基于GIS的株洲市城区的小学空间布局优化研究

易洋

伴随着十九大的召开，优先发展教育事业、加快教育现代化、建设教育强国，逐渐提上议程。本文的研究对象为株洲市中心城区小学教育资源，从学校空间分布状况、教育资源的质量、空间要素分析等方面，解读株洲市城区小学教育资源空间分布存在的问题。通过分析小学教育资源的可达性，对小学资源的分布进行有效的资源配置和优化，为进一步合理划分小学学区提供技术支撑，具有一定的现实意义。

一、株洲市城区的小学基本情况及空间布局现状

1.小学总体情况

本次研究区总面积约为864平方公里。行政区划包括了：芦淞区、荷塘区、石峰区、天元区、云龙示范区。株洲市的小学教育仍以教育部门公办学校为主，民办教育尚在起步阶段，数量极少。私立小学主要是针对社会高收入群体，采取寄宿制，因此私立学校的服务半径不受规划限制，义务教育的全面推行最终还是要靠公立小学。

2.小学空间分布

截至2017年，株洲市城区研究区内共有小学105所，其中，芦淞区29所、荷塘区22所，石峰区12所、天元区36所、云龙示范区6所。

通过分析学校在全市城区人口密度图中的分布，我们可以初步判断小学的分布基本根据人口的分布布置，基本集中在荷塘区、芦淞区、石峰区的城市建设密集区，而在天元区和云龙示范区则相对较为分散。然而，从土地利用现状图得知，城市的居住用地在天元区分布较为集中，这就出现了居住用地与小学分布的部分不均衡匹配的现象。出现这种现象，主要是基于城市发展的历程，荷塘区、石峰区和芦淞区是城市发展较早的区域，属于老城区，小学较早布点，因此，也布置得相对较为密集；而天元区属于城市发展较晚的新城区，随着城市的发展，居住条件和基础设施的逐步改善，居住人口逐步增加，但是小学的设置还处于相对滞后的状态，因此，出现了新老城区教育布点分布不均衡的现象。

二、株洲市城区小学布局空间分析

1.数据的处理

本文研究所依赖的空间数据主要包括小学网点的分布、居住用地、交通网络数据库等，将学校位置和居住用地抽象成点数据，分别作为本文研究的起点和终点，将道路抽象成线要素，作为连接起点和终点的数据。

（1）居住用地点数据的提取与处理

将居住用地划分为居住单元，利用D a t a Management Tools-Feature Class中的Create Fishnet功能创建由连续等大的矩形像元组成的渔网并输出fishnet的面要素。根据研究的具体情况，选取80m*80m作为渔网中单个矩形像元的大小，也就是居住用地划分居住单元的大小。将居住用地要素和fishnet要素进行叠加得到划分出的居民单元要素，最后提取每个居民单元的中心作为居民点的位置。

居住用地点数据的提取过程图

（2）交通网络的建立

可达性分析中将道路网络作为连接需求点（居民点）和供应点（学校点）的路径，而非直线距离。本次研究在建立网络数据之前，先对株洲市城区的道路进行数字化处理，包括城市主干路、次干路、支路等能够连接居民点到学校的道路，其次利用道路线要素在Arc Catalog中构建道路的网络数据集。

2.学校服务区空间界定

（1）基于缓冲区的学校服务范围分析

整体上，城区小学500米直线服务区的重叠现象不太严重。出现重叠的部分表示该区域小学教育资源非常丰富，主要位于城市的老城区，该区域属于城市建设密集区，聚集了城市中大量的商业活动，城市交通压力较大。加上，密集的小学网点布置，无形之中加重了老城区的交通压力。而城市发展建设新区的天元区和云龙示范区是株洲市近几年城市发展的重点，逐渐吸引了大量的居住人口，但是小学网点的设置却相对较为分散，甚至出现大量没有缓冲区的服务盲区。这说明，居住在城市新区的居民上学将花费更多的出行时间，将更多地选择私家车和公共交通方式出行。

（2）基于Voronoi图（泰森多边形）的学校服务区计算

根据“就近入学”的原则，使得每个居民点都划分到距离最近的小学学区内，本文采用Voronoi图进行学区的划分。根据距离最近原则划分出的学区，不存在学校服务区重叠，也不存在学校服务区盲区的情况。Voronoi图是基于现有点位对指定区域进行平面分割，一个中心点会对应一个多边形，既可以覆盖整个划分平面又不会出现重叠的区域，每个区域有且仅有一个中心点（这里指学校），所有点都被区域包含，而且区域中任意一点到区域内部点位（学校）的距离比区域外部任意一点距离都要小，区域边界上的点到两区域内部点距离相等。通过这种方式，可以得到城区内每一个居民点到达距离最近的小学。

（3）现状学区与Voronoi图教育服务区划分对比

根据教育局提供的城区各区的小学学区划分图可知，现状学区划分通常是以道路或者小区为边界，这刚好是利用泰森多边形划分学区忽略的部分，Voronoi图是完全根据就近距离划分的，完全没有考虑小区和道路划分的完整性。因此，可以根据小区和道路的划分情况稍作调整。通过对比各区现状学区和voronoi图划分的学区图，大部分区域是较为相似的，这就说明城区内小学学区的划分考虑到就近入学的原则。但是，也存在部分区域差距较大的现象，比如天元区和芦淞区，存在部分学校学区过大的现象。

三、株洲市城区小学布局问题及优化

1.布局问题

（1）城区小学空间布局与城市建设存在一定的冲突

城市老城区如芦淞区、荷塘区、石峰区等城市建设密集区，由于城市发展的历史原因，布置了相对密集的小学。随着城市的发展，老城区的商业活动日渐频繁，人口流动逐渐增大，固定优质的居住点日趋减少。密集的小学布置无形之中增加了老城区与外部的交通量，在一定程度上影响了老城区的城市发展。

（2）部分小学的服务半径过大

由于城区小学品质存在差异，分布密度存在差异，新城区相对稀疏的小学分区区域，存在部分小学服务区域过大的现象，比如天元区的部分区域。天元区位于湘江西岸，环境相对优美，属于株洲市近期重点发展区域，是株洲市居住相对集中区。由于城市发展历史因素，株洲市河西的小学布置还未跟上城市发展的速度，因此，呈现出部分小学服务半径过大。

2.优化对策

（1）合理规划新建和撤并学校优化空间布局

通过小学的新建、扩建和撤并的方式，实现城区小学空间布局的优化。根据各个学校的生源情况和利用率，调整小学的数量和办学规模。对办学实力较弱、生源较差的学校进行适当撤并，对办学实力较强、生源充足的学校，进行有条件扩建、或者新建分校。

（2）完善学区划分落实就近入学政策

就近入学是实现教育公平、缓解城市交通压力的有效方式。教育资源的合理配置离不开合理的学区划分。目前，学区的划分受行政区划和小区分布影响较大，没有充分考虑学生入学距离的需求。本文中GIS的应用是从需求者的角度来研究小学资源空间布局问题。结合现实中的学校教育资源优质和生源情况、以及科学合理的空间分析技术，完善学区划分实现真正意义上的就近入学。