益阳市中心城区基础教育设施空间布局评价

何靖娅，曾志伟, ，汤 慧

（1.湖南工业大学 城市与环境学院，湖南 株洲 412007；2.湖南城市学院 建筑与城市规划学院，湖南 益阳 413000；3.数字化城乡空间规划关键技术湖南省重点实验室，湖南 益阳 413000）

城市基础教育设施是城市社会公众享有基本教育权利的基础，其空间布局的合理性体现着教育均衡发展的目标理念，也反映了广大社会公众享受教育资源的公平程度。[1]《中国教育现代化2035》提出要提高教育质量，提升义务教育均等化水平，促进城乡义务教育优质均衡发展，进一步实现基本公共教育服务均等化。当前益阳市城乡教育资源分布不均，中心城区基础教育设施供给不足，学龄儿童就近入学依旧困难；而乡村地区教育设施条件落后，师资总体水平较低，教学服务水平有待提高。因此，本研究立足于教育均衡发展的现实需求，以基础教育设施空间布局为切入点，针对益阳市基础教育设施空间布局中存在的问题，以中心城区作为研究区域，结合实地调研与相关方法，对研究区内基础教育设施空间布局展开分析。

一、研究综述

基础教育设施作为一项公共产品，是基础教育发展的重要载体，基础教育资源配置水平和教育设施空间布局与社会和谐公平息息相关。为了促进教育公平，更好地发挥教育服务国计民生的作用，国内对教育设施空间布局的研究也在不断深化，主要包括以下两个方面：第一，运用 GIS等空间分析技术，对教育设施空间布局、均衡性、可达性等方面进行数据分析及可视化，进而对设施布局优化提出建议：涂唐奇等对 2006—2015年南京市基础教育设施空间结构特征的演化进行探讨，并提出完善教育设施规划的建议；[2]涂然等通过网络分析法、缓冲区分析法等空间分析方法，基于道路交通网矢量数据和现状小学空间分布的数据，分析上海浦西八区的基础教育设施的空间可达性；[3]韩增林等基于Rhino平台的UNA工具包对大连市沙河口区幼儿园、小学和初中 3类基础教育设施的空间可达性进行分析，并提出布局优化措施及新增选址方案；[4]张静华等利用Huff模型对深圳市内小学学位压力进行研究，并为学校空间布局提供合理化建议。[5]第二，运用标准差、变异系数、基尼系数等方法构建指标评价体系对基础教育设施空间布局进行综合评价：许凤姣针对义务教育公平的发展和实现过程，构建教育机会均衡、教育质量水平和教育资源配置三大类一级指标对长沙市天心区小学布局进行了分析；[6]张晨通过调查问卷构建关于杭州市西湖区基础教育设施配置规模与使用饱和度、空间覆盖度、环境质量满意度等方面的评价指标体系，研究其基础教育公平发展情况。[7]刘潇运用两步移动搜索法、Huff模型、位置分配法从空间距离和服务供给的角度对武汉市武昌区小学的可达性进行定量分析。[8]

总体来看，现有国内研究集中以东、中部地区大城市市域或某一区域为对象，对中部地区中等城市相关研究较少。因此，本文以乡镇街道为研究尺度，通过GIS空间分析技术对益阳市中心城区基础教育设施空间布局特征和空间布局效率进行定量评价分析，以探寻城市基础教育设施空间布局优化的可操作性方法。

二、研究区概况、数据源与研究方法

（一）研究区概况

益阳市位于湖南省北部、洞庭湖南岸，北接常德市，西邻怀化市，南连娄底市，东邻岳阳市、长沙市，为“长株潭 3+5”城市群之一。根据现状调研资料，截止2020年底，益阳市中心城区建成招生的基础教育学校共135所（见表1、图1），学生共100 094人，其中小学96所，学生56 550人；中学39所，学生43 544人。

