学前教育资源空间布局与服务主体匹配性探析——以兰州市为例

高发文，张志斌，陈 龙，张怀林

(1. 兰州交通大学 建筑与城市规划学院，兰州 730070；2. 西北师范大学 地理与环境科学学院，兰州 730070)

学前教育作为教育事业的基础，是教育领域中不可缺少的重要组成部分[1]，幼儿园教育在国民教育体系中具有举足轻重的作用，更与人们的日常生活紧密相连[2].我国改革开放四十年以来，学前教育事业得到蓬勃发展，然而伴随着城市人口迅速增加、城镇化进程提速、城市用地紧张和教育资源分布不合理，致使 “入园难”的现象更为普遍化，成为当前人们最为关注的话题之一[3].近年以来，从“单独二孩”到“全面二孩”，国家鼓励生育的政策对中国未来几年的人口出生率和教育事业产生了重要影响.国家和地方也相继出台了发展学前教育的相关政策切实解决“入公办幼儿园难”和“入民办幼儿园贵”的问题，进一步提高学前教育公益普惠水平，满足人民群众对幼有所育的期盼.

优化公共服务设施的空间布局是提升城市宜居性、幸福性和持续性的重要途径，其中学前教育资源在总量和空间上能否实现供需平衡，直接影响着城市居民的生活质量[4].幼儿园作为服务于社会基层社区的教育设施，其选址布局和入园需求关系到幼儿教育资源的可利用性、持续性、普及性和公平性.目前我国在学前教育市场化特征明显，政府在幼儿园教育中的管控力受限[5]；幼儿园权限的差异，导致在基础设施建设和收费标准方面存在差距，使得不同幼儿园的教学质量也具有差异；幼儿园教师的工资待遇和社会影响力偏低，影响教育质量；部分幼儿园服务区域超过学生的可达范围，空间不匹配问题较为突出.

教育设施作为公共服务设施中重要类别之一，空间布局均衡性问题较为突出，一直是学术界研究的热点话题.国外将幼儿园的空间研究划归学校的空间布局研究中，研究主要包括学校的空间布局与交通可达性、人口分布和其他服务设施关系.Barrow L等选取伊利诺斯周围居民的收入水平、文化程度、数量分布等作为变量，发现私立学校大多集聚于高收入人口密集区[6].Mcdonald N C等以步行上学的学生为研究对象，发现当地的交通和学校的布局均会对学生到学校的可达性造成一定影响[7-8].Boussauw K等学者基于ArcGIS软件，运用中心地理论分析了家庭到学校的距离对学校周围空间网络的影响程度[9].Bruno G建立模型，以学校地点、数量、学校间的距离以及每个年级学生人数为变量，研究了意大利学校聚集问题；在此基础上提出了学校再分配的建议，让学生自由选择学校，使教育资源得到最大限度的利用[10].Eddie Parsons等人对教育服务设施的空间分布展开了研究，重点分析了学生对不同学校的受欢迎程度[11].而国内学者将幼儿园归并为公共服务设施或者教育设施，对于公共服务设施的研究较为成熟.对于教育设施来讲，当前正在积极探讨如何实现教育资源的均质化发展.如郑思齐探讨了幼儿园需求总量变化以及需求的空间差异性特征，发现合肥市基础教育设施供给大于实际需求，教育设施供给与需求在空间上存在较大差异，实际供给难以满足快速增长的实际需求[12].胡思琪等基于时间建立评价模型，从可达时间适宜度和人口比例适宜度，评价了淮安新城教育设施空间可达性[13-14].张京祥等借助ArcGIS软件和实践调查方法，提出了常州市乡村区域教育设施的均等化布局准则[15].幼儿园作为主体研究对象偏少，且研究内容主要集中在幼儿园建筑设计[16]、政策制定[17]、师资队伍建设[18-19]和空间特征和优化对策[20-21]等方面.如邓洁[22]发现旧的托儿所、幼儿园建筑设计规范落后于时代、不能适应新的教学要求，对幼儿园建筑设计中落后的内容提出建议及设计思路.宋蓉[23]评价幼儿园教育质量时坚持保教一体化原则，以促进幼儿园学生的学习环境与生活环境的有机融合.民进中央[24]提出保障幼儿园教师工资待遇，加强幼儿园教师队伍建设，积极推动实施公办幼儿园教师编制政策.

