基于GIS的長春市南關區中小學校空間布局特征研究

田文波，常芳 （吉林建筑大學建筑與規劃學院，吉林 長春 130000）

1 引言

在2019年政府工作報告中，長春市中學生人口是東北之首，在滿足居住與工作的前提下，又要同時滿足相應的教育與學習。教育在快速發展的同時，也伴隨著一些新問題的出現。本文在長春市南關區現有的中小學校布局基礎上，分析其空間布局現狀與特征，結合周邊居住區、學校、交通的特征，分析學校存在的問題及成因，并提出相應的對策，為長春市教育部門以及相關規劃部門提出合理的建議，以供決策參考。

2 研究區域及數據來源

2.1 研究區域概況

本次研究的選取范圍是長春市南關區（圖1），長春市作為東北地區典型的區域中心城市，具有較高的研究價值。位于長春市區的東南部，是長春市的南大門，同時是長春市典型的老城區、中心區、老商業區，隨著社會的發展，人口密度較大，新舊小區混合，在城市管理方面情況較為復雜，對于基礎教育的需求比較高，轄區包括15個街道3個鎮1個鄉，人口66萬人，面積為497km2。

圖1 研究范圍

2.2 研究數據來源

本文主要針對長春市南關區中小學校布局以及周邊居住區的關系進行研究分析，研究數據主要以政府部門和教育主管部門相關網站以及提供數據為參考，選取長春市南關區小學以及初級中學進行研究。首先需要先獲取長春市南關區的行政區劃范圍數據，并通過Python爬取長春市南關區中小學校空間分布數據，通過OSM網站數據爬取南關區路網數據，通過貝殼、房天下等網站爬取長春市南關區二手房交易價格數據，結合政府和教育主管部門網站以及提供的相關數據，通過人工進行逐個校正，保證空間點數據的精確性，從而建立關于長春市南關區中小學校空間分布相關數據庫。

2.3 研究方法

平均最近鄰測度是研究點空間分布模式的有效方法之一，1960年Daccy首次在地理學中引入最鄰近指數方法。核心理論是對比空間上各個點之間的最短距離與理論模式中的最臨近點之間的距離，進而得出這些點在空間分布上所表示出來的某些表征[2]。本文通過GIS軟件計算南關區小學和南關區中學的平均最近鄰指數，來判斷其空間分布格局的集散程度，用“Z值”檢驗其結果的可信度。

服務半徑法，本文主要采用緩沖區分析，用來解決鄰近度問題的空間分析工具之一，用來描述地理空間中兩個地物距離相近的程度。對學校進行緩沖區分析，以中小學校點要素為圓心，以一定服務半徑為緩沖區，并結合居住區，得出中小學校的覆蓋范圍與未覆蓋范圍。

基于最小阻抗的可達性評價，利用GIS網絡分析功能下的“新建OD成本矩陣”工具，計算分析區域各位置至其他任意位置的交通便捷程度[3]，統計各居住區到學校的可達性；再利用“插值”工具生成整個研究區域的可達性分布圖[4]。

3 南關區居住——就學空間布局特征

3.1 中小學校空間分布特征

3.1.1 中小學校空間分布數量特征

本次研究的學校對象主要選取長春市的小學及初中，通過數據清理得到中小學校POI的總體分布如圖2，其中小學共有54所，中學共有30所，從中小學校的POI的總體分布特征能夠看出：南關區北部老城區的中小學校比南部新城區以及遠郊區有更高密度的分布，這與城市早期的開發定位以及城市的發展歷史有著密切的關系。

圖2 中小學校空間分布圖

通過GIS軟件計算得到南關區小學學校的最近鄰指數、平均觀測距離和預期平均距離分別為0.615039m、1071.6995m和1742.4895m；南關區中學學校的最近鄰指數、平均觀測距離和預期平均距離分別為0.800847m、1502.8237m和1876.5422m。從距離來看中學的平均觀測距離接近1.8km，相對比小學的平均觀測距離1.7km的學校布點，中學的學校布點較為稀疏。此外，南關區中小學校總體最近鄰指數都小于1，呈現出空間集聚特征。小學學校布點最近鄰指數為0.615039，中學學校布點較高為0.800847，說明前者的集聚程度大于后者，除此之外，相對擴散分布，這也和其數量少有關系。