表1 研究区各乡镇街道基础教育设施基本概况

图1 益阳市中心城区基础教育设施分布

（二）数据源

本研究对象包含益阳市中心城区的基础教育设施，其中中学包括初级中学、高级中学、九年一贯制学校和十二年一贯制学校，小学包括小学和小学教育点。益阳市中心城区范围、道路数据来自《益阳市城市总体规划（2004—2020）》（2013年修订）的数字化，基础教育设施数据来源于益阳市教育局，经过整理获得了赫山区、资阳区2020年中小学的基本情况信息，包含学校面积、班级数量、教师及学生人数等数据信息。

（三）研究方法

1.核密度分析法

核密度分析法可反映数据空间分布的相对集中度，核密度分析以任意要素点的位置为中心，以周围一定区域为密度计算邻域，通过大量数据点分布情况，计算要素在周围邻域中的密度，并可分析该区域的空间分布态势。[9]距离中心点近的数据点的权重较高，反之则较低，每一个数据点得到的都为经过加权平均分析后的密度值。

2.标准差椭圆法

标准差椭圆可用于反应离散数据空间分布特征，主要通过空间分布特征椭圆的平均中心、方位角、长轴和短轴等基本参数对研究对象的空间分布特征做出定量描述。[10]其中，椭圆的长轴数据越大，数据空间分布方向性越明显；短轴数据越大，数据空间分布离散程度越大。

3.改进覆盖度模型

为了对益阳市中心城区基础教育设施空间布局效率进行评价，采用改进空间覆盖度模型来测度各街道（乡镇）的基础教育设施服务区覆盖度与重复率。同时为了更直观地说明基础教育设施空间布局的效率情况，引入服务区效率指数（ISFSAC）和重复覆盖效率指数（IMFSAC）对研究区内基础教育设施空间布局效率进行分析。

式中，α为学校，b为街道（乡镇），C为街道（乡镇）总数。FSACα表示中小学的服务范围覆盖面积，其服务半径范围依据为小学1 000 m，中学1 500 m。SFSACb表示基础教育设施服务区覆盖度，Stb是街道（乡镇）的面积，∪FSACα表示位于该街道（乡镇）内的小学和中学服务范围的并集覆盖面积；MFSACb表示街道（乡镇）基础教育设施服务区重复率，∩FASCα表示位于该街道（乡镇）内的中小学服务范围的交集覆盖面积。SFSACb和MFSACb的取值均在 0～1之间，SFSACb越接近1说明该街道（乡镇）内的基础教育设施服务区覆盖面积越大，MFSACb越接近于1说明该街道（乡镇）内的基础教育设施服务区重复覆盖面积越大，存在资源浪费情况。

式中∑SFSACb/C和∑MFSACb/C分别表示街道（乡镇）基础教育设施服务区覆盖度与重复率的平均值，ISFSAC和IMFSAC是各街道（乡镇）基础教育设施服务区覆盖度与重复率的相对水平。若ISFSAC大于地区平均值，说明该区域内学校空间布局效率高，反之则低；若IMFSAC小于平均值，说明该区域学校服务区重复率低，反之则高。

为了更好说明各乡镇街道基础教育设施服务区效率与重复覆盖效率的类型特征与差异，根据计算结果和参考前人的研究，[1,11]将ISFSAC与IMFSAC划分为三个等级（见表2）。

表2 基础教育设施空间布局效率等级划分

三、结果及分析

（一）基础教育设施空间布局特征分析

由图2可知，益阳市中心城区基础教育设施呈“中心—组团”的分布结构，由于老城区人口密度高，对基础教育的需求量大，所以基础教育设施在资阳区、赫山区老城区集中式分布，规模较大，形成热力高值区。在外围乡镇地区，由于乡镇中心人口较多，且交通便利，基础教育设施形成以各乡镇为中心的组团式布局，相较于老城区规模较小，热力值较低（见图2）。