综上所述，当前国内外对于幼儿园城市空间布局的研究偏少，并且多数研究将其归并到教育设施或者公共服务设施，这并不能恰当合理的解释幼儿园存在的个性问题.幼儿园选址如何达到空间均质化布局，逐渐成为学者们首要关心的问题[25].兰州作为“一带一路”沿线的重要节点城市，“两山夹一河”的地形造就了国内最为典型的带状组团结构[26]，从而对幼儿园的公平合理配置提出了特殊要求.为此，本文以兰州为例，运用空间分析和社会调查系统分析幼儿园现状分布、空间特征以及是否与需求主体匹配，以期为城幼儿园的合理布局提供理论参考和案例支持.

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区域

兰州市作为西北地区重要的中心城市，是甘肃省省会和全省政治、经济、文化中心，行政区划上辖永登、榆中、皋兰3县和城关、七里河、安宁、西固、红古5区，总面积13 085.6 km2，2017年常住人口372.9万人，其中心城区经过漫长的发展演进逐渐形成了以政治、商业、科教为主导职能的城关区，以轻工业、机械、铁路和交通枢纽为主的七里河区，以电子仪表、教育科研为主的安宁区，以石油化工为主的西固区[19].截止2017年底，中心城区4区共辖49个街道和1个高新开发区，总面积213.2 km2，常住人口267.6万人.本文以兰州市主城区作为研究区域(图1)，探讨幼儿园在城市空间分布的规律.

1.2 数据来源

本研究中幼儿园资源数据来源于兰州市教育网以及通过兰州市教育局调查访问所得，属性包括名称、权属、幼儿园数量、学生数量、教师数量、地址等.截至2018年12月，兰州主城区共有注册幼儿园(含托儿所)565所，在园幼儿数量74 186人，根据其权属将幼儿园分为民办和非民办，将权属为教育部门、地方企业、事业单位、其它部门、部队的均归为非民办(表1).为了进行空间可视化，根据幼儿园地址在百度地图中利用坐标拾取器获得相应的经纬度，然后通过GIS进行属性信息的空间匹配，建立兰州市幼儿园的空间数据库(图1所示).通过搜房网提取兰州市中心城区1291个二手房居住小区的详细资料(获取时间为2018年)，包括地址、容积率、建筑面积、用地面积等属性数据，在此基础上，通过实地调研对每个居住小区属性数据的准确性进行进一步核实和修正，并利用百度地图的API接口获取居住小区的地理坐标.

1.3 研究方法

1) 核密度分析(Kernel)

核密度是用于计算要素在其周围领域中的密度.该方法以特定要素点的位置为中心，将该点的属性分布在指定阈值范围内，在中心位置处密度最大，随距离衰减，到极限距离处密度为零.用核密度方法将幼儿园数量和在校学生人数在地里空间上进行可视化表达，研究其空间分布特征[27]；表达式为：

(1)

式中，k(x)为核函数；h为阈值半径，且大于0；n为点状物个数，x-xi是估计点x到样本xi处的距离.

图1 兰州市幼儿园空间分布Fig.1 Spatial distribution of kindergartens in Lanzhou

表1 幼儿园数量及在园幼儿人数

2) 克里金插值分析(Kriging)

克里金插值的基本原理是根据相邻变量的值，利用变异函数揭示的区域化变量的内在联系来估计空间变量数值.克里金法分为两步：第一步是对已知点进行结构分析，提出变异函数模型；第二步是在该模型的基础上进行克里金计算.具体计算步骤如下：

步骤1计算半方差,衡量各点之间的空间相关程度,其计算式为:

(2)

其中，h为各监测之间的距离，n为由h分开的成对样本的数量，z(xi)为点xi的属性值.

步骤2建立空间变异函数，将不同距离的半方差值都计算出来后，找出与之拟合得最好的理论变异函数模型，可用于拟合的模型包括高斯模型、线性模型、指数模型等.

