李明軒 西北大學附屬中學

中小學是滿足居民基本生活需求的重要城市公共服務設施。面對中心城區(qū)建設用地相對緊張的窘境，如何結(jié)合實際情況合理劃分中小學的服務范圍具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。本文現(xiàn)以某市中心城區(qū)為例，對基于網(wǎng)絡分析的城區(qū)中小學服務區(qū)劃分方法進行演示。

1 研究區(qū)域情況

圖1 中小學現(xiàn)狀

研究區(qū)域位于某市市中心城區(qū)，區(qū)域呈長條狀，南北長約2.2公里，東西寬約0.9公里，是該市城市總體規(guī)劃確定的北部商住組團。研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀用地以居住小區(qū)和商業(yè)設施為主，其中，居住用地占建設用地的比例為37.11%，商業(yè)用地占建設用地的比例為25.93%，公共管理與公共服務設施用地占建設用地的比例為17.48%。研究范圍內(nèi)共有8所中小學，道路情況和居住情況如下（圖1）。

2 研究方法選擇

第一種方法：傳統(tǒng)緩沖區(qū)法，即單純按照國家標準規(guī)定的500m服務半徑劃分學區(qū)。該方法相對粗糙，會造成學區(qū)重疊或無法全覆蓋（圖2（1））。老城區(qū)人口密度高，能夠用于建設中小學的城市建設用地十分緊張，因此，傳統(tǒng)緩沖區(qū)法的實用性不強。

第二種方法：泰森多邊形法，即按照學生住所到學校的最短直線距離劃分中小學的服務范圍，優(yōu)點是無縫銜接，不會產(chǎn)生重疊或縫隙，能夠避免傳統(tǒng)緩沖區(qū)法的缺陷。該方法的缺點在于計算依據(jù)是直線距離，與實際道路存在顯著差異，因此誤差較大（圖2（2））。

第三種方法：網(wǎng)絡分析法，即基于地理信息系統(tǒng)（GIS）建立實際道路網(wǎng)絡模型，按照學生住所到學校的最短實際距離的劃分中小學的服務范圍。與泰森多邊形法相比，網(wǎng)絡分析方法的最大改進在于計算依據(jù)由直線距離變?yōu)閷嶋H距離，優(yōu)點是更加符合實際交通出行狀況，精度更高。網(wǎng)絡分析法的理論探討和實踐應用逐漸增多，技術(shù)路線現(xiàn)在也已經(jīng)相對成熟。本文研究方法采用網(wǎng)絡分析法。

圖2 學校服務區(qū)劃分方法

3 基礎數(shù)據(jù)處理

3.1 道路網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理

在此，首先應該建立網(wǎng)絡分析法需要的基礎網(wǎng)絡。中小學生從住所到學校的出行是依托城市道路系統(tǒng)，出行距離長短是本研究分析的重點問題。建立基礎網(wǎng)絡時應當以現(xiàn)有城市道路作為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)基礎，道路的信息中包含長度屬性。

3.2 學生住所數(shù)據(jù)處理

網(wǎng)絡分析法的數(shù)據(jù)格式必須是點狀要素，但是學生住所數(shù)據(jù)的格式是面狀要素，因此，必須對學生住所數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，變?yōu)辄c狀要素。首先，使用柵格方法平均劃分居住用地，對學生住所進行邏輯抽象。理想狀態(tài)下（即在居住密度一定的情況下），學生數(shù)量和居住面積是成正比的。以50m為邊長把居住用地平均劃分為一定數(shù)量的小柵格（正方形），每個柵格代表一定數(shù)量的學生。這樣，學生住所之間的距離與用地現(xiàn)有住宅之間的距離相近，接近實際情況。其次，將柵格轉(zhuǎn)化為點。點和柵格之間具有一一對應的關(guān)系。經(jīng)過上述兩個步驟后，共計產(chǎn)生面狀柵格和點狀要素兩個圖層，其中，柵格和點的數(shù)量均為829個，一一對應（圖3（1））。

4 計算住所到學校的最短距離

使用GIS網(wǎng)絡分析功能模塊的最近服務設施計算方法，輸入學生住所數(shù)據(jù)點狀要素和學校位置點狀要素，分別計算出每個學生住所數(shù)據(jù)點狀要素對應的中小學，兩者之間的出行距離是最短的。具體數(shù)據(jù)格式是路徑，共計829條，每條路徑包含路徑編號、學生住所數(shù)據(jù)點狀要素及所屬小學編號等屬性數(shù)據(jù)。（圖3（2））

圖3 居住區(qū)劃分及最短路徑計算

5 劃分學校的服務范圍

由于住所數(shù)據(jù)點狀要素編號和居住地塊柵格編號具有一一對應關(guān)系，同時，住所數(shù)據(jù)點狀要素編號與路徑數(shù)據(jù)編號（包含所屬中小學編號）也具有一一對應關(guān)系，因此就可以將居住地塊柵格編號與所屬中小學編號連接起來。

通過屬性查詢計算可得到每個學校服務的居住地塊柵格數(shù)，乘以每個柵格的面積2500平方米（50米*50米）。例如，編號為1的學校對應的柵格數(shù)為154個，服務的居住用地面積385000平方米。如果能夠獲得單位居住用地面積上的學生密度，就可以計算學校的學生規(guī)劃，明確學校的建設標準。

表1 各學校服務區(qū)劃分結(jié)果

6 總結(jié)

通過GIS中的網(wǎng)絡分析法劃分中小學的學區(qū)范圍既可以避免傳統(tǒng)緩沖區(qū)法無法無縫銜接的問題，確保所有區(qū)域照顧到位，又可以避免泰森多邊形法的數(shù)據(jù)失真問題，提高計算精度，具有較強的理論價值和實踐作用，是一種重要的空間技術(shù)方法。實際生活中，商場、醫(yī)院、社區(qū)服務中心、消防站、公園等公共設施和中小學一樣都需要劃分一定的服務范圍，確保使用者與服務設施之間的距離能夠保持在合理的范圍內(nèi)，因此，網(wǎng)絡分析法也可以應用到上述設施的服務范圍劃分上，具有推廣應用的可行性和必要性。