牛 強(qiáng) 張永雄 吳宛嫻 陳 偉 寧 玲 彭 陽 NIU Qiang, ZHANG Yongxiong, WU Wanxian, CHEN Wei, NING Ling, PENG Yang

0 引言

黨的十九大提出“完善公共服務(wù)體系，保障群眾基本生活，不斷滿足人民日益增長的美好生活需要，不斷促進(jìn)社會公平正義，使人民獲得感、幸福感、安全感更加充實、更有保障、更可持續(xù)”。公共服務(wù)設(shè)施的服務(wù)績效對于居民生活水平具有重要的影響，科學(xué)合理地規(guī)劃配置公共服務(wù)設(shè)施是新時代貫徹“以人為本”理念的基本要求，亦是推動城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。小學(xué)作為兒童接受初等正規(guī)教育的場所，對于提高人口素質(zhì)和社會知識啟蒙具有重要的作用，是最重要的城鄉(xiāng)公共服務(wù)設(shè)施之一，因而優(yōu)化小學(xué)服務(wù)績效對于完善公共服務(wù)體系、推進(jìn)基本教育資源均等化配置具有重要意義。

服務(wù)績效的概念源于經(jīng)濟(jì)管理學(xué)領(lǐng)域中衡量社會經(jīng)濟(jì)管理活動成效及資源配置效率的“績效”[1]。公共服務(wù)績效則是用于衡量公共部門所提供服務(wù)的結(jié)果和成效的概念，以對公共服務(wù)目標(biāo)實現(xiàn)程度及效率進(jìn)行衡量與反饋[2]。城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域?qū)τ谛W(xué)服務(wù)績效評價的相關(guān)研究主要基于學(xué)校空間布局的視角展開，即小學(xué)的空間服務(wù)績效，通過GIS空間分析技術(shù)對小學(xué)布局的均衡性[3-5]、公平性[6-7]、可達(dá)性[8-10]等進(jìn)行評價，并針對其在空間布局上存在的問題提出相應(yīng)的優(yōu)化建議。以往關(guān)于小學(xué)空間服務(wù)績效的研究由于數(shù)據(jù)和方法上的局限，在數(shù)據(jù)精度、研究深度等方面存在一定欠缺：如對于上學(xué)距離的測算多采用服務(wù)半徑，未能反映學(xué)生具體步行的距離；另外，相關(guān)研究多以社區(qū)或小區(qū)為基本單元，忽略了小區(qū)內(nèi)部的空間差異性。

隨著信息與通信技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)應(yīng)用逐漸普及化，為城鄉(xiāng)規(guī)劃量化研究提供了新的數(shù)據(jù)來源，且具有數(shù)據(jù)樣本全面、數(shù)據(jù)精度高等方面的明顯優(yōu)勢[11-13]，推動了城鄉(xiāng)規(guī)劃量化研究向空間高精度、時間動態(tài)連續(xù)、以人為本、開源眾包①眾包（crowd-sourcing）是互聯(lián)網(wǎng)帶來的新的生產(chǎn)組織形式，即利用互聯(lián)網(wǎng)將原先單一機(jī)構(gòu)內(nèi)的工作任務(wù)以自由自愿的形式分配給機(jī)構(gòu)外的志愿人員（通常為個人）完成，這一組織方式可以充分利用志愿者的創(chuàng)意和技能，以更低的成本、更高的效率完成任務(wù)。等方向轉(zhuǎn)變[14-15]，能顯著提高城鄉(xiāng)規(guī)劃量化研究的數(shù)據(jù)精度與研究深度。在此背景下，綜合應(yīng)用多源數(shù)據(jù)分析，以推動數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計在實際規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用，開拓規(guī)劃與設(shè)計的新視角、新方法。多源數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用將成為提高規(guī)劃設(shè)計科學(xué)性及促進(jìn)智慧規(guī)劃的重要途徑[16-17]。

本文嘗試基于多源數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用構(gòu)建一個推廣性強(qiáng)、科學(xué)合理的小學(xué)空間服務(wù)績效評價方法，并以湖北省武漢市東西湖區(qū)為具體案例進(jìn)行評價及策略優(yōu)化分析。首先，通過文獻(xiàn)梳理及社會調(diào)查確定小學(xué)服務(wù)績效的評價指標(biāo)體系；其次，綜合應(yīng)用多源數(shù)據(jù)，從小學(xué)服務(wù)的每個個體的出行感受出發(fā)，以學(xué)區(qū)為單位對小學(xué)空間服務(wù)績效進(jìn)行精細(xì)化的評價分析；最后，根據(jù)評價結(jié)果挖掘當(dāng)前東西湖區(qū)小學(xué)在空間服務(wù)績效上存在的問題，并針對不同問題提出相應(yīng)的優(yōu)化策略，以期為小學(xué)布局、學(xué)區(qū)設(shè)置及道路和用地規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