步骤3利用拟合的模型估算未知点的属性值，计算式为：

(3)

其中，z0为未标记样本的AQI估计值，zxi为标记样本点xi的AQI值，s为用来估算未知点的已知样本点的数目，λxi为在估计z0时的zxi的权值系数.λxi由计算式 (4)计算：

(4)

其中，γ(xi，xj) 为已知样本点xi和xj之间的变异函数值，μ为拉格朗日常数，γ(xi，x)为未知样本点与其他已知样本点xi之间的变异函数值.

3) 源点OD成本矩阵分析(Origin-Destination(OD)Cost Matrix)

源点OD成本矩阵分析的基本原理是源点目标点成本矩阵是计算从源点到目标点的距离成本，OD成本矩阵可以用于后勤路线分析模型，以便进行优化选择[28].GIS优化模型一般包括最大化覆盖范围、最小化阻抗、最小化设施点数、最大化市场份额、最大化人流量[29].在本文幼儿园与居住小区分析中，用优化模型包括最大化覆盖范围模型和最小化抗阻模型.它的主要思路为：基于最大化覆盖范围模型，以任一幼儿园位置为中心，查找所有在搜寻半径(15分钟)范围内的居民小区.

2 结果与分析

2.1 兰州市幼儿园分布现状与特征

1) 集中分布于城关区，区域间数量差异明显

本文选取幼儿园数量、班级人数、学校权属等相关指标来评价兰州市幼儿园的教育资源分布情况.统计2018年末兰州市城关区、七里河区、安宁区和西固区的幼儿园和托儿所，共有在册565所，在园幼儿人数有74 186人，平均每个学校131人，学校权属包括教育部门、地方企业、事业单位、部队、民办和其它部门等.其中，城关区幼儿园数量为284，占总数的50.27%，幼儿园人数为36 044人，占总数的48.58%；七里河区幼儿园数量为130，占总数的23.01%，幼儿园人数为16 987人，占总数的22.90%；安宁区幼儿园数量为72，占总数的12.74%，幼儿园人数为10 518人，占总数的14.18%；西固区幼儿园数量为79，占总数的13.98%，幼儿园人数为10 637人，占总数的14.34%.从上可以总结出，城关区在幼儿园数量和在校人数上优于其它行政区，形成城关区>七里河区>西固区>安宁区等级分布.此外，兰州市主城区民办幼儿园数量占总数的88.50%，并且各行政区的民办数量均远高于其它权属的幼儿园数量.

2) 聚集水平差异性较大，“核心-边缘”特征显著

幼儿园相比小学和中学更具有其特殊性，根据《城市居住区规划设计标准》GB50180-2018可知，其服务半径一般为500 m为宜，因而更应该重视在地理空间和人口密度上的相对均等化布局.核密度分析可以较好的反映空间点位置分布状况，做幼儿园数量空间分布核密度图，输出栅格大小为20 m，搜索半径为1 500 m，运用自然间断点分级法(Jenks)按照计算结果将划分为四个等级：低密度等级，较低密度等级，较高密度等级和高密度等级(图2).

由图1可知，整体上幼儿园密度等级空间分布呈现向心集聚态势，空间结构上呈现出“带状多中心”多层次的圈层结构，存在显著的空间非均衡分异特征；分区来看，城关区和七里河区分布较为均质，西固区和安宁区分布较为集中.高密度区域仅分布于城关区，包括雁北街道、雁南街道和盐场路街道.较高密度区域分布于城关区的拱星墩街道、渭源路街道、东港西路街道、临夏路街道、张掖路街道、白银路街道和酒泉路街道等，七里河区的西湖街道、西园街道、龚家湾街道，西固区的西固城街道、临洮路街道和福利路街道，安宁区的银滩路街道、西路街道和孔家崖街道.较低密度区域围绕较高密度区域依次向外递减分布，其中，在七里河区的秀川街道形成较低密度中心.低密度区域基本分布于四区边缘区域，即城乡结合部地区，具有明显的边缘弱化特征.

