林芝市义务教育学校空间可达性及其布局多情景模拟

刘庆芳,程 杨,高 卿,宋金平

(北京师范大学 地理科学学部,北京 100875)

0 引言

优化义务教育资源空间布局是提高区域公共服务水平和提升区域民生福祉的有力举措[1]。“十四五”规划强调,巩固义务教育基本均衡成果,完善办学标准,推动义务教育优质均衡发展和城乡一体化。青藏高原地区由于社会经济落后,其义务教育起步晚、发展慢、基础弱;加之地广人稀与交通不便的特殊地域特征,其义务教育资源的空间可达性往往相对较差且整体空间布局与社会经济发展并不完全相适应[2]。因此,如何提升义务教育资源空间可达性、优化义务教育资源空间格局、促进区域教育均衡发展是新时代青藏高原地区优化公共服务的重要基础工作之一。作为人口稀少的西部典型地区,林芝市教育设施交通可达性差、教育发展总体水平比较滞后,各级各类教育均衡协调发展任务艰巨,具体情况千差万别,城乡之间、学校之间在师资力量、办学水平、教育质量、教学设施等方面都存在不同程度上的差距。区县间、城乡间教育资源配置不均问题仍然存在,在实现基础教育均衡发展和义务教育资源空间优化方面面临诸多现实问题。一方面,定量测度林芝市义务教育学校空间可达性对于明晰义务教育学校的空间配置差距具有摸底作用,另一方面,对义务教育学校的空间布局进行多情景模拟可为优化义务教育学校的空间配置格局,缓解义务教育资源空间配置不均问题提供科学参考。

空间可达性即交通网络中各节点相互作用的机会大小[3],而义务教育学校的空间可达性是地区居民接受义务教育服务或到达教育设施的便利性[4]。国外学者多将空间可达性概念与思路融入至学校空间规划[5-7]和学校的交通成本分析[8-9]中,其研究内容聚焦学校的空间可达性与交通设施规划[10]、空间公平性[11]、住房价格[12]等社会经济要素的关系。受国家公共教育服务均等化战略的影响,国内学者关于义务教育学校空间可达性的研究逐渐增多,在研究方法上,最常见的评价方法为成本加权法[13-14]、两步移动搜索法[15-16]和空间潜能模型[1,17]。部分学者也采用改进和创新模型分析教育资源的空间可达性,如GIS网络分析法[18]。在研究尺度上,主要涉及市域[14,19]和县域[17,20-21]单元。在研究内容上,主要聚焦义务教育学校如幼儿园[18]、小学[20]和中学[22],部分学者关注义务教育学校的空间布局和可达性的关系[23]、义务教育学校空间可达性与供需匹配[13]、义务教育学校空间可达性的差异与效应[24]等。

综上所述,国内外关于义务教育学校的研究方法不断完善,空间可达性评价的精度不断提高;研究对象不断拓展,从关注城市义务教育学校到聚焦县域义务教育学校的空间可达性;研究内容不断深化,从单一测度义务教育学校空间可达性到空间可达性基础上的多点发散。然而,已有研究也存在如下不足:在研究对象上,鲜少有学者探索青藏高原地区典型城市——林芝市义务教育学校空间可达性;在研究内容上,学者多聚焦义务教育学校空间可达性评价,对空间可达性评价基础上的布局情景模拟仍鲜少见诸文献。鉴于此,本文以林芝市为例,综合运用最近距离法、最小化设施点模型和最大化覆盖模型,评价义务教育设施空间可达性,并对其布局进行多情景模拟,希冀为林芝市乃至青藏高原地区其它城市义务教育设施空间格局优化提供可资借鉴的科学参考。

