孫建華

(杭州市規(guī)劃和自然資源調(diào)查監(jiān)測中心，浙江 杭州 310012)

1 引 言

優(yōu)先發(fā)展教育，不斷深化教育供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，消除基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的短板和薄弱環(huán)節(jié)，是城市規(guī)劃工作的一項重要內(nèi)容?！逗贾菔谐鞘幸?guī)劃公共服務(wù)設(shè)施基本配套規(guī)劃(修訂)》中指出基礎(chǔ)教育設(shè)施應(yīng)按其服務(wù)范圍均勻布置、就近入學(xué)。逐步形成更加公平、更高質(zhì)量、更為多樣的現(xiàn)代基礎(chǔ)教育服務(wù)體系，加快實現(xiàn)教育現(xiàn)代化。

在此背景下，以地理國情數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)并結(jié)合交通數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)，構(gòu)建教育資源供給綜合分析模型，識別當(dāng)前學(xué)區(qū)劃分下亟待改善區(qū)域，揭示當(dāng)前教育資源供給與空間配置存在的問題，并以“辦好家門口的每一所學(xué)校為目標(biāo)”，對未來中小學(xué)學(xué)區(qū)規(guī)劃進行優(yōu)化選址，旨在為政府規(guī)劃研究和編制工作提供科學(xué)參考，推進市域優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)教育資源共建共享，優(yōu)化資源配置，擴大優(yōu)質(zhì)教育供給，提高教育公共服務(wù)均等化水平與能力。以杭州市西湖區(qū)為例，本文將闡述基于GIS空間分析優(yōu)化小學(xué)教育設(shè)施的方法。在研究過程中所采用的數(shù)據(jù)源主要有：2018年學(xué)區(qū)劃分圖、2017年街道圖、2016年社區(qū)圖、2018年分區(qū)規(guī)劃和控規(guī)數(shù)據(jù)、2017年12月人口數(shù)據(jù)、2017年地理國情數(shù)據(jù)、2017年地理空間框架道路面和中心線數(shù)據(jù)。

2 小學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 小學(xué)教育設(shè)施總體情況的空間分析

主要分析指標(biāo)是單個學(xué)生在西湖區(qū)內(nèi)占有空間面積、街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))占全區(qū)面積比例和占有教育資源的比例?，F(xiàn)將該行政區(qū)現(xiàn)有49所小學(xué)空間分布，街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))行政區(qū)域面，結(jié)合各學(xué)校可就學(xué)規(guī)模進行空間分析(圖1)，現(xiàn)狀教育設(shè)施分布呈現(xiàn)以下幾個特點：①數(shù)量偏少，供需矛盾突出。小學(xué)生人均用地面積為 15.6 m2，遠(yuǎn)低于《杭州市城市規(guī)劃公共服務(wù)設(shè)施基本配套規(guī)定(修訂)》規(guī)定的最低面積(19.15 m2)。②空間分布不均，教育資源分布過于集中。主要集中在翠苑街道、古蕩街道中部和文新街道北部地區(qū)，其中這3個街道的面積占全區(qū)5%，但學(xué)校數(shù)量占全區(qū)30%。

圖1 西湖區(qū)小學(xué)教育設(shè)施現(xiàn)狀分布

2.2 空間可達(dá)性分析

基于交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)及政府規(guī)范下的學(xué)區(qū)規(guī)劃，一是根據(jù)路網(wǎng)計算各居住小區(qū)到其對應(yīng)學(xué)校路徑距離按每分鐘40步、步距 0.4 m折算的步行時間，按5個可達(dá)時間段制作分布圖，紅色線為 5 min內(nèi)可達(dá)，綠色線 30 min以上可達(dá)(如圖2所示)。二是制作各學(xué)校的 500 m覆蓋范圍，粉紅圖斑為可達(dá)覆蓋范圍，綠色圖斑為 500 m可達(dá)未覆蓋圖斑(如圖3所示)。分析表明，中部地區(qū)街道小學(xué) 500 m服務(wù)小區(qū)多，但整體就學(xué)可達(dá)性弱，規(guī)劃有待優(yōu)化。79%的小區(qū)(農(nóng)居)斑塊位于國家規(guī)定的 500 m小學(xué)服務(wù)范圍外。