東西湖區(qū)位于武漢市西北部，地處長江左岸，漢江、漢北河及府環(huán)河匯合處。全境東西長38 km，南北寬22.5 km，總面積495 km2，區(qū)內(nèi)包括城區(qū)部分及郊區(qū)部分，是武漢市流動人口和城市建設(shè)用地增長快速的區(qū)域，也是當(dāng)前武漢市城鄉(xiāng)規(guī)劃的重點區(qū)域，如圖1所示。

本文以東西湖區(qū)內(nèi)的小學(xué)學(xué)區(qū)為研究單元，東西湖區(qū)現(xiàn)有小學(xué)43所，其中完全小學(xué)39所，九年一貫制學(xué)校4所（見圖1）。隨著東西湖區(qū)的快速發(fā)展，居民對于小學(xué)服務(wù)的需求日益增長，小學(xué)規(guī)劃建設(shè)現(xiàn)狀與社會需求發(fā)展存在一定脫節(jié)，在空間分布上存在空間失衡、布點不合理等問題，對其小學(xué)的空間服務(wù)績效進(jìn)行評價優(yōu)化具有迫切性和典型性。

圖1 東西湖區(qū)范圍及其內(nèi)部的小學(xué)空間分布Fig.1 Dongxihu District scope and spatial distribution of elementary schools within it

1.2 研究數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)和高德地圖路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)(見表1)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于武漢市自然資源和規(guī)劃局的武漢市規(guī)劃管理“一張圖”，包括社區(qū)人口數(shù)據(jù)、小學(xué)數(shù)據(jù)、居住建筑數(shù)據(jù)、交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)。其中社區(qū)人口數(shù)據(jù)包括每個社區(qū)的人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)；小學(xué)數(shù)據(jù)包括小學(xué)的空間點位、對應(yīng)學(xué)區(qū)范圍、占地面積和相應(yīng)的在校生人數(shù)等數(shù)據(jù)；居住建筑數(shù)據(jù)包括建筑基底面積及建筑層數(shù)；交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)包括道路線的矢量數(shù)據(jù)和道路等級屬性數(shù)據(jù)。手機(jī)信令數(shù)據(jù)由中國聯(lián)通智慧足跡數(shù)據(jù)科技有限公司的授權(quán)數(shù)據(jù)平臺提供，通過脫敏匿名用戶的長期晝夜時空行為觀察識別出用戶的居住地點，數(shù)據(jù)精度為與聯(lián)通信號基站分布相關(guān)聯(lián)的250 m×250 m網(wǎng)格。高德地圖路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)通過API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序接口）從高德地圖中獲取學(xué)生的步行上學(xué)路徑，抓取時間為2019年3月。經(jīng)核對，該路徑與現(xiàn)實步行出行路徑高度吻合，充分?jǐn)M合了小區(qū)出入口限制、人行道、過街天橋/隧道、小學(xué)校門開口等現(xiàn)實情況。

表1 研究數(shù)據(jù)來源Tab.1 Sources of study data

2 研究思路

2.1 評價指標(biāo)體系

2.1.1 評價原則

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，步行作為一種健康、低碳的出行方式越來越受重視[18]。步行友好的建成環(huán)境能提高居民步行出行的頻率，有效促進(jìn)居民的身心健康，提高居民的生活質(zhì)量[19-20]；同時也能減少機(jī)動車出行，有利于城市低碳交通的發(fā)展，促進(jìn)碳中和的實現(xiàn)[21-22]。通學(xué)環(huán)境作為兒童最常接觸的環(huán)境，其步行友好性對于兒童的健康成長具有重要作用[23]。相關(guān)研究表明步行友好的通學(xué)環(huán)境能增加小學(xué)生的戶外活動和社會交往，進(jìn)而激發(fā)小學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力[24]。因而，本文將步行友好作為小學(xué)服務(wù)績效的評價原則，并根據(jù)社會調(diào)查確定具體的評價指標(biāo)，首先針對小學(xué)生和家長的半結(jié)構(gòu)訪談確定影響小學(xué)生步行上學(xué)的主要指標(biāo)，其次通過問卷調(diào)查數(shù)據(jù)確定相關(guān)指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 評價指標(biāo)