1 研究设计

1.1 研究区概况

林芝市(26°52′N～30°40′N,92°09′E～98°47′E)位于中国西藏自治区东南部,其市域面积11.7×104km2,东西横跨646.7 km,南北纵长353.2 km;下辖1区、6县、54个乡(镇)、498个村(居),总人口24万人。在第二次青藏高原综合科学实地考察研究中,科考队从林芝市教育局提供的资料得知,截止2019年末,全市共有各级各类学校266所,其中:幼儿园192所(含4所民办幼儿园)、小学63所、初级中学8所、高级中学2所、中等职业技术学校1所;在职教师3 985人,在校学生44 702人,义务教育巩固率达到90%,实行农牧区寄宿制和乡镇中心学校办学机制,汽车、摩托车、步行是目前林芝市学生小学阶段从家至学校的主要交通方式。

1.2 研究方法

1.2.1 最近距离法

最近距离法是可达性研究中一种常用的方法。可达性往往被理解为基于一定的道路交通条件和出行方式,从某一地点到达另一地点的便捷程度[25]。因此,距终点的空间位置和二者的连接形式直接决定着可达性的高低。就本文而言,采用最近距离法分析可达性,将到达学校所需的最短时间作为评价居民点至学校的可达性依据。

在青藏高原地区,一方面考虑居民点到教育设施的便捷性;另一方面,考虑教育设施的建造成本。鉴于此,本文选取最大化覆盖模型和最小化设施点数模型,对林芝市义务教育学校布局进行多情景模拟优化。

1.2.2 最大化覆盖模型

最大化覆盖范围是在候选的设施选址中选择给定数目设施的空间位置,使得在设施的最大服务半径内覆盖的需求点最多[26]。其模型求解过程如下:

(1)

(2)

式中:xi、yj为决策变量,若xi=1,则义务教育学校设置在需求点i,否则xi=0;若yj=1,则需求点j被覆盖在某义务教育学校的有效服务半径之内,否则yj=0;si为需求点i的义务教育学校综合布局系数;aij为二元值系数,当需求点i到义务教育学校j的距离dij在其有效服务半径r之内,aij=1,否则aij=0;p为指定的义务教育学校布局数量。约束式(2)第一个公式是为了防止某一需求点未被服务半径r有效覆盖而yj取值为1的情况;约束式(2)第二个公式是在预算约束下的最大义务教育学校布局数量;约束式(2)第三个公式表示xi,yj是二元值决策变量;目标函数式(1)使被义务教育学校覆盖需求点的效益总和最大。

1.2.3 最小化设施点模型

最小化设施点数在最大化覆盖范围的基础上考虑了学校的建设总成本问题,是在候选设施选址中挑选出数目尽量少的设施,在设施最大服务半径内覆盖的需求点最多[27]。

(3)

(4)

Xi∈{0,1},∀i

(5)

式中:目标方程(3)求设施最小建设费用,cj为设施建设成本。限制条件(4)要求所有需求都必须被特定距离内的设施满足。如果在j点修建设施,Xj为1,否则为0。

表1 最大化覆盖模型和最小化设施点模型

1.3 数据来源及预处理

本研究以工布江达县、米林县、朗县、墨脱县、察隅县、波密县6个县和巴宜区为研究单位,包括54个乡镇,巴依镇涉及两条街道。林芝市县级行政区和乡级行政区以上研究单位平面矢量数据均来自林芝市第三次全国土地调查数据,由林芝市自然资源局提供。这些平面矢量数据的地理坐标系为GCS_CGCS 2000,并配置了CGCS 2000_3_Degree_GK_CM_96E作为其投影坐标系。林芝市历年社会经济数据主要来源于《西藏自治区统计年鉴》《林芝市统计年鉴》以及相关政府部门官网。在林芝市各类义务教育学校的位置和属性数据中,林芝市各类义务教育学校的名单、各学校的教育资源和在校生情况均来自林芝市教育局。此外,本文采用基于Vscode软件的百度地理逆编码方法获取学校地理位置和坐标,并进一步将其转换为CGCS2000坐标,建立义务教育学校空间数据库。村落位置根据第三次全国土地调查数据确定,村落人口根据林芝市统计局提供的人口数据确定。最终得到与位置和人口相对应的491个村落,其中,8个行政村的人口数据缺失。该村学生人数根据人口数据和各区县在校学生人数,以及各村人口占区县人口的比例确定。最后,从开放街道地图网站(OSM,https://www.openstreetmap.org/)下载了林芝市的路网数据,并在此基础上构建了路网数据集。