圖2 基于學(xué)區(qū)的各小區(qū)到對口小學(xué)的步行可達(dá)時間 圖3 基于規(guī)范學(xué)區(qū)的小學(xué)500 m覆蓋范圍

從2.1和2.2的空間分析結(jié)果中可以看出，除了翠苑街道、古蕩街道中部和文新街道的小學(xué)教學(xué)資源配置達(dá)到規(guī)定的要求，其余區(qū)域各項指標(biāo)均未達(dá)到要求，并呈現(xiàn)以下不利特征：①街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))區(qū)域面積較小的為該區(qū)的中心城區(qū)，離中心城區(qū)越遠(yuǎn)，人均教育資源越低；②離中心城區(qū)越遠(yuǎn)的區(qū)域，步行到達(dá)學(xué)校的距離越遠(yuǎn)；③大部分住宅小區(qū)離學(xué)校超過 500 m距離。

3 利用GIS技術(shù)進行學(xué)區(qū)優(yōu)化

要消除學(xué)校資源配置上的不利特征，利用GIS空間分析能力，綜合考慮學(xué)校區(qū)位、教師資源配置情況(學(xué)校綜合優(yōu)勢度)以及考慮教育設(shè)施的最大容納量與實際需求入學(xué)人數(shù)的關(guān)系，本文引入“最短路徑入學(xué)”和“均衡師生比”的學(xué)區(qū)優(yōu)化方法(如圖4所示)。

圖4 學(xué)區(qū)優(yōu)化方法

“均衡師生比”就是將潛在的不均衡性應(yīng)當(dāng)通過合理的學(xué)區(qū)劃分得到補償以達(dá)到各學(xué)校師資水平的平衡發(fā)展。在優(yōu)化方法中，優(yōu)先將較好的教育資源按照空間關(guān)系配置給鄰近的小區(qū)，當(dāng)學(xué)校的最大學(xué)生數(shù)達(dá)到上限時，將未被分配學(xué)校的小區(qū)按照空間位置可達(dá)距離的優(yōu)先級劃定給其他學(xué)校。研究中考慮將較好的學(xué)校分配給距離最近的小區(qū)，當(dāng)學(xué)校的最大學(xué)生數(shù)達(dá)到上限時便不在為這所學(xué)校分配對應(yīng)的小區(qū)，當(dāng)所有學(xué)校都已經(jīng)達(dá)到最大學(xué)生容納量時，對于此時仍未被分配學(xué)校的小區(qū)考慮就近就學(xué)。為了實現(xiàn)上述過程，并設(shè)計算法流程如下：

step1：置小學(xué)小區(qū)表中的選擇列為0；小學(xué)表中的現(xiàn)有學(xué)生數(shù)為0，是否達(dá)到最大學(xué)生數(shù)為0；小區(qū)表中的選擇列為0；建立新的小學(xué)小區(qū)表；

step2：按關(guān)聯(lián)得分的降序排列小學(xué)小區(qū)表；

step3：判斷小學(xué)表“是否達(dá)到最大學(xué)生數(shù)”列中是否包含標(biāo)記為0的列，如果有則找出小學(xué)小區(qū)表中第一個選擇列不為1的列，得到小學(xué)編號和小區(qū)編號，標(biāo)記該行的選擇項為1。反之轉(zhuǎn)step7；

step4：在小學(xué)表中找到step3中小學(xué)編號對應(yīng)的行，在小區(qū)表中找到step3中小區(qū)編號對應(yīng)的行，若小學(xué)表目標(biāo)行的“是否達(dá)到最大學(xué)生數(shù)”列的值為1或小區(qū)表目標(biāo)行的“選擇”列的值為1則轉(zhuǎn)step3，否則轉(zhuǎn)step5，并小區(qū)小學(xué)表的對應(yīng)行加入新的小區(qū)小學(xué)表；

