基于數據增強設計的學校空間布局評價方法研究
——以成都市幼兒園、中小學布局規(guī)劃為例

鄒亞超, 范夢雪

(成都市規(guī)劃設計研究院規(guī)劃一所, 四川成都 610000)

對人口空間分布的研究是學校布局規(guī)劃的重要基礎，在傳統(tǒng)的學校布局規(guī)劃中，對人口的分析多是依據地塊容積率[1-2]，通過計算建筑容量測算人口數量。該方法在估算城市未建設區(qū)域比較適宜，但對于老城區(qū)域，由于已經建設完成，再采用規(guī)劃指標計算不太準確。傳統(tǒng)的人口統(tǒng)計數據對一定區(qū)域內人口數量統(tǒng)計與實際情況比較符合，但數據的統(tǒng)計通常以區(qū)為單位，未劃分新老城區(qū)，范圍也比較大，無法掌握人口在統(tǒng)計范圍內的空間分布情況。隨著手機信令數據在城市規(guī)劃領域越來越廣泛的應用，我們得以通過這種手段，在傳統(tǒng)統(tǒng)計數據的基礎上，通過數據的相互校核，更加客觀、真實、精準地掌握人口的空間分布情況，彌補原來規(guī)劃中對人口空間分析的不足。

另外，傳統(tǒng)的學校布局評估中多以學校為圓心、相關規(guī)范中的服務半徑為半徑畫圓，以此衡量學校的覆蓋范圍是否滿足周邊需求[3-4]。這種判斷方法未考慮學校規(guī)模、實際上學路徑等因素的影響，也未考慮新的交通方式下學校服務半徑的變化，不能準確地反映學校對周邊適齡人口的覆蓋情況。本文將研究新的交通方式下學校服務半徑的變化，在精確的人口空間分布分析基礎上，以市政道路為上學路徑，采用服務半徑控制和學校規(guī)模控制的雙控方法，更加準確地評估學校布局是否滿足各區(qū)域內就學需求。

1 學齡人口空間分布預測

在對全市學齡人口總量變化分析的基礎上，我們對五城區(qū)和高新區(qū)學齡人口的空間分布進行精準研究。首先，劃分基本控制單元，作為測算規(guī)劃人口和學齡人口的空間范圍；其次，根據建筑容量測算五城區(qū)和高新區(qū)規(guī)劃人口總量；最后，利用手機信令數據和統(tǒng)計口徑的常住人口數據對規(guī)劃人口總量進行校核與修正，得到各基本控制單元內的規(guī)劃人口數量，為之后在學位供需平衡的狀態(tài)下進行學校的空間布局規(guī)劃奠定基礎。

1.1 劃定基本控制單元

目前在成都市的規(guī)劃管理中，存在著行政區(qū)界、街道辦事處(或鄉(xiāng)鎮(zhèn))、總規(guī)單元、控規(guī)單元、交通小區(qū)、15 min公服圈等多種空間劃分方式。本次我們針對五城區(qū)和高新區(qū)的城區(qū)部分，以總規(guī)中的控制單元為基礎，結合二環(huán)路和行政區(qū)界修正，確定了74個基本控制單元，平均單元面積5.9 km2，作為測算學位供需的研究平臺。這種劃分方式主要包括三個方面的依據，一是考慮到教育部門在學校建設和學籍管理上均是以行政區(qū)為劃分依據，故空間單元盡量與行政區(qū)界保持一致，以便于后續(xù)的規(guī)劃實施；二是幼兒園、小學和中學的服務半徑各不相同且差異較大，需要對控制單元的范圍進行統(tǒng)籌考量；三是由于五城區(qū)和高新區(qū)大部分區(qū)域已建成，用地資源較為緊張，故考慮將控制單元的范圍適當擴大，保證在學位供給滿足需求的前提下，可以適當擴大學校的服務范圍。

1.2 基于建筑容量的總人口預測

在上一版《成都市普通中小學(公辦)布點規(guī)劃》(2008)中，基于當時的控制性詳細規(guī)劃和《成都市規(guī)劃管理技術規(guī)定》(2007)對開發(fā)強度的規(guī)定，分一環(huán)路內、一環(huán)路至二環(huán)路、二環(huán)路至三環(huán)路和三環(huán)路外四個區(qū)域統(tǒng)計規(guī)劃住宅用地面積，并依據相對應的容積率和人均建筑面積，預測原中心城區(qū)容納的全部居住人口為912萬人(表1)。