采用最近距离法评价义务教育学校的时间可达性,需要对路网的速度进行赋值。以从Open Street Map下载的路网数据为基础,结合林芝市的实际情况和主要道路的设计时速,将原本Open Street Map中的道路重新划分为5个等级,根据百度地图的实际道路出行速度,对各区县的道路速度进行调整,不同类型道路的汽车速度赋值情况如表2。摩托车出行速度考虑到出行安全,以汽车速度为基础,最大不超过40 km/h;步行速度则参考文献[28]中的速度赋值并结合林芝市道路情况,将步行平均速度设为3.6 km/h。将Open Street Map下载的数据在Arc GIS中处理为具有长度、速度和时间属性信息的矢量线状数据,进一步在ArcCatalog中建立路网数据集,进行拓扑检查并用于分析。利用网络分析模块下的最邻近设施点工具,分别以61个小学点和10个初中点作为设施点,以491个居民点作为需求点,图层属性中设置抗阻为时间(h),要查找的设施点数量为1,行驶方向为自事件点至设施点,得到各居民点至最近学校的路径及所花费的时间成本。

表2 不同道路类型汽车速度赋值情况

2 结果与分析

2.1 小学可达性分析

2.1.1 居民点尺度

本文将各居民点的小学可达性结果进行克里金插值,得到小学空间可达性的面状数据,图2显示:(1)距离小学较近的区域或居民点的可达性水平较高。不论是汽车、摩托车还是步行方式,小学可达性水平的高值均分布于小学附近,随着距离小学距离越远,位于不同空间位置的可达性水平逐渐下降。(2)可达性水平相对较低的区域主要分布于县域边缘区。目前小学主要位于县城或乡镇中心,对于面积广阔的区县来说,其县域边缘区少有学校分布,导致那些远离城镇中心、道路交通不便的区域成为可达性水平低值区,如察隅县东南部、波密县北部、米林县西北部和西南部以及工布江达县北部和南部边缘区。(3)机动车、步行出行方式下的可达性水平较高区域分别呈面状连片分布和点状集中分布。相比步行,机动车的出行速度较快,能够到达的区域更远,尤其在小学集中分布的市域东部和北部地区,能够在15 min可达最近小学的区域面积较大且相互连通,可达性较高区域连片分布特征明显。而步行出行方式下,能在15 min内到达小学的区域面积较小且仅分布于小学附近,可达性水平较高区域呈明显的点状集中分布。

分别计算3种出行方式的平均可达性时间,汽车出行下居民点至最近小学的平均时间约为28 min,有150个居民点至最近小学的时间成本大于平均值,占总居民点数的30.55%;摩托车出行下各居民点至最近小学的平均时间增加至31 min,有156个居民点至最近小学所需时间大于平均值;步行方式下各居民点至最近小学的平均时间约为4 h,有173个居民点大于平均值,占总居民点数的35.23%。对比3种出行方式下不同可达性水平的居民点占比情况及其所涉及的学生数量(图3)。(1)汽车出行方式下有89%的居民点能够在1 h以内到达最近的小学,这些居民点处共包含94.99%的小学生人口,但个别居民点至最近小学的时间需要4个多小时,如察隅县竹瓦根镇知美村,其位于察隅县东南部,该村与所在乡镇小学的路网距离较远且路况条件有限,因此其小学可达性条件相对较差。(2)摩托车出行方式下,87.58%的居民点可在1 h内到达最近小学。其中,0～0.25 h的居民点数量占比与汽车出行相比有所下降,0.26～0.50 h、0.51～0.75 h、0.76～1.00 h、1.01～2.00 h 4个可达性区间的居民点数量占比均有不同程度的增加。(3)步行方式下,仅有22.61%的居民点至最近小学的时间在1 h以内,涉及学生人口的56%,大多数居民点以步行方式到达最近小学所需时间较长,有26.27%的居民点至最近小学的时间甚至超过5 h,大大超过了小学生可接受的步行时间和距离。

