论文部分内容阅读
摘 要：教育均衡化是长期以来国家大力倡导的政策方针。以长沙市为研究范围，通过核密度分析法总结长沙市区学校的空间分布特征，分析影响学校分布的因素。基于GIS的网络分析方法，计算长沙市中心城区各个居民区到各个学校的到达时间。结果表明，长沙市中心城区教育资源空间分布存在不均衡现象;教育资源可达性的空间分布区域分化明显，以道路网络发达、学校数量多、规模大以及交通通畅地区的区域到学校的可达性较高，而以长沙市开福区北部可达性值偏低，教育资源布局有待优化。
关键词：GIS 网络分析 可达性 教育设施 长沙市
中图分类号：AAa 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（b）-0152-04
Analysis of Accessibility of Education Facilities Based on Multi Mode Traffic Network in Changsha
GU Huangling MIN Yukui DUAN Yanan LU Chan
（School of Urban and Environmental Sciences， Hunan University of Technology， Zhuzhou， Hunan Province， 412007 China）
Abstract： Education equalization is a national policy that has been vigorously advocated for a long time. This study takes Changsha city as the research scope， summarizes the spatial distribution characteristics of schools through the kernel density analysis method， and analyzes the factors affecting the distribution of schools. Based on GIS network analysis， model of computing in driving mode， each residential area in Changsha city center to the school of time of arrival， can last for all schools in Changsha city center of accessibility analysis to evaluate the education resources. The results show that there is an imbalance in the spatial distribution of education resources in Changsha. According to the results， this study puts forward the corresponding optimization measures and the evaluation results of promotion strategies to promote the balanced development of educational resources.
Key Words： GIS; Network analysis; Accessibility; Education facilities; Changsha city
近年來，教育公平问题越来越受到大家重视，教育问题是国家发展的基础，是培养人才的必经之路。为提高教育资源的公平性，关注学校的数量和质量的同时，更要关注教育资源利用的便捷性和公平性。教育资源的空间可达性评价能够检测到当地教育资源分配的稀缺与不足，它对衡量教育资源布局空间公平性来说是一种有效途径。
关于教育资源可达性分析的研究与评价，国内外学者大多是基于可达性相关理论，运用两步移动搜索法和基于Huff模型修正的三步移动搜索法对研究区域内的教育资源可达性进行评价[1-3]。然而，上述科学研究对于教育资源的空间分布特征、影响因素等未考虑进去[4]。本文以长沙市为研究范围，从可达性角度对学校的空间布局进行研究，通过核密度分析法总结出长沙市区各类学校在空间分布上存在的问题，分析其影响因素;通过交通道路网络的构建，计算居民区到学校的到达时间，评价区域内各个居民区的可达性;根据可达性分析的结果，可以得知学校分布、教育资源分配以及公共交通条件的不合理之处，通过学校的现状可达性评价与当年规划的可达性评价的比对，对存在的不合理之处提出相对应的提升策略与优化措施。
1 长沙市教育设施空间分布特征
长沙，湖南省省会。长沙市辖芙蓉区、天心区、岳麓区、开福区、雨花区五区，长沙县、望城区、宁乡县和浏阳市。长沙市教育科技发达，现有普通高等院校所51所，中等学校398所，小学909所。普通高等学校在校学生66万人，中等学校在校学生53万人，小学在校学生66万人。
核密度分析法是以某些要素为中心点，计算要素在其周围分布的密度。当数据点越靠近中心点时，它的权重越高，数据点越远离中心点时，权重越来越低[5-6]。 通过ArcGIS的核密度分析模块，长沙市教育设施空间分布如图1所示，长沙市教育设施分布明显处于市中心，大部分可以较好地满足城市居民对教育资源的需求。该研究区域的学校分布呈现“中间高，四周低”的特征。从分析结果上来看，从北向南，长沙市中心城区学校在开福区、芙蓉区、雨花区、天心区分布较密集，集中分布于这四个区域的交界处。