图2 兰州市幼儿园核密度等级分布Fig.2 Distribution of nuclear density in kindergartens in Lanzhou

长期以来幼儿园教育作为非义务教育，促使民办幼儿园得到了大量发展，形成了幼儿园“公办少民办多”的特征，并且空间分异特征显著.通过对民办幼儿园和非民办幼儿园的空间分布比较(图3和图4)，可以看出非民办幼儿园主要集中分布于城市早期建成区的厂矿企业单位所在和行政单位所在地，比如西固城街道、白银路街道和铁路西村街道等.而民办幼儿园多分布于城市新建成区的居住区附近，以雁滩高新区为典型代表.在现阶段城市空间快速扩张的过程中，当地政府对新建成区基础教育资源的资本投入相对滞后，导致公有基础教育资源分布不均衡；但是，民间教育资本投入发挥市场调节的优势，补充了政府投入的不足和缺失.由于公立和民办幼儿园投资渠道不同，在幼儿园的基础设施建设和学生收费标准方面存在较大的差距，幼儿园的空间分异使得不同幼儿园的教学质量也存在空间差异性，教育资源质量分配的不均衡会导致学生难以享受到公平的教育条件.

图3 兰州市民办幼儿园核密度等级分布Fig.3 Distribution of nuclear density grade of private kindergartens in Lanzhou

图4 兰州市非民办幼儿园核密度等级分布Fig.4 Nuclear density grade distribution of non-private kindergartens in Lanzhou

2.2 幼儿园与服务主体匹配性评价

随着我国城镇化进程的加快，城市人口的快速增长，导致城市原有的公共服务设施存在供不应求的现象，城市适龄儿童“入园难”问题，逐渐成为社会各界关注的焦点.地方政府为解决小区适龄儿童上学问题，要求房地产开发商在规划与建设居住小区的同时要将幼儿园设施考虑在内.经过实地走访勘察发现，由于部分居住小区建设时间较早，缺乏幼儿园配置，例如城关区的天庆嘉园、七里河区的兰牧大院、安宁区的华泰小区和西固区的宏泽园等.为了研究当前兰州市主城区幼儿园空间分布问题，通过两方面进行空间检验：基于核密度分布与进行居住用地叠加分析和通过构建模型来评价幼儿园与居住小区空间分布匹配度.

1) 幼儿园与居住用地匹配性分析

幼儿园的建立与城市居住用地联系较为紧密，由于使用群体的特殊性和为了提高教育设施服务质量，一般建立在居住区内部或若干居住区之间.为了分析幼儿园分布与居住用地的匹配度，利用2010年兰州市中心城区土地利用现状图，提取出主城区居住用地，与幼儿园核密度分布图进行空间叠加；根据居住区规划设计规范要求，幼儿园服务半径最大范围为800 m，以此为半径做缓冲区分析(图5).由图中叠加分析结果可知，兰州主城区幼儿园的空间布局与居住用地布局基本吻合.其中，靠近主城区边界的区域居住用地分布明显稀疏，这可以合理地解释该区域无幼儿园分布的原因.但是，居住用地分布并不等同于入园需求，通过缓冲分析可知，部分居住区不在缓冲服务范围之内，例如银滩路街道包括南坡坪社区和齿轮厂社区，二者相距5 km，但却只有一个幼儿园为兰州市安宁区实验幼儿园，位于齿轮厂社区，显然南坡坪社区的学前教育存在问题.另外存在同样问题的街道包括四季青街道、陈坪街道、土门墩街道、伏龙坪街道、东港街道和青白石街道.

图5 兰州市幼儿园核密度与居住用地分布Fig.5 Distribution of the Nuclear Density and the Residential Land of the Kindergarten in Lanzhou

从幼儿园点的核密度缓冲区分析可以发现，各行政区中心区域幼儿园数量分布密集，缓冲区存在较为严重的叠加现象，说明部分区域幼儿园分布过于密集，建设中缺乏统筹规划.幼儿园空间分布的密度等级反映了不同地域幼儿园空间布局的差异性，而反映幼儿园办学规模的重要指标是幼儿园的在园学生数.为了更好地解释这一现象，将每一个幼儿园所在学生数量进行空间插值(图6).从图5和图6进行比对可以看出，幼儿园数量分布密集的区域其学生数量密度也偏高，二者空间分布相对应，说明整体上兰州市主城区的幼儿园空间分布较为合理，但也存在部分街道不匹配的现象，其中幼儿园数量分布密集而学生数量分布较少的街道包括雁北街道、雁南街道、高新区拱星墩街道、龚家湾街道、西园街道和安宁堡街道；幼儿园数量分布稀疏而学生数量分布偏多的街道包括焦家湾街道、草场街街道、靖远路街道、西柳沟街道、十里店街道和土门墩街道.