不难发现,3种出行方式下,汽车至最近小学的可达时间最短,是最为高效省时的就学方式。以1 h为就学时间限制,大部分居民点能够在1 h内达到最近小学,其次为摩托车。由于小学一般布局于区县和乡镇的中心地区,而居民点多分布于远离中心城区的位置,使得汽车和摩托车因其时速快、灵活性强、可通达距离远而成为地广人稀、地形复杂的青藏高原地区应用较为普遍的就学交通工具。

2.1.2 乡镇尺度

为了解义务教育学校对于乡镇居民的可达性水平,本文在居民点可达性结果的基础上,以乡镇为单元分别统计3种出行方式下各乡镇所辖居民点可达性的算术平均值,得到乡镇尺度的平均最近小学就学时间,分析乡镇的小学可达性差异,图4显示:(1)由于县城驻地经济社会相对发达,因而县城驻地所在镇的小学平均可达性往往在县域内处于较高水平,仅有察隅县的县城驻地竹瓦根镇平均最近小学可达性时间超过1 h。(2)镇域面积大小、居民点的集中程度会影响乡镇的平均小学可达性水平。镇域面积小、居民点集中分布在小学附近的乡镇,其平均小学可达性水平高于居民点分散分布的乡镇。如察隅县的大部分乡镇镇域面积广阔,远离乡镇中心的居民点至小学距离较远,增加了乡镇的平均就学时间,导致整体可达性水平降低。(3)路网密集、道路交通条件良好区域的小学可达性水平较高。如工布江达县、巴宜区、米林县境内可达性较高的乡镇基本分布在国道318、拉林公路沿线,这些地区路况相对良好、设计车速相对较高,大大提升了可达性水平,而察隅县部分道路行驶难度高、设计车速有限,导致有的乡镇小学可达性水平相对较低。由此可见,在乡镇尺度上,一方面,县城驻地所在镇的小学可达性水平较高,另一方面,镇域面积小、居民点分布集中以及交通网络密集、道路交通条件良好的镇,小学可达性水平往往较高。

汽车出行模式下,至最近小学的平均时间最短、可达性水平相对较高的乡镇主要位于市域中部的巴宜区和米林县境内,可达性水平相对较低的乡镇主要位于市域东部的察隅县和工布江达县北部,最高的为米林县米林镇,这可能主要与该镇域内道路网络相对密集,交通条件较好,且居民点较为集中地分布在距离小学较近的区域相关;小学可达性水平最低的为察隅县竹瓦根镇,至最近小学的平均时间约为100 min。该镇居民点相对分散,学校位于镇域西部,导致东部居民点至最近小学的时间较长,且察隅县道路交通条件较差,车行速度有限,与其他区县相比加大了平均至最近小学的所需时间。

摩托车出行模式下,虽然各乡镇的平均最近小学就学时间与汽车出行相比均有不同程度的增加,但大部分乡镇的小学可达性水平保持在与汽车出行相同的区间,部分位于县域边缘的乡镇区间有所下降。此时朗县、墨脱县各乡镇的小学平均最近就学时间均在30 min和45 min以内。朱拉乡、竹瓦根镇和察瓦龙乡还是可达性水平相对最低的乡镇。

步行出行模式下,镇域层面的小学可达性水平均明显下降,市域内大部分乡镇的平均最近小学就学时间超过2 h。仅有墨脱县格当乡、米林县南伊珞巴民族乡和米林镇的平均最近小学就学时间小于1 h。察隅县各乡镇至最近小学的时间均增加至3 h以上。

