西部輕工業(yè)城市中學(xué)空間布局研究
——以四川省南充市為例

(西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院,四川 南充 637009)

西部輕工業(yè)城市中學(xué)空間布局研究
——以四川省南充市為例

徐亞莉,梁倍瑜,羅明良
(西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院,四川 南充 637009)

教育資源的均衡配置一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)話題。以西部輕工業(yè)城市——四川省南充市為例,通過地圖矢量化和實(shí)地調(diào)查獲取初級中學(xué)和高級中學(xué)地理位置，并基于ArcGIS軟件,采用核密度和樣方分析兩種方法探索南充市中學(xué)學(xué)校空間布局特征。結(jié)果表明:①南充市各區(qū)、縣內(nèi)存在明顯的聚集現(xiàn)象;②中學(xué)學(xué)校整體表現(xiàn)為聚集分布,且有一個明顯的教育凝聚核心(市轄區(qū)的交匯點(diǎn));③東部和西北部中學(xué)教育資源存在零散分布現(xiàn)象。結(jié)合統(tǒng)計學(xué)知識與其他影響因素進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)學(xué)校空間格局和交通因素、人口分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面緊密相關(guān)。該研究以期為未來完善城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)、建設(shè)城市交通路網(wǎng)和學(xué)校建設(shè)提供可行性參考。

教育資源配置;空間結(jié)構(gòu);核密度;樣方分析

為了加快社會現(xiàn)代化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)、政治、文化建設(shè),我國提出了“優(yōu)先發(fā)展教育,建設(shè)人力資源強(qiáng)國”的戰(zhàn)略部署[1,2]。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)普及教育、公平教育、優(yōu)質(zhì)教育、終身教育和健全教育的教育體制,國家給予了高度重視和巨額的經(jīng)費(fèi)投入[1]。在我國,東西部教育資源具有明顯的差距,需要通過發(fā)展西部教育來推動整個教育體系的公平均衡發(fā)展[3]。目前,學(xué)者就教育公平的問題提出了制度安排,認(rèn)為教育公平原則將成為教育市場合法性的條件[4];大力發(fā)展教育,能更好地推動和發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì),從而加快現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程[5-7]。本文采用灰色聚類、主成分分析、DEA分析等方法對教育體系、教育投資、教育資源進(jìn)行了研究,定性和定量分析結(jié)果表明,各地區(qū)的教育水平存在明顯差異,教育投資的梯度差異較大[8-10]。

地理信息系統(tǒng)(GIS)是用來獲取、管理、分析、模擬和展示空間相關(guān)信息的計算機(jī)系統(tǒng)[11,12]。20世紀(jì)70—80年代,GIS開始用于資源評價探索工作。例如，苗紅等學(xué)者使用GIS研究了“非遺”旅游資源空間結(jié)構(gòu),為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)和發(fā)展規(guī)劃提供了重要借鑒[13]。GIS還被廣泛應(yīng)用于空間分布研究。例如，高鵬等學(xué)者基于ArcGIS軟件平臺,結(jié)合空間自相關(guān)、區(qū)位熵等方法分析了遼寧省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)空間格局[14];李功等學(xué)者運(yùn)用Kernel核密度算法、緩沖區(qū)分析方法研究了綠帶游憩空間分布特征[15];曹玉紅等學(xué)者運(yùn)用區(qū)位熵、熱點(diǎn)分析、鄰近性指數(shù)等方法研究了上海市工業(yè)空間的格局[16];戴學(xué)軍等學(xué)者運(yùn)用測算與分析空間關(guān)聯(lián)分形維數(shù)的方法對景區(qū)進(jìn)行了空間結(jié)構(gòu)的研究[17];匡文慧等學(xué)者運(yùn)用ArcGIS的空間分析工具,分析和評價了人口分布、城市格局等現(xiàn)狀[18,19]。GIS技術(shù)也被用于教育資源分布的研究中。例如，孔云峰、盧曉旭等學(xué)者利用GIS中網(wǎng)絡(luò)分析、疊置分析、密度分析、調(diào)查統(tǒng)計等空間分析方法研究學(xué)校生源地的分布規(guī)律[20,21];謝婷婷等學(xué)者構(gòu)建了空間分布公平指數(shù)模型,研究了教育資源配置的空間結(jié)構(gòu)和公平性程度[22];張霄兵通過對人口空間分布、可達(dá)性、學(xué)校容量、用地性質(zhì)等相關(guān)影響因素的綜合分析,確定了選址的最優(yōu)區(qū)位和評價指標(biāo)[23];孔云峰等利用比例模型、最近距離模型、機(jī)會積累模型、重力模型和改進(jìn)重力模型等多種模型研究了學(xué)校分布與人口分布之間的關(guān)系[24]。這些相關(guān)研究確定了教育資源配置研究的重要性。

