基于GIS的城區(qū)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(xué) 測繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070 2. 蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070

基于GIS的城區(qū)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(xué) 測繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070 2. 蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070

120急救中心的優(yōu)化選址和站點分布合理性評價，對應(yīng)急處理方案制定和城市公共服務(wù)設(shè)施合理布局具有重要的現(xiàn)實意義。以蘭州市城關(guān)區(qū)為研究區(qū)域，采用GIS空間分析方法和ARCGIS軟件對城關(guān)區(qū)主要醫(yī)療站點和交通主干道進(jìn)行緩沖區(qū)分析和疊置分析形成服務(wù)覆蓋區(qū)。根據(jù)分級要求對覆蓋區(qū)進(jìn)行分級，得到城關(guān)區(qū)醫(yī)療急救服務(wù)覆蓋及服務(wù)等級分等定級圖，直觀地顯示各區(qū)域的服務(wù)等級。研究結(jié)果顯示蘭州市城關(guān)區(qū)醫(yī)療急救站點分布過于集中，基本集中在市區(qū)中心，其站點分布不夠合理，存在大量服務(wù)重疊區(qū)和一定區(qū)域的服務(wù)盲區(qū)。

空間分析；120急救中心；合理性評價；ARCGIS軟件

120急救醫(yī)療系統(tǒng)，在公共社會服務(wù)和保障中發(fā)揮著十分重要的作用。但120急救醫(yī)療系統(tǒng)面臨站點不足且布局集中于城市中心繁華區(qū)等問題，使得廣大遠(yuǎn)離市區(qū)中心地區(qū)無法獲得滿意的服務(wù)。所以在有限的財政投入下，如何優(yōu)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(yī)療站點建設(shè)的科學(xué)問題之一[1]。而對已有站點分布合理性評價及服務(wù)覆蓋范圍分析，可以對120站點建設(shè)提供參考依據(jù)，使其分布更為合理，讓更多地區(qū)獲得應(yīng)急服務(wù)保障[2]。

120急救醫(yī)療服務(wù)的站點選址是基本的設(shè)施區(qū)位問題。急救醫(yī)療服務(wù)（emergency medical service，EMS），其設(shè)施區(qū)位研究早在20世紀(jì)70年代以前就開始，普遍認(rèn)為必須采用覆蓋問題來建模。而設(shè)施區(qū)位問題是一類特殊的區(qū)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(wǎng)絡(luò)中尋找轉(zhuǎn)換中心的設(shè)施區(qū)位理論[3]。目前常用的設(shè)施區(qū)位模型主要有廣義韋伯設(shè)施區(qū)位模型、帕蘭德設(shè)施區(qū)位模型、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施區(qū)位模型。在國內(nèi)，崔麗麗等[4]以設(shè)施區(qū)位模型結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，采用Visual C++6.0可視化語言和GIS組件MapObjects技術(shù)，構(gòu)建模型系統(tǒng)對基本公共設(shè)施區(qū)位選址進(jìn)行研究，得到的結(jié)果誤差僅有20～30 m。隨著計算機技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的快速發(fā)展，GIS強大的空間數(shù)據(jù)管理功能以及空間分析功能，使得設(shè)施區(qū)位模型與GIS的結(jié)合成為研究和運用設(shè)施區(qū)位問題的必然趨勢[5]。

1 研究區(qū)域概況

作為甘肅省省會和西北五省政治、經(jīng)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(fā)事件帶來更大的挑戰(zhàn)[6]。蘭州市區(qū)由城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)組成，市區(qū)面積1 663平方公里，目前城市人口數(shù)208萬人（2008年統(tǒng)計數(shù)據(jù)），作為蘭州市市區(qū)中心的城關(guān)區(qū)，全區(qū)總面積220平方公里，其中城區(qū)面積60平方公里，人口數(shù)99.07萬人。蘭州市急救中心集“120”急救電話網(wǎng)絡(luò)、院前急救、院內(nèi)延伸搶救于一身，擔(dān)負(fù)著蘭州市及周邊地區(qū)醫(yī)療急救和重大意外災(zāi)害事故的急救指揮、調(diào)度、現(xiàn)場搶救、轉(zhuǎn)運及院內(nèi)急救工作。中心自1989年建立，不斷加強院前急救隊伍建設(shè)。1994年8月，蘭州市“120”醫(yī)療急救網(wǎng)絡(luò)正式開通，該中心作為“120”的指揮調(diào)度單位，選擇市區(qū)設(shè)備較好、技術(shù)力量較強的10余家醫(yī)院，組建了蘭州地區(qū)急救醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)。