筆者于2019年3月隨機(jī)選取了10位東西湖區(qū)小學(xué)生和家長開展半結(jié)構(gòu)式訪談，以了解影響小學(xué)生步行上學(xué)的主要指標(biāo)。整理訪談結(jié)果發(fā)現(xiàn)步行上學(xué)可達(dá)性與步行上學(xué)安全性是當(dāng)前小學(xué)生和家長關(guān)于步行上學(xué)較為關(guān)注的兩個方面。在步行上學(xué)可達(dá)性方面，由于小學(xué)生的體力有限，其可承受的步行上學(xué)距離較為有限，因而步行上學(xué)距離是影響其步行上學(xué)最重要的指標(biāo)；在步行上學(xué)安全性方面，由于小學(xué)生的身心發(fā)育尚未健全、安全意識不夠，步行上學(xué)的交通安全也成為學(xué)生與家長普遍擔(dān)心的問題。當(dāng)前，機(jī)動交通快速發(fā)展且城市道路普遍存在“大馬路”現(xiàn)象，小學(xué)生穿越城市干道存在一定的危險系數(shù)，因而上學(xué)途中穿越城市干道的次數(shù)是影響小學(xué)生上學(xué)交通安全的主要因素。同時，家長也表示人行天橋或者隧道等立體過街設(shè)施能有效提高小學(xué)生的交通安全性，而人行橫道等平面過街設(shè)施對于安全意識不夠的小學(xué)生仍存在一定的危險性，因此本文所指的穿越城市干道均為平面穿越，不包括立體穿越。基于以上訪談結(jié)果，本文選取步行上學(xué)可達(dá)性與步行上學(xué)安全性作為東西湖區(qū)小學(xué)空間服務(wù)績效的評價指標(biāo)。

2.1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

在確定步行上學(xué)可達(dá)性與步行上學(xué)安全性兩個評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，筆者針對東西湖區(qū)小學(xué)生和家長發(fā)放問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要為小學(xué)生能接受的具體步行上學(xué)距離與穿越干道次數(shù)，用于確定可達(dá)性與安全性的評價指標(biāo)。筆者于2019年3月—4月通過線上與線下結(jié)合的方式共發(fā)放調(diào)查問卷852份，收回有效問卷844份。

小學(xué)生能接受的步行上學(xué)距離統(tǒng)計如圖2所示。能接受的步行上學(xué)距離在0—500 m的小學(xué)生比例為12.91%，在500—1 000 m的比例為57.70%，在1 000 m以上的比例為29.38%。其中，能接受的步行上學(xué)距離在1 000 m以內(nèi)的總占比為70.62%，且1 000 m的上學(xué)距離與國家相關(guān)規(guī)范及15分鐘生活圈的要求相契合，因此本文選取1 000 m步行距離作為小學(xué)的合理服務(wù)半徑。

圖2 小學(xué)生能接受的步行上學(xué)距離分布圖Fig.2 Distribution of acceptable walking distance to school for elementary school students

小學(xué)生能接受的步行上學(xué)穿越干道次數(shù)統(tǒng)計如圖3所示。不能接受穿越任何干道的小學(xué)生比例為23.70%，能接受穿越干道1次的小學(xué)生比例為32.58%，而能接受穿越干道次數(shù)在2次、3次、4次及以上的比例分別為32.70%、7.46%、3.55%。其中能接受的穿越干道次數(shù)在1次及以下的總占比為56.28%，有43.72%的小學(xué)生能接受穿越干道2次或以上，整體接受度偏高，與小學(xué)生上學(xué)不穿越城市干道的規(guī)劃理念相差較遠(yuǎn)?？紤]到小學(xué)生對穿越干道次數(shù)的接受程度會受到現(xiàn)狀環(huán)境的影響，本文選取步行上學(xué)平面穿越干道1次及以下作為小學(xué)生步行上學(xué)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 小學(xué)生能接受的步行上學(xué)平面穿越干道次數(shù)分布圖Fig.3 Distribution of acceptable number of times to walk across arterial roads from the ground for elementary school students

2.2 評價方法

2.2.1 人口分布數(shù)據(jù)校核

人口數(shù)據(jù)校核是指將不同來源的人口空間分布數(shù)據(jù)進(jìn)行互相校核以得到精細(xì)且準(zhǔn)確的人口空間分布數(shù)據(jù)，是后文進(jìn)行小學(xué)服務(wù)績效評價的基礎(chǔ)。本文人口分布相關(guān)數(shù)據(jù)包括社區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)、聯(lián)通手機(jī)信令數(shù)據(jù)和居住建筑數(shù)據(jù)，其中社區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源可靠準(zhǔn)確，但空間精度較低，不能反映人口在社區(qū)內(nèi)部的微觀空間分布；手機(jī)信令數(shù)據(jù)較社區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)來說空間精度更高，但由于聯(lián)通用戶只占部分市場份額，不能準(zhǔn)確反映全樣本的人口情況；居住建筑數(shù)據(jù)可以通過人均建筑面積的換算大致估算居住人口，但由于人均居住面積在不同的社區(qū)有所差異，因此也有一定的誤差。本文綜合社區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)和居住建筑數(shù)據(jù)，通過相互校核得到準(zhǔn)確且精細(xì)的人口空間分布數(shù)據(jù)。具體校核步驟如下：

