基于GIS的城区急救中心空间分布合理性评价研究

张新秀，程耀东，张志华

1. 兰州交通大学 测绘与地理信息学院，甘肃 兰州 730070 2. 兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070

基于GIS的城区急救中心空间分布合理性评价研究

张新秀1，程耀东2，张志华1

1. 兰州交通大学 测绘与地理信息学院，甘肃 兰州 730070 2. 兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070

120急救中心的优化选址和站点分布合理性评价，对应急处理方案制定和城市公共服务设施合理布局具有重要的现实意义。以兰州市城关区为研究区域，采用GIS空间分析方法和ARCGIS软件对城关区主要医疗站点和交通主干道进行缓冲区分析和叠置分析形成服务覆盖区。根据分级要求对覆盖区进行分级，得到城关区医疗急救服务覆盖及服务等级分等定级图，直观地显示各区域的服务等级。研究结果显示兰州市城关区医疗急救站点分布过于集中，基本集中在市区中心，其站点分布不够合理，存在大量服务重叠区和一定区域的服务盲区。

空间分析；120急救中心；合理性评价；ARCGIS软件

120急救医疗系统，在公共社会服务和保障中发挥着十分重要的作用。但120急救医疗系统面临站点不足且布局集中于城市中心繁华区等问题，使得广大远离市区中心地区无法获得满意的服务。所以在有限的财政投入下，如何优化选址，最大限度地扩大覆盖范围，提高公众的满意度，是120急救医疗站点建设的科学问题之一[1]。而对已有站点分布合理性评价及服务覆盖范围分析，可以对120站点建设提供参考依据，使其分布更为合理，让更多地区获得应急服务保障[2]。

120急救医疗服务的站点选址是基本的设施区位问题。急救医疗服务（emergency medical service，EMS），其设施区位研究早在20世纪70年代以前就开始，普遍认为必须采用覆盖问题来建模。而设施区位问题是一类特殊的区位问题，1909年阿尔佛雷德·韦伯开始此理论的研究，1964年Hakimi研究如何在网络中寻找转换中心的设施区位理论[3]。目前常用的设施区位模型主要有广义韦伯设施区位模型、帕兰德设施区位模型、网络设施区位模型。在国内，崔丽丽等[4]以设施区位模型结合人工神经网络算法，采用Visual C++6.0可视化语言和GIS组件MapObjects技术，构建模型系统对基本公共设施区位选址进行研究，得到的结果误差仅有20～30 m。随着计算机技术和地理信息系统(GIS)的快速发展，GIS强大的空间数据管理功能以及空间分析功能，使得设施区位模型与GIS的结合成为研究和运用设施区位问题的必然趋势[5]。

1 研究区域概况

作为甘肃省省会和西北五省政治、经济、军事、文化中心之一的兰州市，地处中国陆地版图中心，其人流密度、交通状况给处理突发事件带来更大的挑战[6]。兰州市区由城关区、七里河区、安宁区、西固区组成，市区面积1 663平方公里，目前城市人口数208万人（2008年统计数据），作为兰州市市区中心的城关区，全区总面积220平方公里，其中城区面积60平方公里，人口数99.07万人。兰州市急救中心集“120”急救电话网络、院前急救、院内延伸抢救于一身，担负着兰州市及周边地区医疗急救和重大意外灾害事故的急救指挥、调度、现场抢救、转运及院内急救工作。中心自1989年建立，不断加强院前急救队伍建设。1994年8月，兰州市“120”医疗急救网络正式开通，该中心作为“120”的指挥调度单位，选择市区设备较好、技术力量较强的10余家医院，组建了兰州地区急救医疗网络。

