(西華師范大學 國土資源學院,四川 南充 637009)

西部輕工業(yè)城市中學空間布局研究
——以四川省南充市為例

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

教育資源的均衡配置一直是學術界關注的熱點話題。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地調查獲取初級中學和高級中學地理位置，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學?？臻g布局特征。結果表明:①南充市各區(qū)、縣內存在明顯的聚集現象;②中學學校整體表現為聚集分布,且有一個明顯的教育凝聚核心(市轄區(qū)的交匯點);③東部和西北部中學教育資源存在零散分布現象。結合統計學知識與其他影響因素進行分析,發(fā)現學?？臻g格局和交通因素、人口分布、經濟發(fā)展等方面緊密相關。該研究以期為未來完善城市內部結構、建設城市交通路網和學校建設提供可行性參考。

教育資源配置;空間結構;核密度;樣方分析

為了加快社會現代化進程和經濟、政治、文化建設,我國提出了“優(yōu)先發(fā)展教育,建設人力資源強國”的戰(zhàn)略部署[1,2]。為了進一步實現普及教育、公平教育、優(yōu)質教育、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費投入[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,學者就教育公平的問題提出了制度安排,認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)域經濟,從而加快現代化建設的進程[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、教育資源進行了研究,定性和定量分析結果表明,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(GIS)是用來獲取、管理、分析、模擬和展示空間相關信息的計算機系統[11,12]。20世紀70—80年代,GIS開始用于資源評價探索工作。例如，苗紅等學者使用GIS研究了“非遺”旅游資源空間結構,為非物質文化遺產保護和發(fā)展規(guī)劃提供了重要借鑒[13]。GIS還被廣泛應用于空間分布研究。例如，高鵬等學者基于ArcGIS軟件平臺,結合空間自相關、區(qū)位熵等方法分析了遼寧省的產業(yè)結構空間格局[14];李功等學者運用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];曹玉紅等學者運用區(qū)位熵、熱點分析、鄰近性指數等方法研究了上海市工業(yè)空間的格局[16];戴學軍等學者運用測算與分析空間關聯分形維數的方法對景區(qū)進行了空間結構的研究[17];匡文慧等學者運用ArcGIS的空間分析工具,分析和評價了人口分布、城市格局等現狀[18,19]。GIS技術也被用于教育資源分布的研究中。例如，孔云峰、盧曉旭等學者利用GIS中網絡分析、疊置分析、密度分析、調查統計等空間分析方法研究學校生源地的分布規(guī)律[20,21];謝婷婷等學者構建了空間分布公平指數模型,研究了教育資源配置的空間結構和公平性程度[22];張霄兵通過對人口空間分布、可達性、學校容量、用地性質等相關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[23];孔云峰等利用比例模型、最近距離模型、機會積累模型、重力模型和改進重力模型等多種模型研究了學校分布與人口分布之間的關系[24]。這些相關研究確定了教育資源配置研究的重要性。

西部教育發(fā)展是我國教育界關注的重點[3,25,26],知識和人才匱乏嚴重地阻滯了西部開發(fā)戰(zhàn)略的推進速度,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，南充市基礎教育規(guī)模和高校數量現居四川省第二位。本文以南充市中學為研究對象,采用核密度和樣方分析研究方法,結合南充市現有的人口數量和高速道路分布,從空間上分析了南充市中學的布局特征,進一步解釋了學校格局形成的原因,為未來南充市城市建設、教育規(guī)模擴張和交通路網建設等方面提供了可行性參考。

1 數據來源與處理

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,總人口約760萬人[27]。

南充市教育初步形成了大學、中學、小學、幼兒教育相互銜接,普教、職教、成教、幼教協調發(fā)展,政府辦學和社會力量辦學相互促進的辦學體系?！敖逃齼?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)模擴大,學校數量急劇增多,基礎教育和學前教育增速最快。這一發(fā)展現狀使南充市教育成為我國西部教育的重點發(fā)展對象。

1.2 數據來源與處理

本次研究以南充市中學學校為研究對象,通過地圖矢量化和實地調查的方法,基于ArcGIS平臺,獲取了南充市內初級中學和高級中學兩類學校的點狀數據和高速公路的線狀數據,見圖1(見封三)。本文的其他數據(人口數量)來源于2014年的《四川省統計年鑒》、南充市教育局發(fā)布的信息統計,見表1。

