青島市東岸城區小學教育資源空間布局研究

禚保玲，張志敏，王 振

(青島市城市規劃設計研究院，青島 266033)

2017年10月18日習近平總書記在中國共產黨第十九次全國代表大會上提出“努力讓每個孩子都能享有公平而有質量的教育”。保障適齡就學人口就近入學是政府的法定責任，也是基本公共服務的重要內容。目前國內對教育資源評估多以服務半徑作為基本準則，主要評價建設數量及布局合理性，而對于具體建設位置和規模卻無進一步的細化。一方面部分地區盲目追求全覆蓋的均等化，忽略了必要的規模以及居民需求傾向，導致了基礎教育資源建設不必要的浪費；另一方面，在中國城鎮化推進的進程中，大批農村人口流向城鎮，基礎教育供給不均等、資源配置失衡等問題逐漸顯現，教育資源合理配置問題引發了學界的普遍關注。朱立珍、湯鵬飛等分別采用最近距離模型、潛能模型方法，對村鎮小學空間可達進行評價分析，評價農村居民聚落點和鄉鎮的小學空間可達性[1-2]。陸天琪、劉瀟、鄭楚楚、李著等從學校網點分布、教育資源質量、空間要素關聯分析等方面，研究城市地區獲得教育資源便捷和缺乏的地點，為進一步合理劃分學區和優化配置教育資源提供支持[3-6]。

目前關于青島市教育資源空間布局的研究較為鮮見。本文以青島市東岸城區小學教育資源為例，采用核密度分析、指標信息熵模型以及基于泰森多邊形改進的學區劃分模型等方法，將小學教育資源布局與人口疊加分析，對小學教育資源與人口的耦合程度、空間可達性進行定量分析。根據分析結果，揭示當前青島市東岸城區小學教育資源空間配置合理性及問題所在，以期為小學教育資源空間布局優化提供依據，為決策部門提供參考。

1 研究區域及數據來源

1.1 研究范圍

本文研究范圍為青島市東岸城區，包括青島市市南區、市北區、李滄區、嶗山區4個行政區劃，總面積589 km2，人口374萬人，共有162所小學，其中市南區27所，市北區68所，李滄區37所，嶗山區30所。

1.2 研究數據

本文研究數據主要包括小學教育資源數據、人口數據、城市道路網數據。

1.2.1 小學教育資源數據

通過青島政務網，獲取目前青島市東岸城區小學名單、地址、班級數等信息，根據小學地理位置的文字描述，利用Python語言編寫程序，調用百度地圖應用程序接口(Application Programming Interface，API)，批量獲取小學經緯度坐標，并根據小學名稱，將小學所屬行政區、占地用地面積、總建筑面積、班數、專職教師數、教師職稱等屬性通過字段連接，與小學地理文件相匹配，得到滿足后續分析要求的小學地理文件。

1.2.2 人口數據

在大數據的發展浪潮下，百度地圖擁有強大的位置定位能力，平均每天響應超過800億次位置定位需求，市場占有率可達70%。依靠百度基于位置服務(Location Based Service，LBS)獲取的人口數據具有動態、連續、易識別等特征，文章選取百度LBS數據作為人口數據的主要來源。

1.2.3 道路網數據

基于百度地圖國道、省道、城市道路、市區雜路等數據，進行道路空間矢量化配準，并根據拓撲規則檢查修改空間位置有誤的要素，利用ArcCatatlog構建道路網絡數據集，設置道路通行阻抗為距離。考慮到居民上學不會選擇高速公路和快速路作為就學出行通道，二者均不在研究范圍內。

1.3 研究方法

1.3.1 核密度分析

核密度分析是通過創建連續圖層代表設施分布的密度值，相比于其他密度分析方法，其優勢是落入搜索區的點具有不同的權重，越靠近搜索中心的點，被賦予的權重越大，越遠離搜索中心的點，權重越小，計算結果分布較平滑，其計算公式為[7]

(1)