西部教育發(fā)展是我國教育界關(guān)注的重點(diǎn)[3,25,26],知識和人才匱乏嚴(yán)重地阻滯了西部開發(fā)戰(zhàn)略的推進(jìn)速度,因此西部的教育資源配置更值得深入探索。位于四川省東北部的南充市,集聚了三國文化、絲綢文化、紅色文化和嘉陵江文化,是成渝地區(qū)北部的中心城市，南充市基礎(chǔ)教育規(guī)模和高校數(shù)量現(xiàn)居四川省第二位。本文以南充市中學(xué)為研究對象,采用核密度和樣方分析研究方法,結(jié)合南充市現(xiàn)有的人口數(shù)量和高速道路分布,從空間上分析了南充市中學(xué)的布局特征,進(jìn)一步解釋了學(xué)校格局形成的原因,為未來南充市城市建設(shè)、教育規(guī)模擴(kuò)張和交通路網(wǎng)建設(shè)等方面提供了可行性參考。

1 數(shù)據(jù)來源與處理

1.1 研究區(qū)域

南充市地處于四川盆地川中丘陵地區(qū)的東北方向,居嘉陵江流域的中游地帶[26],跨越北部低山和南部丘陵兩種地貌單元,地理位置介于30°35′—31°51′N、105°27′—106°58′E之間[27]。1993年南充地區(qū)改為南充市(地級市),其行政區(qū)劃包括3個市轄區(qū)(順慶區(qū)、高坪區(qū)、嘉陵區(qū)),5個縣(西充縣、南部縣、蓬安縣、營山縣和儀隴縣)和1個市(代管閬中市)。南充市占地總面積1.25萬km2,總?cè)丝诩s760萬人[27]。

南充市教育初步形成了大學(xué)、中學(xué)、小學(xué)、幼兒教育相互銜接,普教、職教、成教、幼教協(xié)調(diào)發(fā)展,政府辦學(xué)和社會力量辦學(xué)相互促進(jìn)的辦學(xué)體系。“教育優(yōu)先發(fā)展”的理念使南充市政府對教育事業(yè)加大了投入,教育規(guī)模擴(kuò)大,學(xué)校數(shù)量急劇增多,基礎(chǔ)教育和學(xué)前教育增速最快。這一發(fā)展現(xiàn)狀使南充市教育成為我國西部教育的重點(diǎn)發(fā)展對象。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本次研究以南充市中學(xué)學(xué)校為研究對象,通過地圖矢量化和實(shí)地調(diào)查的方法,基于ArcGIS平臺,獲取了南充市內(nèi)初級中學(xué)和高級中學(xué)兩類學(xué)校的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)和高速公路的線狀數(shù)據(jù),見圖1(見封三)。本文的其他數(shù)據(jù)(人口數(shù)量)來源于2014年的《四川省統(tǒng)計年鑒》、南充市教育局發(fā)布的信息統(tǒng)計,見表1。