（1）以社區(qū)為空間單元對聯(lián)通用戶數(shù)進(jìn)行匯總，再以每個社區(qū)單元的統(tǒng)計人數(shù)與聯(lián)通用戶數(shù)之比作為每個社區(qū)內(nèi)的聯(lián)通擴(kuò)樣系數(shù)。

（2）將每個250 m網(wǎng)格的聯(lián)通用戶數(shù)乘上其所在社區(qū)的聯(lián)通擴(kuò)樣系數(shù)，得到每個250 m網(wǎng)格的真實常住人口數(shù)。

（3）匯總每個250 m網(wǎng)格內(nèi)的居住建筑總面積，將每個網(wǎng)格內(nèi)的常住人口數(shù)按照每棟居住建筑的居住面積占其所在250 m網(wǎng)格居住建筑總面積的比例分配到每棟居住建筑上，得到建筑尺度下的精細(xì)人口分布數(shù)據(jù)。由于小學(xué)生的手機(jī)普及率不高，通過手機(jī)信令數(shù)據(jù)識別出的小學(xué)生數(shù)量與實際數(shù)量有較大差異，因此本文使用全口徑的人口分布數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.2.2 步行上學(xué)可達(dá)性評價

衡量學(xué)生步行上學(xué)可達(dá)性的指標(biāo)是步行上學(xué)距離，本文通過高德地圖路徑規(guī)劃API獲取學(xué)生的步行上學(xué)距離。路徑規(guī)劃API是網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)商提供的HTTP編程數(shù)據(jù)接口，用戶可以通過此接口獲取指定始終點和出行方式的實時出行路徑信息，返回數(shù)據(jù)包括出行路徑軌跡、出行距離、出行時間等。通過路徑規(guī)劃API獲取出行成本數(shù)據(jù)相對于傳統(tǒng)的通過GIS平臺構(gòu)建拓?fù)渎肪W(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析而言，具有精確性、實時性和使用方便等優(yōu)勢[25-26]。

具體計算過程中以研究區(qū)域內(nèi)每棟居住建筑為出發(fā)點，以對應(yīng)學(xué)區(qū)內(nèi)學(xué)校為到達(dá)點，通過高德開放平臺的路徑規(guī)劃API獲取學(xué)生步行上學(xué)路徑數(shù)據(jù)并在GIS平臺進(jìn)行矢量化，最終得到每棟居住建筑中的居民到對應(yīng)學(xué)校的步行上學(xué)路徑軌跡和步行距離，并以此為基礎(chǔ)測度各學(xué)校的步行1 000 m覆蓋率作為小學(xué)步行上學(xué)可達(dá)性的評價指標(biāo)，具體計算方法如公式（1）所示。

2.2.3 步行上學(xué)安全性評價

衡量學(xué)生步行上學(xué)安全性的主要指標(biāo)是步行上學(xué)穿越干道次數(shù)，即學(xué)生從家步行到達(dá)學(xué)校的過程中需要穿越干道的次數(shù)（由于本文研究區(qū)域包含城區(qū)與郊區(qū)，此處的干道包括城區(qū)的城市干道與郊區(qū)的公路），是學(xué)生步行上學(xué)安全性的主要指標(biāo)。對于上學(xué)穿越干道次數(shù)的計算，主要通過ArcGIS平臺的空間連接工具計算各棟居住建筑中居民步行上學(xué)的矢量路徑與干道平面相交的次數(shù)得到，并通過街景地圖與實地踏勘進(jìn)行檢查校核。調(diào)研表明能接受超過2 000 m的步行上學(xué)距離的學(xué)生家長比例僅有1.90%，在步行2 000 m范圍外的學(xué)生大部分會采用公交車、家長接送等方式上學(xué)，因此本文僅考慮2 000 m內(nèi)的步行上學(xué)安全性。通過計算各學(xué)校步行距離2 000 m內(nèi)的學(xué)生步行上學(xué)平面穿越干道1次及以下的覆蓋率作為小學(xué)步行上學(xué)安全性的評價指標(biāo)，具體計算方法如公式（2）所示。