2.2 初中可达性分析

2.2.1 居民点尺度

将汽车、摩托车、步行的居民点初中可达性结果进行克里金插值所得图5显示:(1)与小学相比,初中的可达性水平显著降低。在相同出行模式下,原本1 h内可达至最近小学的区域变为至最近初中1 h不可达的区域,就学时间明显增加。(2)以初中为中心,可达性的圈层特征明显。靠近初中的地方是可达性的高值区域,以初中为中心,由内到外可达性逐步降低,可达性降低的程度受到与初中的距离和交通条件的多重影响。(3)城乡初中可达性水平存在差距。不论是汽车、摩托车还是步行出行,可达性水平较高的居民点均主要分布在中心城区、县城或其边缘城乡结合区。尤其在步行模式下,农村地区的居民点至最近初中的时间普遍大于5 h,可达性水平大幅降低,城乡可达性差异较大。在青藏高原广大地区,中学往往布局在县城驻地,使得靠近县城,特别是靠近中学的居民点中学可达性水平高,而广大边远的区县农村居民点中学就学可达性程度较小学远远降低,学生往往选择寄宿制就学。边缘区县的居民点初中可达性水平往往处于劣势地位。

对比3种出行方式下居民点至初中的平均可达时间。汽车出行方式下,居民点至最近初中的平均时间为1.67 h,164个居民点至最近初中的时间成本大于平均值。摩托车出行方式下,各居民点的平均出行时间增加至2 h,有183个居民点至最近初中的时间成本大于平均值。当步行出行时,各居民点至初中的平均时间约为18 h,远远超过了学生可接受的时间阈值。需要关注的是就学时间较长的居民点,如时间成本大于4 h的居民点基本均位于墨脱县和察隅县境内,主要位于墨脱县加热萨乡和察隅县察瓦龙乡和古拉乡。图6显示:摩托车出行方式下,2 h内能到达最近初中的居民点占比由汽车出行模式下的73.93%下降至62.73%,涵盖初中生的数量占比也下降至78.73%。大于5 h的区间中,除墨脱县、察隅县的居民点外,波密县八盖乡的日卡村、龙普村也包含在内。步行出行方式下,2 h内能到达最近初中的居民点占总数的6.52%,学生数量占总数的45.87%;5 h以内不可达的居民点占85.74%,学生数量占比为49.59%。因此,由于家校距离过远和出行时间过长,位于偏远地区居民点的学生以步行模式就学的可能性较低。

由此可见,相比居民点层面的小学可达性,初中可达性水平大大降低,可达时间延长,3种出行方式下,2 h可达的学生占比也大幅降低。墨脱县和察隅县因其地理位置偏远,幅员辽阔,加之复杂的地形地势和较为分散的农村居民点布局,前往中心城区中学就学的条件较差,就学可达水平处于末端地位,实际调研过程中发现,这些居民点多数学生选择寄宿制就学,甚至有的学生半年才能回家一次。

2.2.2 乡镇尺度

同样地,计算乡镇所辖居民点至最近初中所需时间的算术平均值,得到3种出行方式下初中各乡镇的平均最近时间,图7显示:(1)县城驻地所在镇的初中可达性在县域中水平最高。各区县的初中均分布于县城驻地所在镇,农村地区缺少初中,其他乡镇的学生不得不前往中心城区或县城就学,增加了就学时间,这使得县城或中心城区所在镇成为初中可达性水平相对较高的区域。(2)乡镇初中可达性水平的高低与距离中心城镇的距离远近有关。如察隅县察瓦龙乡、墨脱县甘登乡、波密县八盖乡和米林县派镇均是县域内距离中心城镇较远的乡镇,其初中平均可达性在县域各乡镇中也处于最低水平。因此,乡镇尺度上初中可达性与居民点尺度的初中可达性具有类似的空间特征,初中多分布在县城驻地,县城的初中可达性水平最高。伴随着距离中心城镇距离的增加,初中可达性逐渐减弱。

汽车出行方式下可达性水平较高的区域主要分布于察隅县中心城镇及其周边地区,可达性水平相对最差的乡镇位于市域东部察隅县境内,且察隅县各乡镇至初中平均所需时间均超过1 h。初中最近就学时间相对最少的乡镇为米林县米林镇,其次为巴宜区八一镇,所需时间均在10 min左右;所需时间相对最多的乡镇为察隅县察瓦龙乡,为6.9 h,乡镇之间的可达性水平差异较大。