表1 南充市各區(qū)縣人口與學校數量統計

2 研究方法

2.1 核密度測算

密度分析通過離散點或線狀數據進行內插[11]。樣本數據經過內插,在特定大小的窗口內搜索鄰近樣本,落入搜索區(qū)的樣本會被賦予不同的權重值。越鄰近的樣本被賦予的權重值越大；反之，權重值越小[17]。

密度分析(Kernel Density Estimation,KDE)根據插值原理不同,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或線的密度進行評估[29]，通常使用Rosenblatt-Parzen核估[30]:

(1)

根據不同的帶寬進行搜索,獲取不同尺度的學校分布密度圖,它體現的宏觀性不同。本文分別選擇4km、10km、15km作為搜索帶寬,體現了南充市及區(qū)縣學校的分布特點,使學?？臻g分布格局初步實現了可視化。

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系[31]。樣方分析(Quadrat Analysis,QA)是研究空間點模型最常用的方法,它通過點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、方向、大小、采樣的方式等,這些因素都會影響點的觀測頻次和分布[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出樣本的分布特點。Taylor認為，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表示樣本的數量。利用方差—均值比定義的聚集性指數ICS(Index of Cluster Size)判斷點分布的類型,ICS定義為[32]:

(3)

3 結果分析

教育資源配置在研究中體現于學校的空間分布格局，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學?？臻g格局進行了分析。

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)內樣本的集聚程度,是一種空間平滑方法[29]。在ArcGIS中,經過地圖矢量化得到南充市中學學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點狀數據進行核密度分析,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,隨著移動窗口半徑的逐漸增大,學校的聚集性表現得更加明顯。當移動窗口為15km時,核密度分析的結果表明:整個南充市中學最密集的地區(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)的學校聚集程度分為三個等級:第一級是南充市市轄區(qū),經統計距離集聚中心9km的范圍內共有28所學校。第二級為閬中市、儀隴縣、南部縣、營山縣,閬中市內距離集聚中心8km的范圍內有10所學校，儀隴縣內距離集聚中心7km的范圍內有7所學校，南部縣內距離集聚中心6km的范圍內有7所學校，營山縣內距離集聚中心6km的范圍內有6所學校。第三級為蓬安縣和西充縣,蓬安縣內也存在集聚中心,但是相對于一級、二級集聚中心的聚集效果不明顯;西充縣并沒有呈現出明顯的集聚中心,而是沿著高速公路呈現微弱的帶狀分布,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),中學數量上偏少,空間格局分布零散;而在南充市南部、北部,學校數量居多,尤其南部最為聚集,整體上表明南充市中學是呈縱向發(fā)展的。結合南充市路網矢量圖并使用疊置分析其結果表明：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,進一步說明交通因素對學校分布的空間結構具有重要影響。此外,學校和公路分布現狀表明南充市中學空間分布的聚集性在一定程度上與公路分布呈正相關。在公路匯集較多的區(qū)域,如在南充市市轄區(qū),學校的數量最多、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,學校數量較少、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[34,35]，本文使用樣方分析研究南充市中學的空間分布特征。當樣本數量增多,研究的樣本格局的分析結果會越穩(wěn)定[32]。據2014年《四川省統計年鑒》,南充市總面積達到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,樣本數量為選取學校的總數量。在ArcGIS分析軟件中,運用Hawths Analysis Tools進行正方形樣方格網創(chuàng)建,選取的樣方格網邊長為1.1km(圖3，見封三)，經過統計,每個格網中分布的學校數量見圖4(封三)。

3.3 影響因素分析

人口因素:據2014年的《四川省統計年鑒》,南充市各區(qū)人口數量(常住人口)、初級中學、高等中學數量統計見表1。根據南充市各區(qū)人口所占比例與中學所占比例(圖5),發(fā)現南部縣人口占總人口達到17%,對應的學?？偘俜直葹?5%,人口和學校的占比都是南充市最大的;蓬安縣和西充縣的學校和人口占比處于8%—9%左右。分析圖5發(fā)現,南充市學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%,但學校占比卻高達14%,這是由于經濟、文化、歷史、交通等因素的影響所致。