3 評價結(jié)果及優(yōu)化策略

3.1 評價結(jié)果

3.1.1 步行上學(xué)可達(dá)性

各棟居住建筑到所在學(xué)區(qū)小學(xué)的步行距離如圖4所示。從總體上來看，東西湖區(qū)有大量的居住建筑位于小學(xué)1 000 m步行覆蓋范圍外，小學(xué)1 000 m步行覆蓋率較低。從空間分布上來看，研究區(qū)域內(nèi)城區(qū)與郊區(qū)的空間差異較大：東南部城區(qū)小學(xué)分布密度較高，其1 000 m步行覆蓋率也相對較高；而西北部郊區(qū)小學(xué)的分布密度則明顯低于城區(qū)，其1 000 m步行覆蓋率也明顯低于城區(qū)。

圖4 各棟居住建筑到對應(yīng)小學(xué)的步行距離Fig.4 Walking distance from each residential building to the corresponding elementary school

對不同步行上學(xué)距離所覆蓋居住建筑及人口的比例進(jìn)行統(tǒng)計匯總，結(jié)果如圖5所示。從圖中可看出，不同步行上學(xué)距離的居住建筑覆蓋率與人口覆蓋率有較大差距：2 000 m以內(nèi)的人口覆蓋率均高于居住建筑覆蓋率，2 000 m以上的人口覆蓋率則遠(yuǎn)低于居住建筑覆蓋率；其中1 000 m步行距離內(nèi)的居住建筑覆蓋率為28.35%，明顯低于相應(yīng)的人口覆蓋率（53.83%）。根據(jù)實地調(diào)研情況顯示，居住建筑覆蓋率與人口覆蓋率不同步的原因在于東西湖區(qū)位于武漢主城區(qū)邊緣，仍處于快速發(fā)展階段，研究區(qū)域內(nèi)既有城區(qū)也有郊區(qū)，不同區(qū)域的開發(fā)強(qiáng)度差異較大：其居住建筑類型及高度也不同，學(xué)校一般位于中心片區(qū)，其附近的居住建筑以中高層為主，每棟居住建筑的居住人數(shù)較多；而遠(yuǎn)離學(xué)校片區(qū)開發(fā)強(qiáng)度較低，居住建筑以低層為主，步行距離2 000 m以上的居住建筑主要為郊區(qū)自建平房，總體上每棟居住建筑的平均居住人數(shù)明顯低于學(xué)校附近的居住建筑。

圖5 不同步行上學(xué)距離所覆蓋的居住建筑及人口比例Fig.5 Proportion of residential buildings and population covered by different walking distances to school

對各小學(xué)1 000 m步行范圍內(nèi)覆蓋的人口進(jìn)行匯總統(tǒng)計，結(jié)果如圖6所示。東南部城區(qū)小學(xué)的步行1 000 m覆蓋率明顯高于西北部郊區(qū)小學(xué)，進(jìn)一步印證了上文所呈現(xiàn)的城郊空間異質(zhì)性。其中覆蓋率在80%—100%區(qū)間的學(xué)校有12所，此類學(xué)校大部分位于東南部城區(qū)，且學(xué)區(qū)面積較小；而覆蓋率低的學(xué)校多位于郊區(qū)且學(xué)區(qū)面積過大。覆蓋率低于20%的學(xué)區(qū)有12所。此類學(xué)區(qū)普遍存在學(xué)區(qū)面積過大、學(xué)校位于學(xué)區(qū)邊緣等問題。

圖6 各小學(xué)的步行1 000 m覆蓋率Fig.6 Walking 1 000 m coverage of each elementary school

3.1.2 步行上學(xué)安全性

各棟居住建筑到所在學(xué)區(qū)小學(xué)步行穿越干道次數(shù)如圖7所示。從總體上來看，存在大量居住建筑到對應(yīng)學(xué)校的步行路徑需要穿越干道1次以上，步行上學(xué)穿越干道1次及以下的覆蓋率較低。從空間分布上來看，城區(qū)學(xué)校的學(xué)生上學(xué)穿越干道次數(shù)少于郊區(qū)學(xué)校。郊區(qū)學(xué)校的學(xué)區(qū)面積普遍較大，學(xué)生上學(xué)距離總體上較遠(yuǎn)，上學(xué)途中穿越干道的概率也較大。而城區(qū)雖然大部分學(xué)校的學(xué)區(qū)面積較小，學(xué)生上學(xué)距離較短，但由于城區(qū)干道密度較高，也有部分學(xué)校的學(xué)生需要穿越多次干道上學(xué)。