图6 兰州市幼儿园人数空间分布Fig.6 Spatial distribution of kindergarten population in Lanzhou

2) 幼儿园与居住小区匹配性分析

为进一步了解兰州市主城区幼儿园与服务主体的空间匹配度情况，建立街道尺度的空间权重矩阵，统计幼儿园与居住小区数量然后导入SPSS软件进行空间相关性分析与显著性检验，得出二者的Pearson相关系数为0.385 9，说明在空间上幼儿园与居住小区具有较强的相关性，可以进行空间匹配性分析.

幼儿园与居住用地的分析是建立理想化的缓冲区分析服务区域，粗略的估计幼儿园的有效服务区域.为了解决这种不足，在现实路网基础上按照交通距离更准确的模拟幼儿园在服务半径内可以覆盖的居住小区数量.利用ArcGIS中Network Analyst工具建立OD成本矩阵分析，在“分析设置”中将请求点设为居住小区、设施点设为幼儿园，在“高级设置”中将问题类型设置为最大化覆盖范围，基于十五分钟“生活圈”理念，将“阻抗”的出行时间设置为十五分钟，并将得到的结果进行克里金插值(图7).

整体而言，在最大化覆盖范围下，有1 085个居住小区位于服务范围内，占比为92.95%，而有91个居住小区不在服务范围内，其空间分布如图7所示，说明兰州市主城区幼儿园与居住小区的空间匹配性整体较好，但也存在部分区域还不够合理.从空间上来看，幼儿园与居住小区空间匹配性由高到低依次为城关区、七里河区、西固区、安宁区，且较好的区域主要分布在各行政区的核心区域，包括张掖路街道、酒泉路街道皋兰路街道、西湖街道、西固城街道.空间匹配度较差的区域主要分布于城乡结合部区域，主要包括青白石街道、盐场路街道、伏龙坪街道、银滩路街道、秀川街道等；此外，城市核心区域也存在部分匹配度较差的服务盲区，例如广武门街道和雁南街道等.

图7 幼儿园与居住小区空间匹配性Fig.7 Spatial matching between kindergarten and residential district

3 讨论

幼儿园分布现状与特征分析结果表明，研究区具有“带状多中心”多层次的圈层结构，呈现向心集聚态势，存在显著的空间非均衡分异特征，与相关的研究结果一致[31-32].这种“带状”特征的形成是受到“南北两山夹一河”地形的主导作用，兰州作为我国西北“河谷型”城市的代表[33-34]，城市中心在河谷盆地沿东西向拓展.就兰州主城四区而言，七里河区、安宁区和西固区当属城市副中心，相比于城关区发展较弱，可定位为同一发展层级却也存在差异.高密度区域仅分布于城关区，包括雁北街道、雁南街道和盐场路街道，较低一级密度区域围绕上一级密度区域依次向外递减分布；低密度区域不仅沿较低密度区域向外延伸，还广泛分布于四区边缘区域，具有明显的边缘弱化特征.同时，非民办幼儿园主要集中分布于城市早期建成区的厂矿企业单位所在和行政单位所在地，而民办幼儿园多分布于城市新建成的居住区附近，也存在显著的空间分异特征.

幼儿园与居住用地和居住小区的匹配度可知，匹配高值区域与核密度等级分布的范围基本吻合，由高密度中心区域向外扩散，匹配度逐渐降低，与相关研究结果一致[35].幼儿园的空间分布与居住用地的叠加基本吻合.其中，靠近主城区边界的区域居住用地分布明显稀疏，这可以合理地解释该区域无幼儿园分布的原因.通过缓冲区分析发现银滩路街道的南坡坪社区和齿轮厂社区不在缓冲服务范围之内，显然南坡坪社区的学前教育存在问题.根据幼儿园设计规范要求，幼儿园必须规划在居住区内，简单的做空间叠加分析不乏存在片面性.为了更好地解释这一现象，建立OD成本矩阵分析，在最大化覆盖范围下，有1 085个居住小区位于服务范围内，占比为92.95%；而有91个居住小区不在服务范围内，这些小区主要分布于城乡结合部区域，主要包括青白石街道、盐场路街道、伏龙坪街道、银滩路街道、秀川街道等；此外，城市核心区域也存在部分匹配度较差的服务盲区，例如广武门街道和雁南街道等.总得来看，作为与居民生活息息相关的学前教育设施，与居住用地和居住小区还存在一定的优化空间，空间形态格局局部区域存在较大“错位，尤其对于大面积的外围区域的新开发居住片区，例如九州开发区和雁滩高新区，仍缺乏学前教育设施的配置，幼儿园空间供给与需求的失衡和如何优化布局进而实现供给平衡值得管理者的深思.