式中：fn為核密度指數；K為核函數；h為搜索半徑；n為搜索半徑范圍內的樣點個數；(x-xi)為估計點x到樣本點xi的距離。

1.3.2 基于泰森多邊形改進的學區劃分模型

學區制度是義務教育均衡發展體制和機制創新的實踐模式之一，是小學實行分片劃區管理的制度，而現實生活中學區劃分逐年變更、范圍難以連點成片、信息公開滯后等問題給數據分析帶來了挑戰。本文基于就近入學的學區劃分原則，應用泰森多邊形“內部均有一個離散點且內部其他點到相應離散點的距離最近”的特點劃分理論泰森多邊形學區。這樣劃分的學區，每一個居民點到達對應學校的距離均最近，不存在服務盲區，也不存在一個居民點被劃入多學區的情況。同時考慮目前青島市學生不許跨行政區就學的現實問題，在計算時，當一所學校的泰森多邊形超過所在行政區邊界時，分割該區域至行政區邊界，多余部分則劃入其他行政區，以保證每個學校泰森多邊形全部位于所屬行政區內部。

1.3.3 指標信息熵模型

信息熵，即信息中排除了冗余后的平均信息量。本文用來計算小學教育資源評價指標體系權重，計算過程如下：

首先將各項指標進行無量綱化處理：

(2)

式中：Yjt為計算第j個學校的第t項指標無綱量化后結果；Xjt為第j所小學第t項指標；j=1，2，…，m，為m個學校；t=1，2，…，l，為l個指標。

計算各項指標信息熵：

(3)

式中：et為第t項指標的信息熵。

則各項指標的權重為

(4)

式中：qt為第t項指標的權重。

2 小學教育資源空間布局

2.1 小學教育資源數量分布

運用核密度法分析東岸城區小學教育資源的分布現狀(圖1)，發現由于資金投入力度和歷史發展等諸多因素，青島市東岸城區教育資源配置呈現“西多東少，南多北少”的空間分布特征，市南區，市北區，李滄中心區小學教育資源分布較為密集，李滄東部和嶗山區小學教育資源分布稀疏。

圖1 青島市東岸城區小學教育資源分布

進一步將小學教育資源與人口做空間疊加(圖2)，結果顯示目前小學教育資源的整體空間布局跟人口耦合程度較高，即主要分布在人口密集區域，且人口越密集的區域，小學教育資源數量也較多，而在嶗山、李滄東部、環膠州灣濱海歡樂城一帶、八大關等區域人口分布稀疏，小學數量較少。按照行政區統計各區人口占比和學校數量占比，總體吻合度較高，均在±1%之內。小學教育資源數量在各行政區分布，與適齡就學人口分布達到平衡。

圖 2 青島市東岸城區小學教育資源核密度與人口空間分布示意

2.2 小學教育資源質量分布

值得注意的是不同學校占地規模、師資力量、學校容量差別較大。教育資源本身的差異性決定了對于小學資源的分析不能僅限于學校的數量，還要從質量方面進行探討。因此本文綜合考慮數據的準確性、可獲取性和科學性，選擇師資力量、學校容量2個大類6個指標構建小學質量評價體系，利用指標信息熵模型測算各類指標權重(表1)，最終確定小學質量(圖3)計算公式為： 0.16949x1+0.17031x2+0.16476x3+0.16554x4+0.16474x5+0.16515x6。

表1 小學質量評價指標及權重

圖3 青島市小學質量打分空間分布

根據小學質量打分結果，計算各行政區人均教育資源得分情況(圖4)。結果顯示各區人均教育資源呈極不均衡特征。市南區人均教育資源得分達80.4分，是東岸城區人均教育質量得分最高區域，且遠高于其他區域。這主要是由于市南區具有自身天然優勢，自建置以來一直是青島市政治、文化、金融的中心，教育資源配套相對成熟。李滄區人均教育資源得分第二，為68.6分，市北區第三，得分59.3分，嶗山區最低，為53.6分。