計算原中心城區(qū)中的五城區(qū)和高新區(qū)人口容量，為805萬人。由于高新南區(qū)的范圍較之前拓展了中和片區(qū)部分，根據高新區(qū)的控規(guī)進行折算，大約為15萬人，故五城區(qū)和高新區(qū)的全部容納的居住人口應為820萬人。但由于原規(guī)劃編制時間較為久遠，近年來的城市總體規(guī)劃和規(guī)劃管理技術規(guī)定已經進行了更新和修正，故本次我們以最新的規(guī)劃要求對人口總量進行預測。

本輪《成都市城市總體規(guī)劃(2016-2035年)》提出了要推動“東進、南拓、西控、北改、中優(yōu)”，實現差異化協(xié)調發(fā)展，原中心城區(qū)要通過調減居住用地、增加綠地和公服設施、降低開發(fā)強度等方式降低人口密度。按照現行控規(guī)，原中心城區(qū)范圍內規(guī)劃建設用地490 km2，其中未出讓土地38 km2，可改造鎮(zhèn)村用地96 km2，共134 km2(其中居住用地33 km2)。根據房管部門調查統(tǒng)計，原中心城區(qū)人均現狀居住用地面積為41 km2。對33 km2居住用地進行測算，扣除現狀鎮(zhèn)村拆遷人口26萬人，新增人口為215萬人。而原中心城區(qū)現狀有已供地未銷售的為1 558×104m2，將新增人口38萬人。以上兩項累計后可以得出原中心城區(qū)人口將凈增加253萬人，加上現狀人口657萬人，總人口將達到910萬人。而按照《成都市城市總體規(guī)劃(2016-2035年)》中的人口容量測算，原中心城區(qū)的極限人口容量為800萬人，故需調減規(guī)劃人口110萬人，其中降容調減規(guī)劃人口75萬人，通過疏解非中心功能共疏解人口約35萬人。

表1 原中心城區(qū)規(guī)劃人口容量情況 萬人

注：1、原中心城區(qū)住宅用地開發(fā)強度依據《成都市規(guī)劃管理技術規(guī)定》(2007)所劃定的開發(fā)強度分區(qū)。

2、開發(fā)強度一分區(qū)容積率取5.0，人均居住用地取7 m2/人；開發(fā)強度二分區(qū)容積率取4.0，人均居住用地取10 m2/人；開發(fā)強度三分區(qū)容積率取3.0，人均居住用地取15 m2/人。

在此基礎上，對五城區(qū)和高新區(qū)范圍進行折算，進而得出該區(qū)域內的居住人口容量約為720萬人。考慮到人口的流動性和發(fā)展的不確定性，盡可能預留公共服務設施資源，擴大教育設施的覆蓋面，以“中優(yōu)”中確定的居住人口容量為測算依據，既實現對中心城區(qū)的人口疏解，又充分解決就學需求。

具體來說，在GIS平臺中識別現行控規(guī)中的居住用地地塊，并按照“中優(yōu)”調整后的三類形態(tài)分區(qū)及容積率要求進行賦值，人均建筑面積取值分別為35 m2/人、45 m2/人和50 m2/人，得出每一塊居住用地所對應的人口容量。在此基礎上，分別計算74個控制單元及五城區(qū)和高新區(qū)所對應的人口容量，作為測算各階段學齡人口的基礎數據(表2)。

1.3 校核與修正

在基于建筑容量對五城區(qū)和高新區(qū)的人口總量和空間布局進行預測后，為了使最終的結果更加科學合理及精細化，我們將使用人口手機信令數據及統(tǒng)計數據進行相互校核(圖1)。