圖7 各棟居住建筑到對應(yīng)小學(xué)步行穿越干道次數(shù)Fig.7 The number of times crossing arterial roads from each residential building to the corresponding elementary school on foot

對步行2 000 m距離內(nèi)上學(xué)穿越不同干道次數(shù)所覆蓋居住建筑及人口的比例進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如圖8所示。上學(xué)途中不需要穿越干道所覆蓋的居住建筑與人口分別為38.49%與32.05%，需穿越1次干道所覆蓋的居住建筑與人口分別為30.54%與31.86%，需穿越2次干道及以上所覆蓋的居住建筑與人口分別為30.97%與36.09%?？傮w上來看，步行上學(xué)安全性一般，在步行2 000 m距離內(nèi)仍有較大比例的學(xué)生上學(xué)需穿越干道2次及以上。

圖8 上學(xué)穿越不同干道次數(shù)所覆蓋的居住建筑及人口比例Fig.8 Proportion of residential buildings and population in terms of the number of times crossing arterial roads to go to school

對各小學(xué)步行2 000 m距離內(nèi)上學(xué)只需穿越干道1次及以下的人口比例進(jìn)行匯總統(tǒng)計，結(jié)果如圖9所示。研究區(qū)域內(nèi)43個學(xué)區(qū)中共有20個學(xué)區(qū)的覆蓋率在80%以上，有10個學(xué)區(qū)覆蓋率低于40%，其余學(xué)區(qū)的覆蓋率在40%—80%之間不等。在空間分布方面：城區(qū)學(xué)校的兩極分化現(xiàn)象較為明顯，部分學(xué)校上學(xué)穿越干道1次及以下覆蓋率較高，同時部分學(xué)校上學(xué)穿越干道1次及以下覆蓋率較低；而郊區(qū)由于路網(wǎng)密度相對城區(qū)較低，其上學(xué)穿越干道1次及以下覆蓋率大多處于較高水平。

圖9 各小學(xué)上學(xué)穿越干道1次及以下覆蓋率Fig.9 Coverage of elementary schools in terms of crossing arterials once and below to go to school

3.2 優(yōu)化策略探討

3.2.1 整體性問題與優(yōu)化策略

在分別評價步行上學(xué)可達(dá)性與安全性的基礎(chǔ)上，綜合考量各小學(xué)的可達(dá)性與安全性兩個指標(biāo)，深入挖掘其空間服務(wù)績效存在的問題，作為優(yōu)化空間布局的依據(jù)。以步行1 000 m覆蓋率和步行上學(xué)穿越干道1次及以下覆蓋率兩個指標(biāo)為特征變量，在SPSS平臺對研究區(qū)域內(nèi)各小學(xué)進(jìn)行K-means聚類，根據(jù)特征變量的相似性將研究區(qū)域內(nèi)的小學(xué)進(jìn)行聚類，聚類結(jié)果如圖10所示。共得到5個特征相似的聚類，各聚類成員小學(xué)的空間分布如圖11所示。

圖10 各小學(xué)服務(wù)績效聚類散點圖Fig.10 Scatterplot of service performance clustering by elementary schools

圖11 各聚類成員小學(xué)的空間分布情況Fig.11 Spatial distribution of elementary schools by clusters

聚類1成員小學(xué)的可達(dá)性與安全性水平均較高，綜合服務(wù)績效表現(xiàn)較好。此類小學(xué)共有9所，其學(xué)區(qū)面積普遍較小、學(xué)校位于學(xué)區(qū)中心或者主要居住片區(qū)附近，多數(shù)學(xué)生可以短距離上學(xué)，其所需穿越的干道也少。

聚類2成員小學(xué)的可達(dá)性水平較高，而安全性處于中等水平。此類小學(xué)共有5所，全部位于城區(qū)且多位于城區(qū)核心區(qū)，學(xué)區(qū)面積較小，學(xué)生上學(xué)距離較短；但由于學(xué)區(qū)內(nèi)干道稍密，導(dǎo)致學(xué)生上學(xué)途中需穿越干道的次數(shù)略多。

聚類3成員小學(xué)的可達(dá)性與安全性均處于中等水平，綜合服務(wù)績效一般。此類小學(xué)共有5所，其學(xué)區(qū)面積適中，但是學(xué)區(qū)內(nèi)路網(wǎng)稍密，也存在穿越干道次數(shù)略多的問題。針對此類中等安全性學(xué)校，由于學(xué)區(qū)內(nèi)基本已經(jīng)開發(fā)建設(shè)，調(diào)整道路網(wǎng)的難度過高，可以考慮適當(dāng)增加過街指示牌、人行天橋等過街設(shè)施，以提高學(xué)生上學(xué)的安全性。