2 研究方法和数据

2.1 数据收集

用已进行缓冲区分析、叠置分析的兰州市城关区行政区域及主要交通线路的矢量化图形数据，收集到了第二次土地调查中兰州市城关区行政区域图和城关区主要交通线路图1所示。

图1 城关区行政区域和主要交通线路

分布于兰州市城关区的医院有甘肃省人民医院、兰州市第二人民医院、兰州大学第一附属医院、兰州大学第二附属医院、甘肃省紧急医疗救援中心及城关区人民医院等6个主要医疗急救站点数据。对上述6家急救分站和急救网络医院进行位置确定，利用ARCGIS软件矢量化功能确定其在城关区行政区域图上的位置，标注并更改其名称属性如图2。

2.2 研究方法

2.2.1 缓冲区分析

缓冲区分析是指为了识别某地理实体或空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区。在矢量算法中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类，分别以计算机屏幕数据的点、线、面图形对象表示，进行缓冲区分析。在栅格算法中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元的行、列号表示，以膨胀法原理为基础，进行缓冲区分析。

缓冲区分析的基本思想是给定一个空间物体的集合，确定其某领域Bi，领域的大小由领域半径R决定。因此物体的缓冲区Oi的定义如下：

即对象Oi的半径R的缓冲区是全部距Oi的距离d小于等于R的点的集合，d一般是指最小欧式距离。对于多个对象的集合：

其半径为R的缓冲区是单个对象的缓冲区的并集，即

120急救中心站点选址分析即为典型的基于点、线要素的缓冲区，其分析完全可以用缓冲区分析进行。

2.2.2 叠加分析

叠加分析是GIS中的一项非常重要的空间分析功能。是指在统一空间参考系统下，通过对2个数据进行的一系列集合运算，产生新数据的过程。叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专属属性之间的相互关系。多层数据的叠置分析，不仅仅产生了新的空间关系，还可以产生新的属性特征关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变化等特征。

在叠加分析中至少涉及到3个数据，其中一个数据的类型可以是点、线、面等，被称作输入数据（Demo中称作被操作图层/地物）；另一个数据是面数据被称作叠加数据（Demo中称作操作图层/地物）；还有一个数据就是叠加结果数据，包含叠加后数据的几何信息和属性信息[7]。

3 城关区急救中心空间分布分析

3.1 分析要求

根据2007年6月20日颁布的《甘肃省紧急医疗救援机构管理办法（试行）》第3章（网络建设和设备配置）第6条规定，其具体分级如表1所示。

表1 急救服务分级情况

故本文研究中将站点覆盖范围分为五级，分级情况如表2所示。

表2 研究区细化分级情况

交通可达性对120服务应急性高低会产生一定影响，所以交通主干道对其周围区域服务区服务级别有一定影响[8]。根据学者研究结果，在不同应急覆盖范围级别中其影响范围在主干道沿线左右500 m内应急可达性接近上一级别水平。故对城关区主干道急救服务应急覆盖区域半径设置为500 m。

3.2 数据分析

由缓冲区分析的研究方法分类可知，120站点服务辐射区域的研究属于基于点要素的缓冲区分析，所以是以站点为圆心，以服务距离为半径的圆，主要交通干道是基于线要素的缓冲区分析[9]。根据上述思想将兰州市城关区120主要站点及参与急救网络的各医院按不同缓冲半径，在ARCGIS的缓冲区分析工具中进行分析。以距站点中心3、5、8、10 km为半径分别作缓冲区分析得到服务覆盖区，再对主要交通干道左右各500 m做缓冲区分析得到120站点服务辐射区域。因为拓扑叠加能够把输入特征的属性合并到一起，实现特征属性在空间上的连接，方便研究区各图层叠加为综合分析做好数据准备，所以将缓冲区分析中所得各图层与兰州市城关区行政区域图进行交运算的叠加，将各站点覆盖区域在研究区的部分运算出来[10]。

3.3 结果综合

影响紧急医疗救助服务的因素是多方面的，本文仅对两大主要影响因素进行分析研究，即120站点中心的辐射服务范围和交通对服务覆盖范围两方面进行综合分析。首先利用ARCGIS软件分析控件对站点中心覆盖半径3 km内服务区域和5 km内道路交通线辐射区域进行并运算分析，得到急救站点服务最优区示意图（如图3）。

