教育设施空间可达性与公平性研究——以西安市未央区公立小学为例

张 潇, 钱勇生, 曾俊伟, 魏谞婷, 杨民安, 张富涛

(1.兰州交通大学建筑与城市规划学院, 兰州 730070; 2.兰州交通大学交通运输学院, 兰州 730070)

教育公平对社会公平至关重要[1]。党的二十大报道强调了促进教育公平的重要性,并着力推动建立一个优良均衡的基础公众教育服务体系,充分展示了对义务教育事业的重视。然而由于经济发展和教育投入的不均衡性,致使在教学设施、师资力量等各方面不同学校存在极大差别。而城市基础教育设施作为促进教育公平的重要因素,其可达性与公平性与社会公平等密切相关[2],一直是相关学科领域关注研究的热点。

基础教育设施作为公共服务设施的重要组成部分,同时也是教育活动的空间载体,受到专家学者的广泛重视,关注教育设施的配置[3-4]问题,并对设施空间布局[5]和设施可达性[6]及空间公平性[7]进行研究。

目前对于可达性的研究中,网络分析法、重力模型法和两步移动搜寻法应用最为广泛[9],并且许多学者通过不断探索衍生出了多种改进模型[10],并提出E2SFCA 的评价结果在识别公共服务资源充足的区域方面更加直观和准确[11]。根据相应研究结果显示,网络分析法是以道路网络为基础的一种方法,可以较为真实地模拟居民进入服务设施点的过程[12-13]。通过该方法进行可达性分析所得到的结果也更加准确客观。综上,本文选择网络分析法及增强型两步移动搜索法进行教育设施空间可达性的研究。

由于大多数研究都集中在空间公平性上。因此,除了空间公平,本文主要利用洛伦兹曲线和基尼系数对教育设施空间公平性进行分析。

自2011年西安市政府搬至未央区,给未央区带来了社会经济等的高速发展;同时,国家在临近未央区的西部地区结合咸阳市东部地区划分了国家级新区——西咸新区,这一地区的相关发展政策等也影响着未央区的发展。因此,以西安市未央区为研究区域,对西安市未央区公立小学的教育设施公平性与空间可达性分析,运用网络分析法和增强型两步移动搜索法评估空间可达性,并用洛伦兹曲线和基尼系数对未央区公立小学的教育设施资源公平性进行实证分析。

1 研究区域与数据

1.1 研究区概况

西安市未央区是西安行政中心区,辖区内现有10个街道(徐家湾、未央湖、辛家庙、大明宫、汉城、未央宫、谭家、草滩、张家堡、六村堡街道)。全区总面积为264.41 km2,其中扣除了未央区托管至西咸新区的区域。截至2022年底,未央区常住人口为160.78万。研究区的行政区划及具体位置如图1所示。

图1 研究区示意图

1.2 其他数据

路网数据来源于OSM网站(Open Street Map),学校数据的主要来源为西安市教育局官网发布的《2022年西安市小学一览表》等文件及西安市未央区人民政府官网。最终确定的公立小学数量为43所。由于部分学校教师数量难以获取,将教师总数按照各学校班级数量占比分配。各学校教师数量即可表示教育服务的供应量。居民点数据通过网络爬虫技术获取,通过筛选等最终保留469个居民点。

研究区公立小学、路网及居民点分布图如图2所示。

图2 研究区设施分布

在出行方式上考虑多种主要方式,结合实际,最终选取步行、骑行(自行车)、骑行(电动车)以及机动车四种常见出行方式。根据城市交通小学生正常步行的出行速度为 3.6 km/h 标准,自行车骑行的速度平均为 15 km/h,电动车骑行的速度平均为 25 km/h,机动车驾驶速度如表1所示。

表1 道路等级与车辆行驶速度对照

2 研究方法

2.1 网络分析法

网络分析法是用图论和运筹学理论来对现实当中的网状结构进行模拟表示的一种方法,它将地理网络、城市基础设施网络数字模型化,模拟资源在线性网络上的流动和布局状况,进而对网络结构评价分析。一个完整的网络包含中心、链、节点及阻力这四个基本元素[14]。在学校可达性研究中,将学校的实际出入口作为核心,将居民到达学校所需通过的道路网络作为连接链,并将道路交叉点作为节点。以居民在道路上移动所花费的时间作为阻力来建立可视化数字模型,从而模拟居民到达学校的真实路径。这种方法能够更好地研究分析学校的可达性情况。

2.2 增强型两步移动搜索法

在两步移动搜索法的基础上,使用距离缩减函数对搜寻半径范围内的教育设施可达性进行了研究,并使用时区权重法对距离缩减函数进行分段,使用该方法可以更好地描述地区教育设施的可达性

情况。

增强型两步移动搜索法的基本公式如下。

第一步：计算每个教育设施服务点的加权供需比值Rj。

(1)