图2 基础教育设施核密度分布

由图3可知，小学和中学标准差椭圆中心都位于高新区内；小学数量较多，从老城区到乡镇呈现集中到分散的特点；中学数量较少，主要集中于老城区，在外围乡镇零星分布。根据椭圆短轴可知中学布局比小学更为集中，小学布局更为均衡。根据椭圆长轴和方位角可知中心城区基础教育设施呈现“西北—东南”的分布特点，主要原因是益阳市中心城区跨资江发展，这与已经形成的益阳市城市空间发展结构相一致（见图3）。

图3 基础教育设施标准差椭圆分布

（二）基础教育设施空间覆盖度分析

1.小学服务区覆盖度与服务区覆盖效率分析

益阳市中心城区基础教育设施SFSACb（见图4）和ISFSAC（见图5）呈现出由老城区向外递减的特点。小学SFSACb和ISFSAC最高的均为金银山街道，数值分别为0.972和0.572。小学SFSACb和ISFSAC最低的均为新市渡镇，数值分别为0.101和-0.29。根据空间覆盖度模型中的ISFSAC划分等级来看，可将小学服务区覆盖效率划为三类：1）高效率类型，主要包括桃花仑、赫山、汽车路等5个位于老城区的街道，由于街道面小，造成服务区覆盖度效率高，可维持现有小学布局；2）中等效率类型，主要包括高新区、会龙山街道、长春镇等9个乡镇街道，可适当增加一定数量的小学，完善小学空间结构布局；3）低效率类型，主要包括沧水铺镇、岳家桥镇、谢林港镇等5个位于外围的乡镇，由于小学数量较少导致服务区覆盖度效低。

图4 小学服务区覆盖度

图5 小学服务区效率指数

2.中学服务区覆盖度与服务区覆盖效率分析

中学SFSACb（见图 6）和ISFSAC（图 7）最高出现在汽车路街道、桃花仑街道、金银山街道，其服务区覆盖度值均为 1，即全街道都在服务区范围内；中学SFSACb和ISFSAC最低值均为泥江口镇，其数值分别为0.014和-0.383（见图13）。根据空间覆盖度模型中的ISFSAC划分等级来看，可将中学服务区覆盖效率划为三类：1）高效率类型，主要包括老城区的5个街道和高新区，服务区效率指数均大于 1，其中高新区作为益阳市重点开发区域，基础教育设施齐全，功能完备，可维持现有中学布局；2）中等效率类型，包括龙光桥街道、迎风桥镇、兰溪镇和笔架山乡，中学基本能够满足附近居民的教育需求，可维持中学空间布局现状；3）低效率类型，包括谢林港镇、会龙山街道、岳家桥镇等9个乡镇，中学数量较少导致服务区覆盖度较低，可根据现状需求适当增加中学数量以完善其空间布局。

图6 中学服务区覆盖度

图7 中学服务区效率指数

（三）基础教育设施空间重复率分析

1.小学服务区重复率和重复覆盖效率分析

益阳市中心城区基础教育设施MFSACb（见图 8）和IMFSAC（见图 9）在乡镇街道层面上存在较大差异。小学MFSACb和IMFSAC最高均为大码头街道，其数值分别为 0.855、0.598。小学MFSACb最低的为新桥河镇、迎风桥镇，数值为0，即不存在重复覆盖面积；小学IMFSAC最低的是新桥河镇、迎风桥镇，数值均为-0.257（见图12）。根据空间覆盖度模型中的IMFSAC划分等级来看，可将小学服务区重复覆盖效率划为三类：1）低覆盖类型，大部分乡镇街道都为低覆盖类型，包括泥江口镇、会龙山街道在内的12个乡镇街道，其小学布局较为分散，可暂时保持现有小学空间布局；2）中等覆盖类型，只有新市渡镇，其重复覆盖效率数值为0.0629，可适当改善和调整现有小学空间布局；3）高覆盖类型，包括大码头街道、桃花仑街道、汽车路街道等位于老城区的5个街道，该区域小学数量虽不多，但区域面积小，在小学服务区覆盖效率高的同时也导致服务区重复覆盖效率高，存在服务区重复现象。