表1 南充市各區(qū)縣人口與學(xué)校數(shù)量統(tǒng)計

2 研究方法

2.1 核密度測算

密度分析通過離散點(diǎn)或線狀數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插[11]。樣本數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)插,在特定大小的窗口內(nèi)搜索鄰近樣本,落入搜索區(qū)的樣本會被賦予不同的權(quán)重值。越鄰近的樣本被賦予的權(quán)重值越大；反之，權(quán)重值越小[17]。

密度分析(Kernel Density Estimation,KDE)根據(jù)插值原理不同,主要分為核密度分析和普通密度分析[11]。核密度分析認(rèn)為地理事件發(fā)生在空間的任何位置上都具有可能性,但是在不同的位置上事件發(fā)生的概率是不一樣的[28]。KDE利用一個移動的窗口對點(diǎn)或線的密度進(jìn)行評估[29]，通常使用Rosenblatt-Parzen核估[30]:

(1)

根據(jù)不同的帶寬進(jìn)行搜索,獲取不同尺度的學(xué)校分布密度圖,它體現(xiàn)的宏觀性不同。本文分別選擇4km、10km、15km作為搜索帶寬,體現(xiàn)了南充市及區(qū)縣學(xué)校的分布特點(diǎn),使學(xué)校空間分布格局初步實(shí)現(xiàn)了可視化。

2.2 樣方分析

空間布局是具有尺度依賴性的,分布格局的類型與空間尺度有著密切的關(guān)系[31]。樣方分析(Quadrat Analysis,QA)是研究空間點(diǎn)模型最常用的方法,它通過點(diǎn)分布密度的變化來探索空間分布模式[32]。QA分布模式判別的影響因素有多種，如樣方形狀、起點(diǎn)、方向、大小、采樣的方式等,這些因素都會影響點(diǎn)的觀測頻次和分布[32]。因此，樣方尺度的選擇尤為重要,適宜的樣方尺度才能體現(xiàn)出樣本的分布特點(diǎn)。Taylor認(rèn)為，QA的最優(yōu)面積選取法為[33]:

Q=2A/N

(2)

式中,Q為最優(yōu)面積;A表示研究區(qū)域的面積;N表示樣本的數(shù)量。利用方差—均值比定義的聚集性指數(shù)ICS(Index of Cluster Size)判斷點(diǎn)分布的類型,ICS定義為[32]:

(3)

3 結(jié)果分析

教育資源配置在研究中體現(xiàn)于學(xué)校的空間分布格局，本文利用核密度分析、樣方分析兩種分析方法對南充市中學(xué)學(xué)校空間格局進(jìn)行了分析。

3.1 核密度分析

核密度分析用來計算周圍事物在鄰域中的密度或研究區(qū)內(nèi)樣本的集聚程度,是一種空間平滑方法[29]。在ArcGIS中,經(jīng)過地圖矢量化得到南充市中學(xué)學(xué)校空間位置和高速道路分布圖(圖2，見封三)，利用ArcGIS中的Kernel Density分析工具對南充市中學(xué)點(diǎn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度分析,分別選取4km、10km、15km的搜索半徑。

通過多尺度的核密度分析發(fā)現(xiàn),隨著移動窗口半徑的逐漸增大,學(xué)校的聚集性表現(xiàn)得更加明顯。當(dāng)移動窗口為15km時,核密度分析的結(jié)果表明:整個南充市中學(xué)最密集的地區(qū)是南充市市轄區(qū)(高坪區(qū)、順慶區(qū)、嘉陵區(qū)交匯處),聚集強(qiáng)度最大。通過對不同尺度核密度圖的對比分析,可將南充市各行政區(qū)的學(xué)校聚集程度分為三個等級:第一級是南充市市轄區(qū),經(jīng)統(tǒng)計距離集聚中心9km的范圍內(nèi)共有28所學(xué)校。第二級為閬中市、儀隴縣、南部縣、營山縣,閬中市內(nèi)距離集聚中心8km的范圍內(nèi)有10所學(xué)校，儀隴縣內(nèi)距離集聚中心7km的范圍內(nèi)有7所學(xué)校，南部縣內(nèi)距離集聚中心6km的范圍內(nèi)有7所學(xué)校，營山縣內(nèi)距離集聚中心6km的范圍內(nèi)有6所學(xué)校。第三級為蓬安縣和西充縣,蓬安縣內(nèi)也存在集聚中心,但是相對于一級、二級集聚中心的聚集效果不明顯;西充縣并沒有呈現(xiàn)出明顯的集聚中心,而是沿著高速公路呈現(xiàn)微弱的帶狀分布,聚集情況很不明顯。