摩托车出行模式下,部分距离中心城镇较远的乡镇其时间成本所在区间发生变化,如察隅县西部的上察隅镇、米林县西部的卧龙镇、工布江达县北部的错高乡、波密县西部的八盖乡等。其中,相比汽车出行方式下的平均初中最近可达时间,汽车出行下时间成本增加最多的乡镇为波密县八盖乡,由3.28 h增加至4.78 h。

步行出行模式下,仅有米林县米林镇、南伊珞巴民族乡、巴宜区八一镇、墨脱县墨脱镇、波密县扎木镇和朗县朗镇的平均初中最近就学时间在5 h以内,其余乡镇均超过5 h。其中,米林镇、八一镇和南伊珞巴民族乡仍能满足2 h可达最近初中,前述3个乡镇的初中可达性不论在汽车、摩托车还是步行方式下均保持在相对较高水平。但考虑到初中就学距离仍相对较远,加之初中课程安排时间较为紧凑,除分布于初中学校附近的城镇居民点,多数学生通常不会选择步行就学。

2.3 基于位置分配模型的多情景新增学校布局方案

结合最大化覆盖模型和最小化设施点模型可以对一定条件下林芝市中小学的优化方向及分阶段目标提出具体建议。首先基于最大化覆盖模型,求解不同情境下新增不同数量设施点时,满足最大服务半径内覆盖最多需求点数量的候选点位置。再考虑现实中由于资金、土地、技术等方面的限制,根据最小化设施点模型确定服务范围覆盖需求点数量最多时所需新增的最少设施点数量(记为N)。

在位置分配模型中,需要的基础数据主要有设施点位置、需求点位置以及路网数据,其中,模型中的抗阻一般设置为设施点与需求点之间的距离或时间成本。本研究在设置抗阻时,将其定义为时间成本,抗阻的阈值主要参考问卷调研中学生对可接受的最长就学时间调查结果,将小学的抗阻设置为0.75 h,初中的抗阻设置为2 h,以让更多的居民点满足小学或初中可达性在阈值范围内,作为探索新增学校最优位置的标准。

由于只考虑新增学校的布局位置,因此本文将原本的学校点作为必选设施点,将新增学校可选的位置作为候选设施点。为提升学校可达性较差地区的可达性水平,达到教育均衡发展的目的,分别将汽车出行方式下小学可达性大于0.75 h,初中可达性大于2 h的居民点所作为新增候选小学和初中的位置。同时,居民点所在地一般是具有一定交通通达性、地势相对平坦的区域,因此将其作为候选点位置具有可操作性。基于以上条件,共确定小学必选设施点61个,候选设施点90个;初中必选设施点10个,候选设施点128个。

2.3.1 新增小学布局方案

基于最大化覆盖模型,当抗阻中断为0.75时,需要新增53个设施点才能使当前所有居民点满足在汽车出行方式下小学45 min可达,即约需要新增当前小学数量1倍的设施点才能使可达性水平更加均衡,保证底线公平(图8)。在实际建设过程中,在考虑均衡布局设施点的同时也要考虑学校效益,根据不同区位的具体情况选择将其建设为小学学校或教学点,避免教育资源浪费。

为了进一步了解新增不同数量设施点时带来的居民点可达性的提升程度,基于最大化覆盖模型的优化结果,分别统计多情境下新增不同数量设施点时,到达最近小学的时间在45 min以内的居民点数量占比情况(表3)。当新增5个设施点时,能够使得20个居民点至最近小学的时间缩减至45 min以内,在此基础上每新增5个设施点均能不同程度地提升45 min可达最近小学的居民点数量占总居民点数量的比重。但当累计新增设施点数量为25时,后新增的设施点主要对改善该设施点所在位置的居民点可达性起到较大作用。

表3 不同情景下居民点45 min小学可达性情况

2.3.2 新增初中布局方案

基于最大化覆盖模型,当最大服务半径为2 h,需要新增23个设施点才能覆盖当前所有居民点(图9),除朗县外的其余区县均需新增初中设施点。但从林芝市当前的实际情况来看,林芝市人口较少,初中学龄人口和财政资源有限,完全按照最大化覆盖模型的结果布局初中设施点不具备现实性。