图8 小学服务区重复率

图9 小学服务区重复覆盖效率指数

2.中学服务区重复率和重复覆盖效率分析

中学MFSACb（见图10）和IMFSAC（见图11）最高的为桃花仑街道，其值为 0.896、0.603。中学MFSACb和IMFSAC最低的为新桥河镇、衡龙桥镇、岳家桥镇等6个乡镇，其重复率数值均为0，重复覆盖效率指数数值均为-0.293，代表这6个乡镇中学服务区不存在重复覆盖面积（见图13）。根据空间覆盖度模型中的IMFSAC划分等级来看，可将中学服务区重复覆盖效率划为三类：1）低覆盖类型，主要为会龙山街道、沧水铺镇在内的12个乡镇街道，其重复覆盖效率指数均小于0，可暂时保持现有中学空间布局；2）中等覆盖类型，有且只有迎风桥镇，由于迎风桥镇近年来大力发展教育，虽然教育资源丰富，但中学服务区存在一定程度的重复覆盖面积；3）高覆盖类型，包括桃花仑街道、赫山街道等在内的老城区5个街道及高新区，虽然这6个乡镇街道中学服务区覆盖效率高，但重复覆盖效率也很高，存在一定程度的服务区重复覆盖问题。

图10 中学服务区重复率

图11 中学服务区重复覆盖效率指数

图12 各乡镇街道小学服务区覆盖度与重复率

图13 各乡镇街道中学服务区覆盖度与重复率

四、结论与讨论

基于改进空间覆盖度模型，以益阳市中心城区为研究对象，从基础教育设施空间布局入手，分析了各乡镇街道基础教育设施空间服务区覆盖度、重复率、服务区覆盖效率和服务区重复覆盖效率方面存在的问题。研究表明：

第一，益阳市中心城区基础教育设施呈现“中心—组团、西北—东南”的空间分布结构。从老城区到周边乡镇呈现出集中到分散的特点，中学布局比小学更为集中，小学布局比中学更为均衡。

第二，益阳市中心城区基础教育设施服务区覆盖度和服务区效率指数呈现出由老城区向外递减的特点，位于老城区的各中小学服务区覆盖度大，覆盖效率指数高，应维持现状布局；而位于周边乡镇地区的中小学数量较少，服务区覆盖面积小，可根据现状学位供求数量调整空间布局。

第三，益阳市中心城区基础教育设施服务区重复率和重复覆盖效率指数在乡镇街道层面上存在较大差异，也呈现出由老城区向外递减的特点，老城区基础教育设施存在空间上的高覆盖率，但也存在高重复覆盖区域。由于老城区人口数量大，对学位存在较大需求，因此中小学数量多，中小学服务区重复率高；在周边乡镇地区，小学数量虽少，但小学服务区重复覆盖效应强于中学。对于老城区高覆盖率地区，可根据在现有分区划片、对口招生的基础上选择多样化的可操作性调控策略；对于低重复率地区，可提高基础教育供给质量，增强学校对外服务功能。

基于改进空间覆盖度模型从服务区覆盖度与重复率两方面分析益阳市中心城区中小学的空间布局效率，结果较直观地揭示了各乡镇街道基础教育设施的布局状态，为基础教育设施布局调整提供了思路和依据。但是本文仅以基础教育设施空间布局为出发点，基础教育均衡发展的研究是一个不断发展变化的研究过程，除了对设施布局进行空间分析外，还要考虑充分利用社会学、统计学、心理学、教育学等多学科的研究方法。此外，改进空间覆盖度模型方法准确度还存在问题，忽略了各乡镇街道人口分布因素，未考虑到基础教育资源供应与需求地区差异等问题，今后仍需根据上述问题对研究结果进一步改进与优化。