上述核密度圖總體表明:在南充市東部、西北部等地區(qū),中學(xué)數(shù)量上偏少,空間格局分布零散;而在南充市南部、北部,學(xué)校數(shù)量居多,尤其南部最為聚集,整體上表明南充市中學(xué)是呈縱向發(fā)展的。結(jié)合南充市路網(wǎng)矢量圖并使用疊置分析其結(jié)果表明：第一級、第二級聚集中心匯集了3條以上的公路,并且車站存在于聚集范圍內(nèi),進(jìn)一步說明交通因素對學(xué)校分布的空間結(jié)構(gòu)具有重要影響。此外,學(xué)校和公路分布現(xiàn)狀表明南充市中學(xué)空間分布的聚集性在一定程度上與公路分布呈正相關(guān)。在公路匯集較多的區(qū)域,如在南充市市轄區(qū),學(xué)校的數(shù)量最多、密度最大;而在公路匯集較少的區(qū)域,如營山縣東北部、儀隴縣東部、南部縣西部等區(qū)域,學(xué)校數(shù)量較少、分布零散。

3.2 樣方分析

樣方分析中的整體樣方分析是用正方形或正六邊形等圖形對研究區(qū)域進(jìn)行整體覆蓋分析[32]。樣方分析常常被用來研究生物物種、植被等的分布特點(diǎn)[34,35]，本文使用樣方分析研究南充市中學(xué)的空間分布特征。當(dāng)樣本數(shù)量增多,研究的樣本格局的分析結(jié)果會越穩(wěn)定[32]。據(jù)2014年《四川省統(tǒng)計年鑒》,南充市總面積達(dá)到1.25萬km2。QA采用Taylor最優(yōu)樣方面積的確定方法,樣區(qū)的面積為南充市的總面積,樣本數(shù)量為選取學(xué)校的總數(shù)量。在ArcGIS分析軟件中,運(yùn)用Hawths Analysis Tools進(jìn)行正方形樣方格網(wǎng)創(chuàng)建,選取的樣方格網(wǎng)邊長為1.1km(圖3，見封三)，經(jīng)過統(tǒng)計,每個格網(wǎng)中分布的學(xué)校數(shù)量見圖4(封三)。

3.3 影響因素分析

人口因素:據(jù)2014年的《四川省統(tǒng)計年鑒》,南充市各區(qū)人口數(shù)量(常住人口)、初級中學(xué)、高等中學(xué)數(shù)量統(tǒng)計見表1。根據(jù)南充市各區(qū)人口所占比例與中學(xué)所占比例(圖5),發(fā)現(xiàn)南部縣人口占總?cè)丝谶_(dá)到17%,對應(yīng)的學(xué)校總百分比為15%,人口和學(xué)校的占比都是南充市最大的;蓬安縣和西充縣的學(xué)校和人口占比處于8%—9%左右。分析圖5發(fā)現(xiàn),南充市學(xué)校占比起伏趨勢和人口占比起伏趨勢大體一致。順慶區(qū)的常住人口只有8%,但學(xué)校占比卻高達(dá)14%,這是由于經(jīng)濟(jì)、文化、歷史、交通等因素的影響所致。