3.1.2 中小學校緩沖區分析

通過Python爬取長春市南關區823個居住區，并利用GIS軟件進行可視化分析進行圖示分析，從圖中可以看出南關區居住區的空間分布與中小學校的空間分布都存在北部老城區分布密度較高，南部分布密度較低的特征。對長春市南關區小學分別以250m、500m、750m、1000m為緩沖半徑進行分析，得到如下緩沖區分析圖（圖3）。南關區北部小學500m緩沖區內出現重疊情況，主要集中在老城區的市中心的學校，在一定程度上，重疊會帶來教育資源的浪費，學校過于集中會造成城市其他用地減少，同時也會發生交通擁堵、社會犯罪等負面問題。研究范圍內，越向南部的城市外圍其學校分布越稀疏。

圖3 中小學校緩沖區分析圖

在823個居住區中，設置小學學校R=250m的緩沖區，共覆蓋了125個居住區，占全部比例的15%；當R=500m時，共覆蓋了296個居住區，占全部比例的36%；當R=750m時，共覆蓋了410個居住區，占全部比例的50%；當R=1000m時，共覆蓋了484個居住區，占全部比例的59%。意味著484個居住區在附近半徑1000m內有小學可以選擇，但是仍有339個居住區在此范圍內沒有學校可供選擇。

對長春市南關區中學分別以500m、1000m、1500m、2000m為緩沖半徑進行分析，得到緩沖區分析圖。

在823個居住區中，設置中學學校R=500m的緩沖區，共覆蓋了222個居住區，占全部比例的27%；當R=1000m時，共覆蓋了535個居住區，占全部比例的65%；當R=1500m時，共覆蓋了694個居住區，占全部比例的84%；當R=2000m時，共覆蓋了783個居住區，占全部比例的95%。意味著783個居住區在附近半徑2000m內有中學可以選擇，但是仍有40個居住區在此范圍內沒有學校可供選擇。

3.2 住宅區——就學分布特征

3.2.1 周邊住區的房價

近年來，隨著人民生活水平的提高，人們更加注重居住環境、職住平衡、子女教育、交通、商業以及醫療等公共服務便捷程度。居住區根據其自身的區位優勢、以及與其相應的配套資源優勢，會形成不同的住宅價格，以供居民個人自主選擇。因此在城市空間上會形成多種不同的空間分布情況。

本文通過房天下、貝殼網等網站獲取南關區城區部分居住區的住宅價格，并通過GIS進行可視化分析[5]。由圖所示（圖4），爬取現有南關區城區居住區房價最低為4865元，最高為23874元；將房價由低到高分為5個等級，分別為4865元～8614元；8614元～10154元；10154元～12306元；12306元～16039元；16039元～23874元。其中房價在4865元～8614元區間的主要分布在長春街道、新春街道、自強街道、南嶺街道、鴻城街道以及永興街道，此價格區間居住區在南關區城區整體的分布較為均勻，較多分布在北部以及東北部；房價在8614元～10154元區間的主要分布在長通街道、新春街道、自強街道、桃源街道、全安街道、民康街道、曙光街道、永吉街道、南嶺街道、鴻城街道以及凈月街道，此價格區間居住區較多分布在南關區城區北部，東北地區零散分布；房價在10154元～12306元區間的主要分布在長通街道、南嶺街道、鴻城街道、明珠街道、凈月街道、永興街道、幸福鄉，此價格區間居住區較多分布在南關區城區西北側，東北地區也有零散分布；房價在12306元～16039元區間的主要分布在鴻城街道、明珠街道、凈月街道、永興街道、幸福鄉北側零散分布，此價格區間居住區整體分布較為均勻且分散，主要在南關區南側分布；房價在16039元～23874元區間的主要分布在曙光街道、南嶺街道、明珠街道、凈月街道，此價格區間居住區在南關區整體分布較少。