聚類4成員小學(xué)的可達(dá)性水平較低，但安全性水平較高。此類小學(xué)共有15所，其特征是學(xué)區(qū)空間跨度過大或者學(xué)校位于學(xué)區(qū)的邊緣地區(qū)，導(dǎo)致學(xué)生需要遠(yuǎn)距離上學(xué)；同時學(xué)區(qū)位于郊區(qū)或者城區(qū)開發(fā)強(qiáng)度較低的區(qū)域，內(nèi)部的干道密度較低，因而學(xué)生上學(xué)需穿越的干道也不多。針對此類小學(xué)，可以考慮調(diào)整學(xué)校布點，將學(xué)校調(diào)整到學(xué)區(qū)中心位置或者學(xué)區(qū)內(nèi)主要居住片區(qū)附近，以提高小學(xué)的步行上學(xué)覆蓋率；另外也可以與周邊學(xué)校聯(lián)合優(yōu)化，將學(xué)區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)離學(xué)校的居住片區(qū)調(diào)整到距離較近且用地較為充足的周邊學(xué)校，從整體上提高該片區(qū)學(xué)校的服務(wù)績效。

聚類5成員小學(xué)的可達(dá)性與安全性水平均較低，綜合服務(wù)績效較低。此類小學(xué)共有8所，普遍存在學(xué)區(qū)面積過大、學(xué)校位于學(xué)區(qū)邊緣地區(qū)、道路網(wǎng)絡(luò)不合理等問題，是本文重點優(yōu)化調(diào)整的對象。針對此類學(xué)校，可以從適當(dāng)增加學(xué)校、調(diào)整學(xué)區(qū)或者學(xué)校布點、優(yōu)化步行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方面進(jìn)行優(yōu)化。

3.2.2 典型學(xué)校優(yōu)化方案

在整體性問題分析及相應(yīng)優(yōu)化策略的基礎(chǔ)上，在低可達(dá)性—低安全性、低可達(dá)性—高安全性、高可達(dá)性—中安全性3類學(xué)校里分別選取一個典型學(xué)校進(jìn)行優(yōu)化方案分析（見表2）。

表2 各類小學(xué)的問題及優(yōu)化策略Tab.2 Problems and optimization strategies for various types of elementary schools

低可達(dá)性—低安全性的典型學(xué)校是三店學(xué)校（見圖12），其學(xué)區(qū)面積較大，學(xué)校位于學(xué)區(qū)內(nèi)偏東的位置，學(xué)區(qū)內(nèi)西部片區(qū)學(xué)生步行上學(xué)的可達(dá)性與安全性均較差，導(dǎo)致學(xué)區(qū)的整體空間服務(wù)績效偏低。

圖12 三店學(xué)校學(xué)區(qū)內(nèi)學(xué)生步行上學(xué)情況Fig.12 Analysis of students walking to school in Sandian School District

根據(jù)實地調(diào)研及相關(guān)規(guī)劃分析：三店學(xué)校學(xué)區(qū)位于城郊邊界，其東部區(qū)域基本已建設(shè)開發(fā)完成，而西部區(qū)域開發(fā)強(qiáng)度不高，仍存在大片的鄉(xiāng)村及農(nóng)田，但在下一輪的相關(guān)規(guī)劃中，西部區(qū)域會繼續(xù)開發(fā)建設(shè)，且會新增大量居住用地(見圖13)。另外，三店學(xué)校作為一所九年一貫制學(xué)校，其服務(wù)范圍過大，因而辦學(xué)規(guī)模也較大（見表3）。綜上分析，可考慮在學(xué)區(qū)西部新增一所小學(xué)，既可以解決西部區(qū)域?qū)W生上學(xué)可達(dá)性及安全性較低的問題，也可以減輕當(dāng)前三店學(xué)校過大的辦學(xué)負(fù)擔(dān)，同時還可以為該片區(qū)未來開發(fā)建設(shè)后新增的居民預(yù)留一定的學(xué)位資源，提高規(guī)劃的彈性。

表3 三店學(xué)校辦學(xué)規(guī)模情況Tab.3 The scale of Sandian School

圖13 三店學(xué)校學(xué)區(qū)內(nèi)衛(wèi)星圖Fig.13 Satellite map of Sandian School District