表2 根據建筑容量測算各區(qū)規(guī)劃人口 萬人

圖1 數據校核與修正示意

在五城區(qū)和高新區(qū)的范圍內，已有大部分區(qū)域全部建成，應以建筑質量踏勘和評估結果來確定實際的容積率，再明確現狀人口的空間布局。但由于工作難度較大，本次暫時以二環(huán)路為界線，默認二環(huán)路內的區(qū)域已全部建成，未來若有條件開展深入的現狀建筑質量調查后，再對規(guī)劃人口空間測算結果進行修正。從最新的形態(tài)分區(qū)來看，該區(qū)域多為核心區(qū)，居住用地容積率要求為不超過2.5，仍然是最高的區(qū)域。而從實際建設情況來看，二環(huán)路內的規(guī)劃高容積率居住區(qū)，實際已建成為傳統(tǒng)的中低層居住區(qū)，短期內很難按照規(guī)劃進行拆遷和新建。倘若簡單地以最新的規(guī)劃形態(tài)分區(qū)進行人口測算，可能存在比較大的偏差。故我們考慮以二環(huán)路作為分界線，在該區(qū)域內以手機信令數據擴樣結果得到的現狀人口數據來作為基礎，使規(guī)劃與現實相互結合；二環(huán)路外的區(qū)域還存在拓展空間，以建筑容量的人口預測結果為主。

對五城區(qū)和高新區(qū)的人口統(tǒng)計數據手機信令數據進行對比，二者相除后得到擴樣系數，其中統(tǒng)計數據為2016年公安系統(tǒng)統(tǒng)計的戶籍人口和居住半年以上的來蓉人員總數(表3)。

表3 手機信令推算常住人口放樣系數

在ArcGIS平臺內對人口空間布局進行修正，提取位于二環(huán)路以內的13個基本控制單元，根據手機信令常住人口和擴樣系數計算得出該范圍內的現狀常住人口數量(表4)。

表4 二環(huán)路內區(qū)域的常住人口推算

完成數據校核與修正后，以74個基本控制單元為平臺，計算出各單元內的人口數量，再乘以各行政區(qū)差異化的千人學位指標，最終可以確定每個基本控制單元所對應的幼兒園、小學和中學學齡人口，并根據各地塊建筑容量和手機信令數據，將各階段學齡人口分配到每一塊居住用地上。

2 雙控分析方法下的學校覆蓋范圍評估

學校選址是城市教育資源在空間上的合理分配。在學齡人口空間分布精確預測的基礎上，在空間上把握入學需求，以控規(guī)中學校點位為基礎，評估其空間覆蓋范圍，查找教育資源覆蓋不足的區(qū)域。

在傳統(tǒng)的控規(guī)中，學校覆蓋范圍是按照GB 50180-93《城市居住區(qū)規(guī)劃設計規(guī)范》中學校的服務半徑來進行布局的，即幼兒園服務半徑300 m，小學服務半徑500 m，中學服務半徑1000 m。這種服務半徑劃分方式存在以下兩方面的問題：一是未考慮現實交通出行條件，采用的是直線距離為服務半徑，未考慮實際出行距離[5]，也未考慮新的交通方式下服務半徑的變化；二是未考慮不同區(qū)域的人口密度和學校規(guī)模的限制，有的區(qū)域人口密度大，學校服務半徑是小于規(guī)范中要求的，仍按規(guī)范中的服務半徑設置學校，難以滿足該地區(qū)學位需求。以上兩個問題易導致學校在實際服務中存在服務的“盲區(qū)”，出現供不應求的供需失衡狀態(tài)。為避免上述問題，本文將在現行控規(guī)學校點位的基礎上，嘗試采用學校服務半徑與學校規(guī)模雙控的模塊分析方法，對控規(guī)中學校覆蓋范圍進行初步評價。

2.1 學校覆蓋范圍評價

本文將采用學校服務半徑與學校規(guī)模的雙控分析方法。以小學為例，以小學為原點，沿市政道路向外自然生長，覆蓋周邊的居住用地，將居住用地中的小學適齡人口納入到學校服務范圍中。隨著服務范圍的擴大，學校服務范圍內的小學適齡人口不斷增加，滿足下面兩個條件任意一個時，即停止學校覆蓋范圍的生長(圖2)。

圖2 學校覆蓋范圍生長邏輯

2.1.1 控制學校服務半徑

以小學A為例，規(guī)劃學位1 620座，以該小學所在地塊為原點，沿市政道路根據小學服務半徑500 m向外自然生長至500 m。此時，該小學覆蓋范圍內適齡人口1 380人，學校仍有空余的學位可向500 m范圍外供給，但由于學校服務半徑的限制，覆蓋范圍不再擴大(圖3)。

(a) R=500m

(b) R=600m圖3 控學校服務半徑示意

2.1.2 控制學校規(guī)模

以小學B為例，規(guī)劃學位1 350座，以該小學所在地塊為原點，沿市政道路向外生長，當服務半徑達到400 m時，學校覆蓋范圍內適齡人口達到1 350人，已達學校規(guī)模上限。此時即使學校最大服務半徑可達500 m，但已沒有多余學位向400 m外供給，覆蓋范圍不再擴大(圖4)。