圖4 南關區居住區價格分布圖

南關區初中排名 表1

南關區小學排名 表2

本文通過我要搜學網網站提供的南關區中小學校的相關排名（表1、表2），結合家長的訪談獲取到南關區小學學校以及初中學校的最終的綜合排名和人氣排名，結合居住區房價分析當前五所小學，長春市南關區明珠小學周邊房價主要為10154元～12306元、12306元～16039元這兩個價格區間；長春市第一實驗中海小學周邊房價主要為8614元～10154元、10154元～12306元、16039元～23874元這三個價格區間；長春市樹勛小學周邊的房價主要為8614元～10154元、12306元～16039元、16039元～23874元這三個價格區間；長春市第二實驗小學周邊的房價主要為4865元～8614元、8614元～10154元、10154元～12306元這三個價格區間；長春市南關區西五小學周邊房價主要為4865元～8614元這一價格區間。結合學校周邊房價，從整體的價格區間來看，南關區小學人氣排名靠前的學校周邊相應的居住區房價也相對較高。

結合居住區房價分析當前五所初中，其中：吉大附中初中部、長春市一零三中學、長春市五十六中學的周邊房價主要在8614元～10154元這一價格區間；長春市實驗中學周邊房價主要在4586元～8614元、12306～16039元這兩個價格區間；長春市九十八中學周邊房價主要在4586元～8614元、8614元～10154元這兩個價格區間。整體來看，南關區中學周邊房價的差別并沒有很大。

3.2.2 交通便利程度

本文的研究范圍主要涉及南關區的道路網，結合學校實際分布情況，將道路網的車行速度設置為60km/h，計算居民點到學校的可達性，由圖可以看出小學與中學的空間可達性分布情況（圖5）。以居民點作為需求中心，學校點作為供給中心，整體來看，西北部老城區學校的空間可達性比南部學校好。主要原因是在城市郊區化發展的過程中，房地產開發速度較快，學校建設相對滯后，未能適應相應的需求。其中，玉潭鎮、新立城鎮、新湖鎮可達性最差，這是由于所在區域學校以及路網分布較少。從而導致可達性較差的現象。學校分布不平衡不充分的問題，會導致學生就學困難，難以保證教育資源的合理化與公平化[6]。

圖5 中小學校空間可達性分布

4 結論與對策

4.1 結論

通過GIS平臺，以南關區中小學校為研究對象，采用緩沖區服務半徑分析、結合學校周邊房價、計算可達性分析，得出了南關區中小學校的空間布局特征與存在的問題，得出以下幾個結論。

①學校空間分布不均衡。隨著城市經濟的快速發展，城區的面積在不斷地擴張，城市人口的快速增長，導致中小學校空間分布不均衡，老城區中小學校分布過于集中，較新城區分布更密集。

②教育資源數量少且過于集中，難以實現教育公平。從中小學校空間分布數量特征分析結果可以得出，南關區的中小學校整體呈現空間集聚特征，造成了中小學學生在人均教育資源分配上的失衡，產生不公平現象。

③教育設施與居住區建設的不同步。城市的快速發展，在不斷推進舊城更新，新開發建設居住小區的同時，中小學學校的配套建設并沒有得到同步，打破了原有學校規模與學區人口的平衡。

④學校“熱”對房價的影響。根據學校的綜合排名和人氣排名，結合周邊居住區房價得出，小學的人氣排名與其周邊居住區的價格成正比，人氣越高居住區的價格相對也越高。

4.2 對策

①隨著城市居住空間和獨生子女家庭的增加，適當歸并、遷移或拆解較密集的小學，提升小學的教學質量。南關區北部老城區小學可以進行適當地調整，避免教育資源的浪費[7]。

②結合周邊的人口、現有學校、居住區等條件，適當增設小學，減輕交通壓力。在部分居住區周邊學校輻射不到的情況下，應當考慮適當增設學校。

③對于舊城改造、房地產的開發，相關的政府部門可以增加干預力度，鼓勵開發商、個人參與到教育設施的建設，嚴格把控相關配套設施的配置標準。

④嚴格把控教育對房價的影響。對于排名人氣較高的學校，保持現有的教育質量與教育水平，同時加大對其他的學校的扶持力度，提升其辦學能力與水平，降低學校間的教育質量差距。