基于GIS的株洲市城區的小學空間布局優化研究

易洋

伴隨著十九大的召開，優先發展教育事業、加快教育現代化、建設教育強國，逐漸提上議程。本文的研究對象為株洲市中心城區小學教育資源，從學校空間分布狀況、教育資源的質量、空間要素分析等方面，解讀株洲市城區小學教育資源空間分布存在的問題。通過分析小學教育資源的可達性，對小學資源的分布進行有效的資源配置和優化，為進一步合理劃分小學學區提供技術支撐，具有一定的現實意義。

一、株洲市城區的小學基本情況及空間布局現狀

1.小學總體情況

本次研究區總面積約為864平方公里。行政區劃包括了：蘆淞區、荷塘區、石峰區、天元區、云龍示范區。株洲市的小學教育仍以教育部門公辦學校為主，民辦教育尚在起步階段，數量極少。私立小學主要是針對社會高收入群體，采取寄宿制，因此私立學校的服務半徑不受規劃限制，義務教育的全面推行最終還是要靠公立小學。

2.小學空間分布

截至2017年，株洲市城區研究區內共有小學105所，其中，蘆淞區29所、荷塘區22所，石峰區12所、天元區36所、云龍示范區6所。

通過分析學校在全市城區人口密度圖中的分布，我們可以初步判斷小學的分布基本根據人口的分布布置，基本集中在荷塘區、蘆淞區、石峰區的城市建設密集區，而在天元區和云龍示范區則相對較為分散。然而，從土地利用現狀圖得知，城市的居住用地在天元區分布較為集中，這就出現了居住用地與小學分布的部分不均衡匹配的現象。出現這種現象，主要是基于城市發展的歷程，荷塘區、石峰區和蘆淞區是城市發展較早的區域，屬于老城區，小學較早布點，因此，也布置得相對較為密集；而天元區屬于城市發展較晚的新城區，隨著城市的發展，居住條件和基礎設施的逐步改善，居住人口逐步增加，但是小學的設置還處于相對滯后的狀態，因此，出現了新老城區教育布點分布不均衡的現象。

二、株洲市城區小學布局空間分析

1.數據的處理

本文研究所依賴的空間數據主要包括小學網點的分布、居住用地、交通網絡數據庫等，將學校位置和居住用地抽象成點數據，分別作為本文研究的起點和終點，將道路抽象成線要素，作為連接起點和終點的數據。

（1）居住用地點數據的提取與處理

將居住用地劃分為居住單元，利用D a t a Management Tools-Feature Class中的Create Fishnet功能創建由連續等大的矩形像元組成的漁網并輸出fishnet的面要素。根據研究的具體情況，選取80m*80m作為漁網中單個矩形像元的大小，也就是居住用地劃分居住單元的大小。將居住用地要素和fishnet要素進行疊加得到劃分出的居民單元要素，最后提取每個居民單元的中心作為居民點的位置。

居住用地點數據的提取過程圖

（2）交通網絡的建立

可達性分析中將道路網絡作為連接需求點（居民點）和供應點（學校點）的路徑，而非直線距離。本次研究在建立網絡數據之前，先對株洲市城區的道路進行數字化處理，包括城市主干路、次干路、支路等能夠連接居民點到學校的道路，其次利用道路線要素在Arc Catalog中構建道路的網絡數據集。

2.學校服務區空間界定

（1）基于緩沖區的學校服務范圍分析

整體上，城區小學500米直線服務區的重疊現象不太嚴重。出現重疊的部分表示該區域小學教育資源非常豐富，主要位于城市的老城區，該區域屬于城市建設密集區，聚集了城市中大量的商業活動，城市交通壓力較大。加上，密集的小學網點布置，無形之中加重了老城區的交通壓力。而城市發展建設新區的天元區和云龍示范區是株洲市近幾年城市發展的重點，逐漸吸引了大量的居住人口，但是小學網點的設置卻相對較為分散，甚至出現大量沒有緩沖區的服務盲區。這說明，居住在城市新區的居民上學將花費更多的出行時間，將更多地選擇私家車和公共交通方式出行。

（2）基于Voronoi圖（泰森多邊形）的學校服務區計算

根據“就近入學”的原則，使得每個居民點都劃分到距離最近的小學學區內，本文采用Voronoi圖進行學區的劃分。根據距離最近原則劃分出的學區，不存在學校服務區重疊，也不存在學校服務區盲區的情況。Voronoi圖是基于現有點位對指定區域進行平面分割，一個中心點會對應一個多邊形，既可以覆蓋整個劃分平面又不會出現重疊的區域，每個區域有且僅有一個中心點（這里指學校），所有點都被區域包含，而且區域中任意一點到區域內部點位（學校）的距離比區域外部任意一點距離都要小，區域邊界上的點到兩區域內部點距離相等。通過這種方式，可以得到城區內每一個居民點到達距離最近的小學。

（3）現狀學區與Voronoi圖教育服務區劃分對比

根據教育局提供的城區各區的小學學區劃分圖可知，現狀學區劃分通常是以道路或者小區為邊界，這剛好是利用泰森多邊形劃分學區忽略的部分，Voronoi圖是完全根據就近距離劃分的，完全沒有考慮小區和道路劃分的完整性。因此，可以根據小區和道路的劃分情況稍作調整。通過對比各區現狀學區和voronoi圖劃分的學區圖，大部分區域是較為相似的，這就說明城區內小學學區的劃分考慮到就近入學的原則。但是，也存在部分區域差距較大的現象，比如天元區和蘆淞區，存在部分學校學區過大的現象。

三、株洲市城區小學布局問題及優化

1.布局問題

（1）城區小學空間布局與城市建設存在一定的沖突

城市老城區如蘆淞區、荷塘區、石峰區等城市建設密集區，由于城市發展的歷史原因，布置了相對密集的小學。隨著城市的發展，老城區的商業活動日漸頻繁，人口流動逐漸增大，固定優質的居住點日趨減少。密集的小學布置無形之中增加了老城區與外部的交通量，在一定程度上影響了老城區的城市發展。

（2）部分小學的服務半徑過大

由于城區小學品質存在差異，分布密度存在差異，新城區相對稀疏的小學分區區域，存在部分小學服務區域過大的現象，比如天元區的部分區域。天元區位于湘江西岸，環境相對優美，屬于株洲市近期重點發展區域，是株洲市居住相對集中區。由于城市發展歷史因素，株洲市河西的小學布置還未跟上城市發展的速度，因此，呈現出部分小學服務半徑過大。

2.優化對策

（1）合理規劃新建和撤并學校優化空間布局

通過小學的新建、擴建和撤并的方式，實現城區小學空間布局的優化。根據各個學校的生源情況和利用率，調整小學的數量和辦學規模。對辦學實力較弱、生源較差的學校進行適當撤并，對辦學實力較強、生源充足的學校，進行有條件擴建、或者新建分校。

（2）完善學區劃分落實就近入學政策

就近入學是實現教育公平、緩解城市交通壓力的有效方式。教育資源的合理配置離不開合理的學區劃分。目前，學區的劃分受行政區劃和小區分布影響較大，沒有充分考慮學生入學距離的需求。本文中GIS的應用是從需求者的角度來研究小學資源空間布局問題。結合現實中的學校教育資源優質和生源情況、以及科學合理的空間分析技術，完善學區劃分實現真正意義上的就近入學。