2 可达性评价方法
可达性，它可以是到达终点时我们所付出的代价，例如花费的时间、支出的经济、达到距离的阻力等;它也可以是在某一位置上所能获取的成果（服务、资源等）的数量;还可是起点和终点间相互作用的潜力。可达性在优化路网，规划土地和分析区位上一直是起着很大的作用。交通可达性的评价方法主要有三种方法：一是基于最小阻抗的可达性评价;二是基于平均出行出行时间;三是基于出行范围的可达性评价。
本次研究是以最小阻抗的的可达性评价为基础，使用ArcGIS10.5软件，通过各个居民点到各个学校的最短时间从而分析长沙市教育设施的可达性评价。首先建立一个边长为1km×1km的矩形方格渔网，范围囊括长沙市中心城区。渔网可以把搜索范围内存在的居住小区就将其默认为到正方形的正中心点的位置，避免了小区密集以及数据复杂导致错误的情况。然后筛选出小区居民点所在的研究区格网，把这些格网的中心点设置为可达性分析的起始点，以长沙各学校作为目的地，之后利用道路网络进行网络分析建立OD成本矩阵，就可以得到各个居民区到各个学校的出行时间，最后对出行时间采用反距离权重法进行空间插值，可以得到不同交通模式下长沙市中心城区的教育资源可达性评价结果。当获取的插值数據越小时，表明花费时间越短，该区域的教育设施可达性越好。
3 基于道路网络的教育设施可达性评价
3.1 数据获取与处理
本文利用长沙市区所有居民点作为需求点计算教育设施的可达性指数，研究采用的主要数据源有：（1）学校数据，包括了学校的空间位置信息。（2）居民点数据，我们获得了居民小区所属街道的位置以及空间分布。（3）道路数据，包括道路名称以及空间分布。（4）公交数据，主要是公交线路行驶速度以及公交道路名称。经数据检查、路网匹配等数据预处理，本文利用ArcGIS 10.5的网络数据集的创建方法，创建了长沙市交通道路网络。
3.2 长沙市教育设施可达性评价
通过构建长沙市道路网络，结合上述的可达性评价方法，得到驾驶模式下长沙市中心城区教育设施可达性（见图2）。从图2中可以看出，长沙市中心城区的教育设施总体来说可达性比较好而且均匀。各研究中心到学校的最大时间为27.60min，整体平均值是3.44min，标准差维持在2.51，驾驶时间峰值在1～3min左右，数据大部分集中在0～13min之间。上自西向东看，芙蓉区和岳麓区某些区域的学校可达性要比开福区、雨花区、天心区差。但是我们可以看到可达性较差的部分较少，所以总的来说驾车模式下长沙市中心城区的教育设施可达性总体较高。
公交模式下长沙市教育设施可达性统计结果中（见图3），居民点到各学校整体的到达时间是在0.03～25.60min之间，平均值在4.14min左右，峰值出现在2～3min左右，这与驾驶模式下长沙中心城区教育设施可达性的图相似，标准差在4.17，可以知道与驾驶模式下相比，地区之间存在的差异是比较大的。开福区的情况不容乐观，除了开福区，其他区域的可达性基本分布均匀。我们得知开福区北部地区学校分布较少，且居民点分布较为分散，公交线路较少，所以可达性不高也情有可原。但是由于我们是在模拟公交模式下长沙教育设施可达性分析，其中缺乏对公交站点停靠具体情况的考虑，所以计算结果会有一定的偏差。
4 结语
通过对驾车模式，居民点与教育设施的车行时间OD矩阵结果可以得知，驾车模式下长沙市中心城区教育设施的可达性总体较高，居民点到达各学校的难易程度基本是均匀的。针对学校空间分布不均衡以及校际差异明显等特点，长沙市教育部门可以从增设校车或学生公交专线和均衡学校空间布局、优化学校资源调配两个方面考虑学校资源公平性的优化。
（1）增设校车或学生公交专线。长沙市的交通道路发展快速，但全区不同区域间的道路交通网络发达程度依然存在较大差异。公共交通资源分布不均衡导致了学生上学的不便利，为此，政府部门可以增加校车的数量或者提供给学生的公交专线，这样做不仅缓解了学生上下学时高峰期道路拥堵的状况，缩短了学生上下学时间，又提高了学生的自身安全度。
（2）均衡学校空间布局，优化学校资源调配。长沙市中心城区学校分布有不合理之处，从而导致教育资源在分配中存在不均衡的现象。综合长沙市的实际情况，可对长沙市学校采取扩建、新建、改造、保留、置换、合并等措施。我们可将历史较长、规模较大、教学质量较好、社会声誉较高的学校保留下来，拆迁规模小、办学质量差的学校或者将两所学校合并成为优质的学校。
参考文献
[1] 韩增林， 董梦如， 刘天宝， 等. 社区生活圈基础教育设施空间可达性评价与布局优化研究——以大连市沙河口区为例[J]. 地理科学， 2020， 40（11）： 1774-1783.
[2] DUMITRACHE L NAE， M SIMION G， et al. Modelling Potential Geographical Access of the Population to Public Hospitals and Quality Health Care in Romania[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health， 2020， 17（22）： 84-87.
[3] 陈娱， 金凤君， 陆玉麒， 等. 京津冀地区陆路交通网络发展过程及可达性演变特征[J]. 地理学报， 2017， 72（12）： 2252-2264.
[4] 孙耿杰.基于出行目的的城市交通可达性研究[D]. 北京：北京交通大学，2016.