目前,林芝市除巴宜区外各县域内均只有1所初中,导致部分县域内农村居民点至初中距离过远,可达性水平较低。因此,结合林芝市当前初中教育设施布局现状,并考虑各区县初中布局的均衡性,假设未来新增的学校均位于不同区县,采用最大化覆盖模型求解学校建设的先后顺序及其位置。其中,由于朗县目前初中的布局以及能满足县域内所有居民点在2 h内可达。因此,不考虑在朗县新增初中的情况。分别统计多情境下新增不同数量初中设施点时,到达最近初中的时间在2 h以内的居民点数量占比情况及新增学校建设顺序(表4)。未来新增初中时,应首先考虑布局在察隅县境内,由此最多可以使22个居民点至最近初中的时间缩短至2 h以内,2 h内可达最近初中的居民点数量可以由当前的73.93%提升至78.41%,根据最大化覆盖模型的结果,各区县新增初中的顺序应为察隅县、墨脱县、波密县、工布江达县、米林县、巴宜区。

表4 不同情景下居民点2 h初中可达性情况

最小化设施点模型下,新增初中在各区县中的具体布局位置如图10,分别布局在察隅县东部的察瓦龙乡、墨脱县北部的加热萨乡、波密县西部的八盖乡、工布江达县中部的朱拉乡、米林县东北部的派镇和巴宜区东北部的鲁朗镇。

图1 研究区行政区划

图3 不同小学时间距离区间覆盖居民点(左)与学生比例(右)

图5 居民点初中可达性克里金插值

图6 不同初中时间距离区间覆盖居民点(左)与学生比例(右)

图8 基于最大化覆盖模型的新增小学位置空间优化

图9 基于最大化覆盖模型的新增初中空间优化

图10 基于最小化设施点模型的新增初中空间优化

3 结论

本文结合实地调研和实证研究,以林芝市为案例地,采用最近距离法,从居民点和乡镇两个层面出发,分别探究了汽车、摩托车和步行3种出行方式的可达性;并利用最大化覆盖模型和最小化设施点模型对林芝市义务教育学校空间布局进行多情景模拟,主要结论如下:

(1)从小学可达性来看,距离小学较近的区域或居民点可达性水平较高,县域边缘区的可达性水平相对较低。县城驻地所在镇的小学平均可达性往往处于较高水平,镇域面积大小、居民点的集中程度会影响乡镇的平均小学可达性水平。与小学相比,初中可达性水平显著降低,可达性的圈层特征明显,靠近初中的区域是可达性的高值区域,以初中为中心,由内到外可达性逐步降低。县城驻地所在镇的平均可达性在县域中水平最高,乡镇平均初中可达性水平高低与距离中心城镇的距离远近有关。

(2)为使当前所有居民点满足在汽车出行方式下小学45 min可达,约需要新增当前小学数量1倍的设施点才能让可达性水平更加均衡。当新增5个设施点时,能够使20个居民点至最近小学的时间缩减至45 min以内,在此基础上每新增5个设施点均能不同程度地提升45 min可达最近小学的居民点数量占总居民点数量的比重。但当累计新增设施点数量为25时,后来新增的设施点主要对改善该设施点所在位置的居民点可达性起到较大作用。

(3)理论上需要新增23个设施点才能使前所有居民点满足初中在汽车出行方式下2 h内可达。除朗县外,林芝市其余区县均需新增初中设施点。未来新增初中时,应首先考虑布局在察隅县境内,最多可以使22个居民点至最近初中的时间缩短至2 h以内,2 h内可达最近初中的居民点数量可以由当前的73.93%提升至78.41%。各区县新增初中应分别布局在察隅县东部的察瓦龙乡、墨脱县北部的加热萨乡、波密县西部的八盖乡、工布江达县中部的朱拉乡、米林县东北部的派镇和巴宜区东北部的鲁朗镇。