圖5 南充市各區(qū)縣學(xué)校、人口百分比

總體來說,南充人口分布結(jié)構(gòu)和學(xué)校分布結(jié)構(gòu)存在一定的相關(guān)性。從學(xué)校生源來講,這是符合現(xiàn)實(shí)規(guī)律的,生源越多,需求的學(xué)校必然也會增多,因此一個地區(qū)的教育規(guī)模與當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)量息息相關(guān)。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素:經(jīng)濟(jì)繁榮可以帶動區(qū)域多方面發(fā)展,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)影響了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口結(jié)構(gòu)。南充市市轄區(qū)(順慶區(qū)、嘉陵區(qū)、高坪區(qū))是經(jīng)濟(jì)發(fā)展最繁榮的地帶,盡管人口的占比不高,但學(xué)校占比表現(xiàn)突出,占比最高達(dá)到14%。順慶區(qū)是南充市教育的核心區(qū)域,經(jīng)濟(jì)繁榮使該地區(qū)的教育質(zhì)量和教育設(shè)施更加完善,吸引了更多遠(yuǎn)距離的學(xué)生生源,促進(jìn)了學(xué)校數(shù)量增多,同時學(xué)校和學(xué)生的增多也拉動了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展,兩者是相互影響和相互促進(jìn)的。因此,學(xué)校分布不但受人口因素的影響,而且與區(qū)域的經(jīng)濟(jì)繁榮程度有著緊密的聯(lián)系,這也是城市中心價值取向的有效體現(xiàn)。

交通因素:城市交通結(jié)構(gòu)對城市的各方面有著顯著的影響。從圖1可見,南充市公路交通網(wǎng)的不均衡分布與教育資源配置有一定的關(guān)系。在南充市聚集程度最明顯的市轄區(qū),匯集了數(shù)條道路,而在南充市的東部和西北部，公路的數(shù)量較少。結(jié)合核密度(圖2)的對比分析發(fā)現(xiàn),在交通網(wǎng)密集的地區(qū),學(xué)校分布同樣具有明顯的聚集現(xiàn)象,南充市市轄區(qū)表現(xiàn)得最為明顯。本文對市轄區(qū)的交通與學(xué)校分布進(jìn)行了進(jìn)一步細(xì)化提取,見圖6(見封三)。

通過圖6可見,道路交通對學(xué)校分布具有決定性影響。學(xué)校可達(dá)性是影響學(xué)校生源的重要條件,而交通網(wǎng)是可達(dá)性的具體體現(xiàn),交通便利可以方便學(xué)生就學(xué),從而為學(xué)校帶來更多的生源,帶動當(dāng)?shù)亟逃l(fā)展。因此,交通也是影響教育資源配置分布的一個重要影響因素。

4 結(jié)論與討論

目前,我國的教育資源分配一直是一個熱點(diǎn)話題。從全國整體的教育資源分布來看,東部地區(qū)與西部地區(qū)表現(xiàn)出明顯的差距。教育資源分布的不均衡影響因素是多方面的，如各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡、人口密度的差別、交通因素、教育的師資力量等[26]。

基于南充市中學(xué)的空間位置,采用核密度分析和樣方分析兩種方法進(jìn)行研究。結(jié)果表明：南充市中學(xué)整體空間分布表現(xiàn)為聚集分布,其中聚集核心是市轄區(qū),以順慶區(qū)為主,嘉陵區(qū)、高坪區(qū)為輔,占領(lǐng)著南充市教育的核心地位;對南充市各個區(qū)縣尺度的中學(xué)研究,其空間分布表現(xiàn)為有明顯的聚集中心,但各區(qū)縣的聚集程度不一致。本文結(jié)合人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、道路交通網(wǎng),從空間分布和數(shù)量上分析這些因素與學(xué)校分布格局的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、道路交通網(wǎng)在一定程度上影響著學(xué)校分布。