低可達(dá)性—高安全性的典型學(xué)校是東方紅小學(xué)，其學(xué)區(qū)呈西北—東南走向的狹長條狀，空間跨度較大，同時學(xué)校位于學(xué)區(qū)內(nèi)偏西的區(qū)域，學(xué)區(qū)內(nèi)西北部、東南部及東部3片區(qū)域內(nèi)的學(xué)生上學(xué)距離較遠(yuǎn)（見圖14a）；而由于其位于郊區(qū)，干道密度較低，學(xué)生上學(xué)途中需穿越的干道較少（見圖14b）。

圖14 東方紅小學(xué)學(xué)區(qū)內(nèi)學(xué)生步行上學(xué)情況Fig.14 Analysis of students walking to school in Dongfanghong Primary School District

東方紅小學(xué)周邊小學(xué)生均用地及其學(xué)區(qū)空間分布情況分別如表4和圖15所示，其中燕嶺小學(xué)、打靶堤小學(xué)分別位于東方紅小學(xué)學(xué)區(qū)西北、東南兩側(cè)，能較好地覆蓋該區(qū)域內(nèi)需要遠(yuǎn)距離到東方紅小學(xué)上學(xué)的學(xué)生。同時其生均用地分別為365.49 m2/人、657.54 m2/人，學(xué)校用地較為充足，因此可考慮將東方紅小學(xué)學(xué)區(qū)西北側(cè)片區(qū)劃歸燕嶺小學(xué)，東南片區(qū)劃歸打靶堤小學(xué)，從而使周邊學(xué)校的服務(wù)資源得以充分利用，總體上提高該片區(qū)內(nèi)學(xué)校的服務(wù)績效。

圖15 東方紅小學(xué)優(yōu)化策略示意圖Fig.15 Diagram of optimization strategy of Dongfanghong Primary School

表4 東方紅小學(xué)周邊學(xué)校生均用地Tab.4 Per capita land for schools around Dongfanghong Primary School

高可達(dá)性—中安全性的典型學(xué)校是嘉禾園小學(xué)，其學(xué)區(qū)面積較小，學(xué)生上學(xué)距離普遍較短，大部分學(xué)生上學(xué)距離都在1 000 m以內(nèi)，只有南部少數(shù)區(qū)域的上學(xué)距離在1 000—1 500 m，整體步行上學(xué)可達(dá)性較好（見圖16a）。同時，學(xué)區(qū)位于東西湖區(qū)城區(qū)的核心區(qū)，干道密度較高，學(xué)生上學(xué)途中需穿越的干道次數(shù)較多，學(xué)生步行上學(xué)安全性總體上偏低（見圖16b）。

圖16 嘉禾園小學(xué)學(xué)區(qū)內(nèi)學(xué)生步行上學(xué)情況Fig.16 Analysis of students walking to school in Jiaheyuan Elementary School District

考慮到學(xué)區(qū)位于城區(qū)核心區(qū)，開發(fā)建設(shè)已經(jīng)較為完善，難以進(jìn)行大幅度的調(diào)整，針對其步行上學(xué)安全性偏低的問題，可以考慮在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾硬叫羞^街設(shè)施，提高學(xué)生上學(xué)的步行友好度及安全性。通過對學(xué)區(qū)內(nèi)居住建筑、干道空間分布情況及其空間關(guān)系的分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)區(qū)南部區(qū)域有東吳大道、田園街、一清路等多條干道。該區(qū)域?qū)W生步行上學(xué)安全性較低，其中大部分學(xué)生上學(xué)途中需要穿越東吳大道，因此可考慮在東吳大道增加人行天橋等立體過街設(shè)施（見圖17），提高學(xué)生步行上學(xué)的安全性。增加立體過街設(shè)施后，學(xué)生上學(xué)需平面穿越干道的次數(shù)明顯減低，整體安全性得到較大的提升。

圖17 嘉禾園小學(xué)優(yōu)化示意圖Fig.17 Optimization diagram of Jiaheyuan Elementary School

4 總結(jié)

本文是數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計的一次有益探索，同時也證實了小學(xué)空間服務(wù)績效評價方法的效用。

但也存在一些不足之處，盡管研究中通過社區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)和居住建筑數(shù)據(jù)相互校核得到了較準(zhǔn)確且精細(xì)的人口空間分布數(shù)據(jù)，但由于不同區(qū)域人口的年齡結(jié)構(gòu)及社會結(jié)構(gòu)均有所差異，導(dǎo)致人口空間分布與實際的小學(xué)生空間分布有一定的差異。后續(xù)研究中可結(jié)合更精細(xì)的人口普查、各學(xué)校的生源等數(shù)據(jù)對人口空間分布進(jìn)行修正，得到更接近小學(xué)生真實空間分布的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高小學(xué)空間服務(wù)績效評價分析的準(zhǔn)確性。