(a) R=400m

(b) R=500m圖4 控學校規(guī)模示意

按照學校覆蓋范圍評價，幼兒園、小學和中學沿市政道路服務半徑分別取300 m、500 m和1 000 m，服務覆蓋居住用地面積比例分別為73.5 %、86.2 %和91.9 %。

2.2 學校實際服務半徑研究

考慮到新的上學交通方式，我們對居民實際可接受的上學距離進行了分析。我們收集到部分現狀學校學生的家庭住址，從其中隨機抽取了1/3的學校進行研究，分析學生家庭住址距離學校的距離，以此判斷學校在實際使用中的真實服務半徑。

對于幼兒園，以成華區(qū)第二十八幼兒園和錦江區(qū)第一幼兒園卓錦園區(qū)為例，兩所幼兒園均為公辦幼兒園，分別有251名和215名學生。將所有在校學生住址錄入到GIS平臺上可以發(fā)現發(fā)現，在園學生家庭住址以周邊的居住小區(qū)為主，500 m米內能包含80 %以上在園學生，可以認為當前居民可接受的幼兒園上學距離為500 m(圖5)。

(a) 成華區(qū)：第二十八幼兒園(公辦)

(b) 錦江區(qū)：第一幼兒園卓錦園區(qū)(公辦)圖5 現狀公辦幼兒園服務半徑示意

對于小學，以錦江區(qū)龍舟路小學和錦江區(qū)外國語小學校為例，兩所小學均為公辦小學，分別有1 212名和1 923名學生。將所有在校學生住址落到GIS平臺上可以發(fā)現發(fā)現，在校學生以周邊的居住小區(qū)為主，800 m內能包含80 %以上在校學生，可以認為當前居民可接受的小學上學距離為800 m。

對于中學，由于是大片區(qū)招生，且存在擇校等因素，實際服務范圍遠大于規(guī)范中規(guī)定的1 000 m，在此不作具體研究。

根據學校實際服務半徑研究，考慮適當擴大幼兒園和小學服務半徑分別至500 m和800 m，擴大這部分學校服務半徑后，幼兒園、小學服務覆蓋居住用地面積比例分別提高至82 %和88.7 %，在充分利用教育資源的同時擴大了學校覆蓋范圍(圖6)。

2.3 結果分析

老城區(qū)原有幼兒園、小學和中學分布數量多、規(guī)模小，各類學校在三環(huán)路內對居住用地的覆蓋情況較好。

三環(huán)路外多數為新建城市用地，一方面由于新規(guī)劃的學校規(guī)模較大，在規(guī)劃時也考慮了汽車、公交車等上學方式的改變。學校實際服務半徑較相關規(guī)范標準中更大一些，對于這些區(qū)域，學校覆蓋范圍不足的，在適當擴大幼兒園、小學服務半徑至500 m和800 m后，覆蓋范圍有所提升。另一方面，由于三環(huán)路外建筑容積率較高，各階段學齡人口分布密度較大，學校服務半徑未達上限，覆蓋范圍內適齡就學人口就已達到學校規(guī)劃學位數上限，導致部分區(qū)域學校覆蓋不足，在下一步工作中應針對這些區(qū)域進行建校補足。

(a) 錦江區(qū)：龍舟路小學(公辦)

(b) 錦江區(qū)：成都市錦江區(qū)外國語小學校(公辦)圖6 現狀公辦小學服務半徑示意

3 結束語

基于手機信令數據，本文在統(tǒng)計數據的基礎上，對成都市學齡人口的空間分布進行了更加全面深入的研究，并創(chuàng)新性地以學校服務半徑控制與學校規(guī)模控制的雙重控制方法，對現有控規(guī)中學校點位的覆蓋情況進行了評估，對類似公服設施規(guī)劃評估有一定借鑒意義。

本文在采用雙重控制方法進行評估的過程中，學校覆蓋范圍對部分地塊僅局部覆蓋，計算中也僅計算了被覆蓋部分的學齡人口，可能與學校實際使用有一定誤差。在接下來的工作中，將進一步研究學校在具體使用中覆蓋范圍的空間特征，對學校覆蓋范圍進行更加精細化的研究，并對學校覆蓋范圍的評估結果進行修正。