本文對學(xué)校空間分布進(jìn)行了點(diǎn)格局研究,更多地反映了南充市中學(xué)整體分布格局和學(xué)校在各個行政區(qū)的聚集程度。其中,營山縣與儀隴縣的人口占比較高,但相對的學(xué)校數(shù)量占比較低,因此在未來城市建設(shè)中,營山縣東部、儀隴縣西北部可適當(dāng)增加交通網(wǎng),方便學(xué)生就學(xué)。此外,為了平衡生源與學(xué)校數(shù)量之間的關(guān)系,可以在營山縣和儀隴縣適當(dāng)新建學(xué)校,以利于教育資源配置的公平發(fā)展。市轄區(qū)的學(xué)校聚集分布現(xiàn)狀與其經(jīng)濟(jì)、交通等方面具有密切關(guān)系。為了避免“擇校熱”問題的出現(xiàn),應(yīng)加大對非市轄區(qū)學(xué)校的教學(xué)設(shè)備、師資力量、教學(xué)環(huán)境等方面的投入,讓學(xué)生有更多的選擇。在地形、資源、經(jīng)費(fèi)等方面允許的條件下,可以通過新建學(xué)校拉動該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,從而更好地實(shí)現(xiàn)四川省縣域義務(wù)教育均衡發(fā)展。在進(jìn)一步推進(jìn)“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的過程中,創(chuàng)新西部教育發(fā)展模式,提高西部地區(qū)的知識水平和人力資源質(zhì)量,是西部經(jīng)濟(jì)社會實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而推進(jìn)我國整個經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)與持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[36]。

教育資源布局的均衡性研究是一個長期的過程,其中對教育資源布局及配置的分析是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,經(jīng)濟(jì)、文化、地理、歷史等多方面因素都會影響其研究結(jié)果。本文缺乏定量描述學(xué)校分布格局和學(xué)校之間的分布關(guān)系,缺乏更加完善的交通路網(wǎng)、人口數(shù)量等數(shù)據(jù),因此還需要不斷地進(jìn)行多學(xué)科、多角度的研究,才能有效地揭示出內(nèi)在規(guī)律,更好地促進(jìn)南充市教育資源均衡配置。

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ResearchonSpatialLocationofMiddleSchoolforLightIndustryinWestChina——TakingNanchongCity,SichuanProvinceasanExample

XU Yali,Liang Beiyu,LUO Mingliang
(Land amp; Research School,China West Normal University,Nanchong 637009,China)

Research on the balanced allocation of educational resources always was a hot topic.In paper,Nanchong City,a light industrial city in Western China,was chose as study area for analyzing the spatial structure characteristics of middle schools.Application of vectorization technology and field investigation methods made the geographical position of junior and senior middle schools showed in ArcGIS.Then kernel Density Algorithm and Quadrat analysis methods were utilized in analyzing the spatial structure of schools in Nanchong.There were three kinds of phenomena showed in results:①There were obvious agminated phenomena of middle schools in each of districts.②Observing from the whole of city,a clear core of education located in municipal district and these middle schools presented aggregated distribution.③The phenomenon of scattered distribution also took place in the east and northwest of Nanchong.In addition,some factors were considered in research and the spatial structure has a close correlation among traffic,population and economy.Hope the results of research can provide reference for improving of the city′s internal structure,urban transport network and school construction in the future.

allocation of educational resources;spatial structure;Kernel Density;Quadrat analysis

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.06.008

TU984.14

A

1005-8141(2017)06-0683-05

2017-04-11；

2017-05-09

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號:41101348);綿陽師范學(xué)院生態(tài)安全與保護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(編號:ESP1606);四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(編號;2016ZA0168);西華師范大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(編號:15C002)。

徐亞莉(1991-),女,四川省綿竹人,碩士研究生,主要從事水土保持與數(shù)字地形分析。

羅明良(1978-),男,河南省信陽人,教授,主要從事數(shù)字地形分析。