学前教育资源空间布局存在的问题是我国学前教育整体布局的一个缩影，折射出我国学前教育空间布局中普遍的现象.本文综合测度了幼儿园空间布局及其与居住用地和居住小区的空间匹配度，利用地理信息系统相关分析技术可视化反映了学前教育空间分布不均衡，不公平等问题，为调整学前教育资源空间布局提供决策依据.由于教育设施分析对象是需要精确到居民年龄和设施详细管理信息的，所以在数据精度满足的情况下，对幼儿园的分析方法是可以推广到整个义务教育阶段.根据定期更新的管理调查数据，对教育设施进行实时调整，精准判断在社会和经济发展下居民对教育设施需求的变化，从而提前做好应对人口结构变化和数量增长的设施调整.

4 结论与建议

4.1 结论

以兰州市幼儿园数量、在园人数、居住用地以及居住小区为基础性数据，运用核密度、克里金插值以及源点OD成本矩阵分析了学前教育资源的空间布局与居住用地和居住小区的匹配性，得出如下结论：兰州市城关区在幼儿园数量和在校人数上优于其它行政区，形成城关区>七里河区>西固区>安宁区的等级分布；幼儿园空间分布呈现向心集聚态势，空间结构上呈现出“带状多中心”多层次的圈层结构，存在显著的空间非均衡，并存在“公办少民办多”的数量特征和空间分异特征.幼儿园的空间布局与居住用地和居住小区的匹配性整体较好，但也存在部分区域还不够合理.匹配度较好的区域主要分布在各行政区的核心区域，而较差的区域主要分布于城乡结合部，具有明显的“弱化”现象，此外城市核心区域也存在少量的服务“盲区”.总体上，各级行政区内幼儿园空间布局相对完善，城市边缘区域幼儿园的发展数量和质量有待加强.

4.2 建议

1) 树立学前教育均衡发展理念

学前教育公共服务设施的优化配置是提升城市品质、建设宜居城市、确保民生的重要内容，因此，幼儿园布局必须坚持城乡一体化的均衡发展理念.本文研究的兰州市主城区4区的城市化水平并不一致，区域发展并不均衡，同样在学前教育大发展背景下应严防出现城乡割裂、区域差异的办园格局.伴随着城市化进程，城市骨架在不断延伸，原先的城乡结合部、乡村地区变成了城市新区.老城区教育资源集聚程度较高，新城区却存在着大量的学前教育服务盲点，新居民们对城市优质教育的需求非常迫切，为此，学前教育要从教育公平角度出发，合理规划公民办幼儿园、等级幼儿园等布局.城市新区幼儿园建设要与居民区开发同步进行，要加大政府投入，落实公办幼儿园建设项目，在新城区培育优质园，通过“名园集团化”办学等举措促进学前教育均衡发展.

2) 大力发展公办园或普惠性幼儿园

学前教育是一项重要的社会公益事业，必须坚持为每个家庭提供公平而有质量的学前教育.针对目前兰州市民办幼儿园占比大、公办幼儿园资源较为缺失的现状，政府一方面要加大力度建设公办园，另一方面，可以采取购买服务等方式引导办学质量较好的民办幼儿园向该区域提供更多普惠性服务，实现当地适龄儿童“就近入园”“入好园”的需求.在本课题的调研中已发现，目前兰州市已经开展普惠性幼儿园的建设.引导民办幼儿园又好又快地向普惠性幼儿园发展，是目前解决学前教育公平问题、提高人民教育满意度的有效举措.