step5：置小區(qū)表目標(biāo)行的“選擇”列的值為1，置小學(xué)表“現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)”的值等于當(dāng)前值與小區(qū)表目標(biāo)行“小區(qū)兒童數(shù)”列的值的和；

step6：判斷小學(xué)表目標(biāo)行“現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)”是否超過“最大學(xué)生人數(shù)”，若超過則標(biāo)記該行的“是否達(dá)到最大學(xué)生數(shù)”列為1。轉(zhuǎn)step3；

step7：若小區(qū)表中存在“選擇”列為0的行則轉(zhuǎn)step8，否則算法結(jié)束；

step8：選擇小區(qū)表中第一個“選擇”列標(biāo)記為0的行，得到該行中的小區(qū)編號，在小學(xué)小區(qū)表中找到該編號且距離最近的行，加入新的小區(qū)小學(xué)表，標(biāo)記小區(qū)表的“選擇”列為1，轉(zhuǎn)step7。

區(qū)小學(xué)小區(qū)表(示例) 表1

區(qū)小學(xué)表(示例) 表2

區(qū)小區(qū)表(示例) 表3

經(jīng)過學(xué)區(qū)空間重新配置后，共有437個小區(qū)圖斑(占比44.5%)發(fā)生學(xué)區(qū)變動(如圖5所示)。

圖5 優(yōu)化后小區(qū)學(xué)區(qū)變動情況

通過學(xué)區(qū)覆蓋范圍的優(yōu)化，得出優(yōu)化后的學(xué)區(qū)覆蓋范圍圖斑(如圖7)。

一是從教育資源配置上看均衡性得到了很好的改善(如圖6和圖7所示)，位于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小學(xué)服務(wù)范圍內(nèi)的小區(qū)增加了24個，占比由16.99%增長至19.43%。

圖6 現(xiàn)狀學(xué)區(qū) 圖7 優(yōu)化后學(xué)區(qū)

二是小區(qū)可達(dá)學(xué)校的平均路徑較大縮短(如圖8和圖9所示)，在 500 m服務(wù)范圍內(nèi)服務(wù)學(xué)齡人數(shù)從 5 810人提升到 6 350人，上學(xué)平均距離由 1.72 km縮短至 1.36 km，減少了21%；上學(xué)的最遠(yuǎn)距離由 11.17 km縮短至 7.62 km，減少了31%。

圖8 優(yōu)化前小區(qū)可達(dá)性 圖9 優(yōu)化后小區(qū)可達(dá)性

4 新建學(xué)校的選址分析

通過以上過程實現(xiàn)學(xué)區(qū)的合理劃分，并識別出優(yōu)化學(xué)區(qū)后可達(dá)性仍不能被改善的區(qū)域，將其稱為優(yōu)化盲區(qū)，基于地理空間位置和人口結(jié)構(gòu)均等化思路，結(jié)合粒子群算法及K-means算法，滿足適齡人口入學(xué)需求并消除可達(dá)性盲區(qū)，優(yōu)化得到新建小學(xué)選址建議，結(jié)果建議新增6所學(xué)校，并給出建議的新建順序(如圖10所示)。對比教育部門的學(xué)校規(guī)劃數(shù)據(jù)從圖中可以看出，建議的1號小學(xué)、2號小學(xué)、4號小學(xué)與規(guī)劃基本一致，表明優(yōu)化結(jié)果對學(xué)校資源配置具有均衡作用。

圖10 新增小學(xué)選址

5 小 結(jié)

本文基于GIS空間分析所闡述的研究結(jié)果表明，現(xiàn)狀分析結(jié)果總體上反映了目前教育資源配置上存在的問題，但就學(xué)區(qū)優(yōu)化方面還存在盲區(qū)，根據(jù)學(xué)校教育設(shè)施類型、小區(qū)可達(dá)性和人口差異化需求，從數(shù)量、質(zhì)量、服務(wù)能力和可達(dá)性等多維度測算教育設(shè)施供給的均等化程度得出的綜合分析結(jié)果，對學(xué)區(qū)優(yōu)化和學(xué)校優(yōu)化選址具有一定的參考價值。