2 研究方法和數(shù)據(jù)

2.1 數(shù)據(jù)收集

用已進(jìn)行緩沖區(qū)分析、疊置分析的蘭州市城關(guān)區(qū)行政區(qū)域及主要交通線路的矢量化圖形數(shù)據(jù)，收集到了第二次土地調(diào)查中蘭州市城關(guān)區(qū)行政區(qū)域圖和城關(guān)區(qū)主要交通線路圖1所示。

圖1 城關(guān)區(qū)行政區(qū)域和主要交通線路

分布于蘭州市城關(guān)區(qū)的醫(yī)院有甘肅省人民醫(yī)院、蘭州市第二人民醫(yī)院、蘭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院、蘭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院、甘肅省緊急醫(yī)療救援中心及城關(guān)區(qū)人民醫(yī)院等6個主要醫(yī)療急救站點數(shù)據(jù)。對上述6家急救分站和急救網(wǎng)絡(luò)醫(yī)院進(jìn)行位置確定，利用ARCGIS軟件矢量化功能確定其在城關(guān)區(qū)行政區(qū)域圖上的位置，標(biāo)注并更改其名稱屬性如圖2。

2.2 研究方法

2.2.1 緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)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(qū)。在矢量算法中，各類地理要素根據(jù)其空間形態(tài)特征分為點、線、面三類，分別以計算機屏幕數(shù)據(jù)的點、線、面圖形對象表示，進(jìn)行緩沖區(qū)分析。在柵格算法中，地理空間被劃分為規(guī)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(chǔ)，進(jìn)行緩沖區(qū)分析。

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

即對象Oi的半徑R的緩沖區(qū)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(qū)是單個對象的緩沖區(qū)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(qū)，其分析完全可以用緩沖區(qū)分析進(jìn)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(tǒng)一空間參考系統(tǒng)下，通過對2個數(shù)據(jù)進(jìn)行的一系列集合運算，產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的過程。疊加分析的目標(biāo)是分析在空間位置上有一定關(guān)聯(lián)的空間對象的空間特征和專屬屬性之間的相互關(guān)系。多層數(shù)據(jù)的疊置分析，不僅僅產(chǎn)生了新的空間關(guān)系，還可以產(chǎn)生新的屬性特征關(guān)系，能夠發(fā)現(xiàn)多層數(shù)據(jù)間的相互差異、聯(lián)系和變化等特征。

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

3 城關(guān)區(qū)急救中心空間分布分析

3.1 分析要求

根據(jù)2007年6月20日頒布的《甘肅省緊急醫(yī)療救援機構(gòu)管理辦法（試行）》第3章（網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和設(shè)備配置）第6條規(guī)定，其具體分級如表1所示。

表1 急救服務(wù)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(qū)細(xì)化分級情況

交通可達(dá)性對120服務(wù)應(yīng)急性高低會產(chǎn)生一定影響，所以交通主干道對其周圍區(qū)域服務(wù)區(qū)服務(wù)級別有一定影響[8]。根據(jù)學(xué)者研究結(jié)果，在不同應(yīng)急覆蓋范圍級別中其影響范圍在主干道沿線左右500 m內(nèi)應(yīng)急可達(dá)性接近上一級別水平。故對城關(guān)區(qū)主干道急救服務(wù)應(yīng)急覆蓋區(qū)域半徑設(shè)置為500 m。

3.2 數(shù)據(jù)分析

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

3.3 結(jié)果綜合

影響緊急醫(yī)療救助服務(wù)的因素是多方面的，本文僅對兩大主要影響因素進(jìn)行分析研究，即120站點中心的輻射服務(wù)范圍和交通對服務(wù)覆蓋范圍兩方面進(jìn)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(nèi)服務(wù)區(qū)域和5 km內(nèi)道路交通線輻射區(qū)域進(jìn)行并運算分析，得到急救站點服務(wù)最優(yōu)區(qū)示意圖（如圖3）。

圖3 最優(yōu)區(qū)示意

同理將站點中心覆蓋半徑5 km內(nèi)服務(wù)區(qū)域和8 km內(nèi)道路交通線輻射區(qū)域進(jìn)行并運算分析，得到急救站點服務(wù)次優(yōu)區(qū)示意圖（如圖4）。