圖4 青島市行政區人均教育資源得分情況

2.3 小學教育資源空間可達性

小學教育資源數量和質量的分布，更多的是關注其總體供需情況，資源空間可達性是評價資源使用便利度的一個重要指標，可以直觀反映教育資源空間布局形態。我國《城市居住區規劃設計標準》(GB 50180—2018)(下文簡稱《標準》)規定小學的服務半徑不宜大于500 m，而實際在學校分布稀疏區域，或者學校周邊路網不完善區域，必然有一部分適齡就學人口需要步行更遠距離到達學校。因此本文引入空間可達性指標Ft，通過計算《標準》規定范圍內實際可達人口與該學校學區服務人口比值定量評價小學空間可達性。傳統測算小學服務范圍通常以學校為圓心，以距離閾值為半徑向外畫圓，這種分析方法簡單直接，但忽略了重要的城市交通網絡因素，分析結果精準性有待提升。基于此，本文采用ArcGIS軟件中的網絡分析法，以步行為主要交通方式，以道路網為基礎數據，計算多邊形服務區(圖5)。

圖5 青島市東岸城區小學可達范圍分析結果

定義小學空間可達性為Ft：

Ft=Gt/Wt

(5)

式中：Gt為第t所學校可達范圍內人口的數量；Wt為第t所學校對應學區范圍內人口的數量。

該項指標計算結果越大，表示學區范圍內步行500 m范圍即可享受教育設施的人群比例越高，即代表空間可達性越好。

根據小學空間可達性的大小，將青島東岸城區小學空間可達性水平劃分為5個層次(圖6)，分別是：優秀(≥1)、良好(0.7～1)、一般(0.3～0.7)、差(0.3～0.1)、較差(<0.1)。通過分析可知，優秀的學校共有18所，占比11%，其中市南區6所，市北區10所，李滄區2所(表2)。這些學校大多位于青島市比較成熟的老居住區，路網完善，交通便利，學校資源分布密集。

圖 6 青島市東岸城區小學可達性空間分布

表2 空間可達性優秀的學校

空間可達性較差的學校共有22所，占比14%，其中有14所位于嶗山區，這主要是由于嶗山區山體眾多，交通相對不便，且學校分布稀疏所致。可達性處于一般水平以上的學校最多，為93所，共占57%，呈現倒“T”字形分布于東岸城區，具有連片趨勢。

定義各行政區小學空間可達性為Jt：

Jt=Kt/Lt

(6)

式中：Kt為行政區t的可達性一般及以上的學校總量；Lt為行政區t所包含學校總量。

市南區可達性最高，達到96%，市北區次之，達到86%，李滄區達到54%，嶗山區可達性最低，僅為11%。由此可以判斷整體上市南區、市北區小學選址相對較為合理，李滄和嶗山區在小學選址上有較大提升空間。

3 結論

本文通過核密度分析、指標信息熵模型、基于泰森多邊形改進的學區劃分模型等方法，對青島市東岸城區小學教育資源數量、質量、可達性進行遞進分析，得出如下結論：

1) 小學教育資源數量空間分布相對均衡，學校數量與區域人口正相關，但質量空間分布不均，市南區優勢明顯，李滄區和市北區其次，嶗山區最低，未來應重點關注優質教育資源均衡布局問題。

2) 小學教育資源空間可達性各行政區間差異較大，市南區由于學校密、路網成熟可達性最高，市北區次之，李滄區第三，嶗山區最差。對于教育資源可達性差的區域，結合用地情況，適當增加教育設施，填補教育資源服務盲區。

本文綜合考慮學校容量、師資力量等情況，引入網絡分析改善原有以半徑繪制服務范圍，對分析結果的準確性具有一定改進。但限于現階段數據條件，仍存在問題，在計算學校質量時只是引入了學校容量、師資力量等主要指標，對于學校的排名、升學率等指標未做考慮，忽略現實生活中家長為孩子擇優選校的情況；在計算可達性時，簡化交通方式，僅以步行作為出行方式，簡化實際中校車和家長接送情況，因此本文分析結果具有一定局限性。