[5] 王鹤超，徐浩.基于POI及核密度分析的上海城乡交错带分布研究[J].上海交通大学学报：农业科学版， 2019，31（1）：282-291.
[6] 刘潇.基于可达性的小学规划布局优化研究[D].武汉：武汉大学，2017.
关键词：GIS 网络分析 可达性 教育设施 长沙市
中图分类号：AAa 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（b）-0152-04
Analysis of Accessibility of Education Facilities Based on Multi Mode Traffic Network in Changsha
GU Huangling MIN Yukui DUAN Yanan LU Chan
（School of Urban and Environmental Sciences， Hunan University of Technology， Zhuzhou， Hunan Province， 412007 China）
Abstract： Education equalization is a national policy that has been vigorously advocated for a long time. This study takes Changsha city as the research scope， summarizes the spatial distribution characteristics of schools through the kernel density analysis method， and analyzes the factors affecting the distribution of schools. Based on GIS network analysis， model of computing in driving mode， each residential area in Changsha city center to the school of time of arrival， can last for all schools in Changsha city center of accessibility analysis to evaluate the education resources. The results show that there is an imbalance in the spatial distribution of education resources in Changsha. According to the results， this study puts forward the corresponding optimization measures and the evaluation results of promotion strategies to promote the balanced development of educational resources.
Key Words： GIS; Network analysis; Accessibility; Education facilities; Changsha city
近年來，教育公平问题越来越受到大家重视，教育问题是国家发展的基础，是培养人才的必经之路。为提高教育资源的公平性，关注学校的数量和质量的同时，更要关注教育资源利用的便捷性和公平性。教育资源的空间可达性评价能够检测到当地教育资源分配的稀缺与不足，它对衡量教育资源布局空间公平性来说是一种有效途径。
关于教育资源可达性分析的研究与评价，国内外学者大多是基于可达性相关理论，运用两步移动搜索法和基于Huff模型修正的三步移动搜索法对研究区域内的教育资源可达性进行评价[1-3]。然而，上述科学研究对于教育资源的空间分布特征、影响因素等未考虑进去[4]。本文以长沙市为研究范围，从可达性角度对学校的空间布局进行研究，通过核密度分析法总结出长沙市区各类学校在空间分布上存在的问题，分析其影响因素;通过交通道路网络的构建，计算居民区到学校的到达时间，评价区域内各个居民区的可达性;根据可达性分析的结果，可以得知学校分布、教育资源分配以及公共交通条件的不合理之处，通过学校的现状可达性评价与当年规划的可达性评价的比对，对存在的不合理之处提出相对应的提升策略与优化措施。
1 长沙市教育设施空间分布特征
长沙，湖南省省会。长沙市辖芙蓉区、天心区、岳麓区、开福区、雨花区五区，长沙县、望城区、宁乡县和浏阳市。长沙市教育科技发达，现有普通高等院校所51所，中等学校398所，小学909所。普通高等学校在校学生66万人，中等学校在校学生53万人，小学在校学生66万人。
核密度分析法是以某些要素为中心点，计算要素在其周围分布的密度。当数据点越靠近中心点时，它的权重越高，数据点越远离中心点时，权重越来越低[5-6]。 通过ArcGIS的核密度分析模块，长沙市教育设施空间分布如图1所示，长沙市教育设施分布明显处于市中心，大部分可以较好地满足城市居民对教育资源的需求。该研究区域的学校分布呈现“中间高，四周低”的特征。从分析结果上来看，从北向南，长沙市中心城区学校在开福区、芙蓉区、雨花区、天心区分布较密集，集中分布于这四个区域的交界处。
2 可达性评价方法