圖4 次優(yōu)區(qū)示意

將站點中心覆蓋半徑8 km內(nèi)服務(wù)區(qū)域和10 km內(nèi)道路交通線輻射區(qū)域進(jìn)行并運算分析，得到急救站點服務(wù)較良區(qū)示意圖（如圖5）；將站點中心覆蓋半徑10 km內(nèi)服務(wù)區(qū)域和研究區(qū)內(nèi)所有道路交通線輻射區(qū)域進(jìn)行并運算分析，得到急救站點服務(wù)可達(dá)區(qū)示意圖（如圖6），最后，將研究區(qū)行政區(qū)域圖和急救站點服務(wù)可達(dá)區(qū)示意圖（如圖7）圖層在ARCGIS分析工具中進(jìn)行差運算得到研究區(qū)服務(wù)盲區(qū)圖（如圖8）。

圖5 較良區(qū)示意

圖6 可達(dá)區(qū)示意圖

圖7 盲區(qū)示意圖

3.4 結(jié)果分析

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

從圖8可知應(yīng)急服務(wù)最優(yōu)區(qū)、應(yīng)急服務(wù)次優(yōu)區(qū)、應(yīng)急服務(wù)較良區(qū)、應(yīng)急服務(wù)可達(dá)區(qū)、應(yīng)急服務(wù)盲區(qū)分布情況，直觀地反映了蘭州市城關(guān)區(qū)急救站點分布情況和服務(wù)覆蓋及服務(wù)優(yōu)劣情況。優(yōu)勢是應(yīng)急服務(wù)最優(yōu)區(qū)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(yè)機構(gòu)采取及時的醫(yī)療救助。劣勢是站點分布過于集中，出現(xiàn)站點重復(fù)覆蓋區(qū)域和城關(guān)區(qū)周邊急救站點服務(wù)盲區(qū)。因此，圖8為以后醫(yī)療服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和蘭州市城關(guān)區(qū)擇房等提供一定的參考支持。

圖8 蘭州市城關(guān)區(qū)120急救站點服務(wù)覆蓋區(qū)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(qū)進(jìn)行緩沖區(qū)分析，將緩沖區(qū)分析中所得各圖層與行政區(qū)域圖進(jìn)行交運算的疊加得到站點的服務(wù)覆蓋區(qū)。

2）根據(jù)規(guī)定，將120站點中心的輻射范圍和交通的輻射范圍進(jìn)行綜合，利用疊加分析的并運算得到服務(wù)等級圖，疊加分析的差運算得到服務(wù)盲區(qū)圖。

3）為了得到直觀的分等定級圖，應(yīng)用ARCGIS屬性疊加原理得到120急救站點服務(wù)區(qū)域綜合定級圖，便于觀察研究。

隨著城市的快速發(fā)展，對突發(fā)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(fā)事件和應(yīng)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(wù)級別?？萍嫉娘w速發(fā)展，GIS也正朝著網(wǎng)絡(luò)化、虛擬現(xiàn)實、多媒體及三維方向發(fā)展，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)將是不遠(yuǎn)的現(xiàn)實，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以對120 站點分布和構(gòu)建提供科學(xué)的分析和合理的選址，通過網(wǎng)上各種綜合數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對救援的判斷、力量調(diào)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(yīng)急處突中發(fā)揮更加重要的作用。

4 結(jié)束語

通過對蘭州市城關(guān)區(qū)120急救站點分布合理性評價及服務(wù)覆蓋范圍的綜合分析，得到了蘭州市城關(guān)區(qū)醫(yī)療急救站點分布和服務(wù)區(qū)域等級定級圖。綜合分析得出結(jié)論如下：蘭州市城關(guān)區(qū)醫(yī)療急救站點分布過于集中，基本集中在市區(qū)中心，其站點分布不夠合理，存在大量服務(wù)重疊區(qū)和一定區(qū)域的服務(wù)盲區(qū)。究其原因主要是因為市區(qū)中心集中了大部分大醫(yī)院和設(shè)施條件較好的醫(yī)療機構(gòu)，而120站點的建設(shè)也主要依托設(shè)施條件較好的城區(qū)大醫(yī)院和醫(yī)療機構(gòu)建設(shè)，所以造成城關(guān)區(qū)站點分布過于集中，服務(wù)重復(fù)區(qū)較多，存在服務(wù)盲區(qū)。

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(jìn)行合理規(guī)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(xué)基金資助項目（40871208）；甘肅省自然科學(xué)基金資助項目（1212RJZA042）；金川公司-蘭州交通大學(xué)預(yù)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.