图3 最优区示意

同理将站点中心覆盖半径5 km内服务区域和8 km内道路交通线辐射区域进行并运算分析，得到急救站点服务次优区示意图（如图4）。

图4 次优区示意

将站点中心覆盖半径8 km内服务区域和10 km内道路交通线辐射区域进行并运算分析，得到急救站点服务较良区示意图（如图5）；将站点中心覆盖半径10 km内服务区域和研究区内所有道路交通线辐射区域进行并运算分析，得到急救站点服务可达区示意图（如图6），最后，将研究区行政区域图和急救站点服务可达区示意图（如图7）图层在ARCGIS分析工具中进行差运算得到研究区服务盲区图（如图8）。

图5 较良区示意

图6 可达区示意图

图7 盲区示意图

3.4 结果分析

在得到研究区各服务覆盖区域示意图后，为得到综合直观的服务区分等定级情况，在ARCGIS环境下对综合分析中各图层进行属性设置，利用属性叠加得到满足条件的研究区，即120急救站点服务覆盖区域综合定级图（图8）。

从图8可知应急服务最优区、应急服务次优区、应急服务较良区、应急服务可达区、应急服务盲区分布情况，直观地反映了兰州市城关区急救站点分布情况和服务覆盖及服务优劣情况。优势是应急服务最优区的覆盖范围相对来说比较广泛，有利于站点周边居民和商业机构采取及时的医疗救助。劣势是站点分布过于集中，出现站点重复覆盖区域和城关区周边急救站点服务盲区。因此，图8为以后医疗服务网络建设和兰州市城关区择房等提供一定的参考支持。

图8 兰州市城关区120急救站点服务覆盖区域综合定级

通过以上研究，可以得到文中的方法的通用特性：

1）用ARCGIS软件对研究区进行缓冲区分析，将缓冲区分析中所得各图层与行政区域图进行交运算的叠加得到站点的服务覆盖区。

2）根据规定，将120站点中心的辐射范围和交通的辐射范围进行综合，利用叠加分析的并运算得到服务等级图，叠加分析的差运算得到服务盲区图。

3）为了得到直观的分等定级图，应用ARCGIS属性叠加原理得到120急救站点服务区域综合定级图，便于观察研究。

随着城市的快速发展，对突发事件的处理需要越来越高的时效性，所以对120站点的处理突发事件和应急能力提出了更高的要求，这就要求站点分布要趋于合理，以提高服务级别。科技的飞速发展，GIS也正朝着网络化、虚拟现实、多媒体及三维方向发展，开发网络模拟演练系统将是不远的现实，虚拟现实技术可以对120 站点分布和构建提供科学的分析和合理的选址，通过网上各种综合数据，实现对救援的判断、力量调度、车辆布置以及路径选择等措施分析，可以测出救援扑救成功与否，所以GIS将在应急处突中发挥更加重要的作用。

4 结束语

通过对兰州市城关区120急救站点分布合理性评价及服务覆盖范围的综合分析，得到了兰州市城关区医疗急救站点分布和服务区域等级定级图。综合分析得出结论如下：兰州市城关区医疗急救站点分布过于集中，基本集中在市区中心，其站点分布不够合理，存在大量服务重叠区和一定区域的服务盲区。究其原因主要是因为市区中心集中了大部分大医院和设施条件较好的医疗机构，而120站点的建设也主要依托设施条件较好的城区大医院和医疗机构建设，所以造成城关区站点分布过于集中，服务重复区较多，存在服务盲区。

本文存在的不足是未考虑人口密度对站点分布的影响，今后研究的主要方向为针对分布不足，利用GIS手段进行合理规划。

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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.

国家自然科学基金资助项目（40871208）；甘肃省自然科学基金资助项目（1212RJZA042）；金川公司-兰州交通大学预研基金资助项目（JCYY2013015）.

张新秀（1984-）, 女，硕士研究生；程耀东（1963-）, 男，教授.

张新秀, E-mail: xiu136@126.com.