圖5 南充市各區(qū)縣學校、人口百分比

總體來說,南充人口分布結構和學校分布結構存在一定的相關性。從學校生源來講,這是符合現實規(guī)律的,生源越多,需求的學校必然也會增多,因此一個地區(qū)的教育規(guī)模與當地人口數量息息相關。

經濟發(fā)展因素:經濟繁榮可以帶動區(qū)域多方面發(fā)展,經濟結構影響了產業(yè)結構、人口結構。南充市市轄區(qū)(順慶區(qū)、嘉陵區(qū)、高坪區(qū))是經濟發(fā)展最繁榮的地帶,盡管人口的占比不高,但學校占比表現突出,占比最高達到14%。順慶區(qū)是南充市教育的核心區(qū)域,經濟繁榮使該地區(qū)的教育質量和教育設施更加完善,吸引了更多遠距離的學生生源,促進了學校數量增多,同時學校和學生的增多也拉動了當地經濟發(fā)展,兩者是相互影響和相互促進的。因此,學校分布不但受人口因素的影響,而且與區(qū)域的經濟繁榮程度有著緊密的聯系,這也是城市中心價值取向的有效體現。

交通因素:城市交通結構對城市的各方面有著顯著的影響。從圖1可見,南充市公路交通網的不均衡分布與教育資源配置有一定的關系。在南充市聚集程度最明顯的市轄區(qū),匯集了數條道路,而在南充市的東部和西北部，公路的數量較少。結合核密度(圖2)的對比分析發(fā)現,在交通網密集的地區(qū),學校分布同樣具有明顯的聚集現象,南充市市轄區(qū)表現得最為明顯。本文對市轄區(qū)的交通與學校分布進行了進一步細化提取,見圖6(見封三)。

通過圖6可見,道路交通對學校分布具有決定性影響。學?？蛇_性是影響學校生源的重要條件,而交通網是可達性的具體體現,交通便利可以方便學生就學,從而為學校帶來更多的生源,帶動當地教育發(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 結論與討論

目前,我國的教育資源分配一直是一個熱點話題。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)經濟發(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]。

基于南充市中學的空間位置,采用核密度分析和樣方分析兩種方法進行研究。結果表明：南充市中學整體空間分布表現為聚集分布,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)縣尺度的中學研究,其空間分布表現為有明顯的聚集中心,但各區(qū)縣的聚集程度不一致。本文結合人口數量、經濟發(fā)展、道路交通網,從空間分布和數量上分析這些因素與學校分布格局的關系,發(fā)現人口數量、經濟發(fā)展、道路交通網在一定程度上影響著學校分布。

本文對學?？臻g分布進行了點格局研究,更多地反映了南充市中學整體分布格局和學校在各個行政區(qū)的聚集程度。其中,營山縣與儀隴縣的人口占比較高,但相對的學校數量占比較低,因此在未來城市建設中,營山縣東部、儀隴縣西北部可適當增加交通網,方便學生就學。此外,為了平衡生源與學校數量之間的關系,可以在營山縣和儀隴縣適當新建學校,以利于教育資源配置的公平發(fā)展。市轄區(qū)的學校聚集分布現狀與其經濟、交通等方面具有密切關系。為了避免“擇校熱”問題的出現,應加大對非市轄區(qū)學校的教學設備、師資力量、教學環(huán)境等方面的投入,讓學生有更多的選擇。在地形、資源、經費等方面允許的條件下,可以通過新建學校拉動該地區(qū)經濟發(fā)展,從而更好地實現四川省縣域義務教育均衡發(fā)展。在進一步推進“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量,是西部經濟社會實現協調、可持續(xù)發(fā)展，進而推進我國整個經濟社會協調與持續(xù)發(fā)展的關鍵[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復雜的系統工程,經濟、文化、地理、歷史等多方面因素都會影響其研究結果。本文缺乏定量描述學校分布格局和學校之間的分布關系,缺乏更加完善的交通路網、人口數量等數據,因此還需要不斷地進行多學科、多角度的研究,才能有效地揭示出內在規(guī)律,更好地促進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

國家自然科學基金項目(編號:41101348);綿陽師范學院生態(tài)安全與保護四川省重點實驗室開放基金項目(編號:ESP1606);四川省教育廳自然科學重點項目(編號;2016ZA0168);西華師范大學基本科研業(yè)務費專項資金資助項目(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字地形分析。

羅明良(1978-),男,河南省信陽人,教授,主要從事數字地形分析。