可达性，它可以是到达终点时我们所付出的代价，例如花费的时间、支出的经济、达到距离的阻力等;它也可以是在某一位置上所能获取的成果（服务、资源等）的数量;还可是起点和终点间相互作用的潜力。可达性在优化路网，规划土地和分析区位上一直是起着很大的作用。交通可达性的评价方法主要有三种方法：一是基于最小阻抗的可达性评价;二是基于平均出行出行时间;三是基于出行范围的可达性评价。
本次研究是以最小阻抗的的可达性评价为基础，使用ArcGIS10.5软件，通过各个居民点到各个学校的最短时间从而分析长沙市教育设施的可达性评价。首先建立一个边长为1km×1km的矩形方格渔网，范围囊括长沙市中心城区。渔网可以把搜索范围内存在的居住小区就将其默认为到正方形的正中心点的位置，避免了小区密集以及数据复杂导致错误的情况。然后筛选出小区居民点所在的研究区格网，把这些格网的中心点设置为可达性分析的起始点，以长沙各学校作为目的地，之后利用道路网络进行网络分析建立OD成本矩阵，就可以得到各个居民区到各个学校的出行时间，最后对出行时间采用反距离权重法进行空间插值，可以得到不同交通模式下长沙市中心城区的教育资源可达性评价结果。当获取的插值数據越小时，表明花费时间越短，该区域的教育设施可达性越好。
3 基于道路网络的教育设施可达性评价
3.1 数据获取与处理
本文利用长沙市区所有居民点作为需求点计算教育设施的可达性指数，研究采用的主要数据源有：（1）学校数据，包括了学校的空间位置信息。（2）居民点数据，我们获得了居民小区所属街道的位置以及空间分布。（3）道路数据，包括道路名称以及空间分布。（4）公交数据，主要是公交线路行驶速度以及公交道路名称。经数据检查、路网匹配等数据预处理，本文利用ArcGIS 10.5的网络数据集的创建方法，创建了长沙市交通道路网络。
3.2 长沙市教育设施可达性评价
通过构建长沙市道路网络，结合上述的可达性评价方法，得到驾驶模式下长沙市中心城区教育设施可达性（见图2）。从图2中可以看出，长沙市中心城区的教育设施总体来说可达性比较好而且均匀。各研究中心到学校的最大时间为27.60min，整体平均值是3.44min，标准差维持在2.51，驾驶时间峰值在1～3min左右，数据大部分集中在0～13min之间。上自西向东看，芙蓉区和岳麓区某些区域的学校可达性要比开福区、雨花区、天心区差。但是我们可以看到可达性较差的部分较少，所以总的来说驾车模式下长沙市中心城区的教育设施可达性总体较高。
公交模式下长沙市教育设施可达性统计结果中（见图3），居民点到各学校整体的到达时间是在0.03～25.60min之间，平均值在4.14min左右，峰值出现在2～3min左右，这与驾驶模式下长沙中心城区教育设施可达性的图相似，标准差在4.17，可以知道与驾驶模式下相比，地区之间存在的差异是比较大的。开福区的情况不容乐观，除了开福区，其他区域的可达性基本分布均匀。我们得知开福区北部地区学校分布较少，且居民点分布较为分散，公交线路较少，所以可达性不高也情有可原。但是由于我们是在模拟公交模式下长沙教育设施可达性分析，其中缺乏对公交站点停靠具体情况的考虑，所以计算结果会有一定的偏差。
4 结语
通过对驾车模式，居民点与教育设施的车行时间OD矩阵结果可以得知，驾车模式下长沙市中心城区教育设施的可达性总体较高，居民点到达各学校的难易程度基本是均匀的。针对学校空间分布不均衡以及校际差异明显等特点，长沙市教育部门可以从增设校车或学生公交专线和均衡学校空间布局、优化学校资源调配两个方面考虑学校资源公平性的优化。
（1）增设校车或学生公交专线。长沙市的交通道路发展快速，但全区不同区域间的道路交通网络发达程度依然存在较大差异。公共交通资源分布不均衡导致了学生上学的不便利，为此，政府部门可以增加校车的数量或者提供给学生的公交专线，这样做不仅缓解了学生上下学时高峰期道路拥堵的状况，缩短了学生上下学时间，又提高了学生的自身安全度。
（2）均衡学校空间布局，优化学校资源调配。长沙市中心城区学校分布有不合理之处，从而导致教育资源在分配中存在不均衡的现象。综合长沙市的实际情况，可对长沙市学校采取扩建、新建、改造、保留、置换、合并等措施。我们可将历史较长、规模较大、教学质量较好、社会声誉较高的学校保留下来，拆迁规模小、办学质量差的学校或者将两所学校合并成为优质的学校。
参考文献
[1] 韩增林， 董梦如， 刘天宝， 等. 社区生活圈基础教育设施空间可达性评价与布局优化研究——以大连市沙河口区为例[J]. 地理科学， 2020， 40（11）： 1774-1783.
[2] DUMITRACHE L NAE， M SIMION G， et al. Modelling Potential Geographical Access of the Population to Public Hospitals and Quality Health Care in Romania[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health， 2020， 17（22）： 84-87.
[3] 陈娱， 金凤君， 陆玉麒， 等. 京津冀地区陆路交通网络发展过程及可达性演变特征[J]. 地理学报， 2017， 72（12）： 2252-2264.
[4] 孙耿杰.基于出行目的的城市交通可达性研究[D]. 北京：北京交通大学，2016.
[5] 王鹤超，徐浩.基于POI及核密度分析的上海城乡交错带分布研究[J].上海交通大学学报：农业科学版， 2019，31（1）：282-291.
[6] 刘潇.基于可达性的小学规划布局优化研究[D].武汉：武汉大学，2017.