km內服務區域和10 km內道路交通線輻射區域進行并運算分析，得到急救站點服務較良區示意圖（如圖5）；將站點中心覆蓋半徑10 km內服務區域和研究區內所有道路交通線輻射區域進行并運算分析，得到急救站點服務可達區示意圖（如圖6），最后，將研究區行政區域圖和急救站點服務可達區示意圖（如圖7）圖層在ARCGIS分析工具中進行差運算得到研究區服務盲區圖（如圖8）。

圖5 較良區示意

圖6 可達區示意圖

圖7 盲區示意圖

3.4 結果分析

在得到研究區各服務覆蓋區域示意圖后，為得到綜合直觀的服務區分等定級情況，在ARCGIS環境下對綜合分析中各圖層進行屬性設置，利用屬性疊加得到滿足條件的研究區，即120急救站點服務覆蓋區域綜合定級圖（圖8）。

從圖8可知應急服務最優區、應急服務次優區、應急服務較良區、應急服務可達區、應急服務盲區分布情況，直觀地反映了蘭州市城關區急救站點分布情況和服務覆蓋及服務優劣情況。優勢是應急服務最優區的覆蓋范圍相對來說比較廣泛，有利于站點周邊居民和商業機構采取及時的醫療救助。劣勢是站點分布過于集中，出現站點重復覆蓋區域和城關區周邊急救站點服務盲區。因此，圖8為以后醫療服務網絡建設和蘭州市城關區擇房等提供一定的參考支持。

圖8 蘭州市城關區120急救站點服務覆蓋區域綜合定級

通過以上研究，可以得到文中的方法的通用特性：

1）用ARCGIS軟件對研究區進行緩沖區分析，將緩沖區分析中所得各圖層與行政區域圖進行交運算的疊加得到站點的服務覆蓋區。

2）根據規定，將120站點中心的輻射范圍和交通的輻射范圍進行綜合，利用疊加分析的并運算得到服務等級圖，疊加分析的差運算得到服務盲區圖。

3）為了得到直觀的分等定級圖，應用ARCGIS屬性疊加原理得到120急救站點服務區域綜合定級圖，便于觀察研究。

隨著城市的快速發展，對突發事件的處理需要越來越高的時效性，所以對120站點的處理突發事件和應急能力提出了更高的要求，這就要求站點分布要趨于合理，以提高服務級別。科技的飛速發展，GIS也正朝著網絡化、虛擬現實、多媒體及三維方向發展，開發網絡模擬演練系統將是不遠的現實，虛擬現實技術可以對120 站點分布和構建提供科學的分析和合理的選址，通過網上各種綜合數據，實現對救援的判斷、力量調度、車輛布置以及路徑選擇等措施分析，可以測出救援撲救成功與否，所以GIS將在應急處突中發揮更加重要的作用。

4 結束語

通過對蘭州市城關區120急救站點分布合理性評價及服務覆蓋范圍的綜合分析，得到了蘭州市城關區醫療急救站點分布和服務區域等級定級圖。綜合分析得出結論如下：蘭州市城關區醫療急救站點分布過于集中，基本集中在市區中心，其站點分布不夠合理，存在大量服務重疊區和一定區域的服務盲區。究其原因主要是因為市區中心集中了大部分大醫院和設施條件較好的醫療機構，而120站點的建設也主要依托設施條件較好的城區大醫院和醫療機構建設，所以造成城關區站點分布過于集中，服務重復區較多，存在服務盲區。

本文存在的不足是未考慮人口密度對站點分布的影響，今后研究的主要方向為針對分布不足，利用GIS手段進行合理規劃。

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GIS-based spatial distribution rationality evaluation of city emergency centers

ZHANG Xinxiu1, CHENG Yaodong2, ZHANG Zhihua1

1. Faculty of Geomatics, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China 2. School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China

Optimal location and site distribution rationality evaluation of the 120 Emergency Centers are of great significance to the formulation of emergency treatment plan and rational allocation of urban public service facilities. Taking Chengguan District of Lanzhou City as the research area, this paper employs GIS spatial analysis method and the software ARCGIS to carry out buffer analysis and overlay analysis of the main medical sites and the main line of the Chengguan District, and thus to get service coverage areas. The medical emergency service coverage and service level classification map of the Chengguan District of Lanzhou City can be got by grading the coverage areas according to the classification requirement, visually displaying the service level of every area. The results show that medical emergency site distribution of Chengguan District is too concentrated, basically concentrated in urban center, site distribution is not reasonable enough, and there are a lot of overlapping areas and a certain blind zone of service.

spatial analysis; 120 emergency center; rationality evaluation; ARCGIS

TP399

A

1009-671X（2014）01-0043-05

10.3969/j.issn.1009-671X.201311007

2013-11-05.

國家自然科學基金資助項目（40871208）；甘肅省自然科學基金資助項目（1212RJZA042）；金川公司-蘭州交通大學預研基金資助項目（JCYY2013015）.

張新秀（1984-）, 女，碩士研究生；程耀東（1963-）, 男，教授.

張新秀, E-mail: xiu136@126.com.