式中:Sj为教育设施供给点j的规模,在本文中Sj表示教职工人数;Pk为居民点k的需求情况,本文以居民小区的适龄教育人口数量来表示;Wr为由高斯函数计算的固定权重,一般根据研究区域的实际交通成本情况得出;djk为教育服务供给点j和居民点k之间的最近交通距离;Dr为划定的教育服务供给点阈值范围(即d0)。

第二步：计算每个居民点的空间可达性值。

(2)

2.3 洛伦兹曲线与基尼系数

洛伦兹曲线是一种公平性测量方法,可以用来评价社会收入分配或资源分配的公平程度。绘制洛伦兹曲线有两个步骤:第一步,按照收入或资源类型的差异将不同人群分为若干等级,计算每个单元占总单元的百分比,进行升序排列并逐步累加,以此表示为纵轴;第二步,将研究区的人口累计比例从小到大排列并表示为横轴。最后连接各点即可构成洛伦兹曲线。

基尼系数又称为不均等指数或洛伦兹系数,可以用来量化国家或地区以及社会收入分配公平程度或社会财富占用状况的宏观经济指标。基尼系数等于绝对公平线与洛伦兹曲线围成的面积与绝对公平线下直角三角形面积之比,通过应用连成洛伦兹曲线上累积统计点之间的折线所构成的梯形面积能够计算得到基尼系数。

3 结果与分析

3.1 公立小学可达性分布分析

3.1.1 基于时间的可达性分析

通过网络分析法对不同交通方式下的公立学校可达性进行分析,得到其可达性等级分布图如图3所示,并对相关数据进行汇总,如表2和表3所示。

图3 基于网络分析法的不同交通方式下公立小学可达性

表2 不同交通方式的可达面积比

表3 不同交通方式的可达居民点数量比

在四种不同的交通方式中,机动车方式下的学校可达性表现最佳。当以机动车驾驶5 min为条件时,可达面积比达到了75.78%。相比之下,步行可达性表现最差,并且其可达面积的增长速度较为缓慢。在30 min内,步行方式只能覆盖55.58%的可达面积。在骑行方式下,自行车和电动车两种常见的交通方式之间的可达性差异也很大。当以骑行5 min为条件时,电动车的可达面积比已经达到了50.87%,而自行车的可达面积比仅为27.26%,只有电动车的一半多。综上所述,机动车方式下的学校可达性最好,步行可达性最差,而自行车和电动车骑行方式之间也存在着明显的可达性差异。

随着出行时间阈值的增加,四种不同交通方式下的可达性都有所提高。然而,它们的增幅存在显著差异(图4)。就可达面积比而言,步行和两种骑行方式在不同的出行时间阈值下都呈现均匀且较大的增幅。相比之下,机动车的可达面积比在5 min时已经覆盖了研究区域的3/4面积,并且之后的变化并不明显,增幅较小。这可能是由于研究区域部分地区机动车路网不完善或无法到达的原因所致。

图4 不同交通方式下公立小学可达性增长趋势

就可达居民点数量比而言,步行方式下随着时间的增加,可达居民点数量比呈现出较大的增幅。在骑行方式中,自行车和电动车在5 min内可达居民点数量比分别为61.83%和85.71%,覆盖了研究区的大部分居民点。然而,在经过10 min后,可达居民点数量比的增幅明显低于5 min。这主要有两个原因:首先,两种骑行方式和机动车驾驶在5 min内已经覆盖了大部分居民点;其次,由于90%的居民点位于骑行和机动车驾驶15 min范围内,间接证明了这两种交通方式具有较高的可达性。

3.1.2 供需角度的可达性分析

在对时间下的可达性进行研究和分析后,接着需要进一步讨论基于供需关系的可达性,供需角度的可达性主要关注的是居民在一定范围内能够获取到的学校供应量。

基于以上最大出行时间,在网络数据集中计算学校设施点与居民点的供需成本矩阵,然后按照两步移动搜索法的思想计算居民点到各类公共服务设施的供需可达性,并生成供需可达性的空间分布图。运用克里金插值法绘图,使用最佳自然断裂法将求得的学校设施的供需可达性分成五等,分别表示可达性低、较低、一般、较高和高。最终结果如图5所示。

根据供需可达性空间分布图,小学供需可达性总体呈现由研究区域中心向四周递减趋势。在图5(a)步行供需可达性空间分布中,有1/2的街道处于低供需可达性,仅有处于中心的张家堡街道是相比较而言可达性最高的街道。高可达性区域的人口密度与道路密度都较高,使得步行可达性高度集中;而低可达性区域公立学校数量和居民点数量均较少且较为分散。在图5(b)自行车供需可达性空间分布与图5(c)电动车骑行供需可达性空间分布中,明显发现低可达性区域数量减少至两个,较高可达性区域由步行可达性中的一个增长至三个。这主要是由于交通方式的改变致使速度提升、可达范围扩大。在图5(d)机动车供需可达性空间分布中,与图5(b)、图5(c)相比,各等级可达性街道数量未改变,仅两个街道可达性等级发生互换,即六村堡街道由低可达性升至较低可达性,而徐家湾街道由较低可达性降至低可达性。主要原因是街区存在部分机动车禁行道路,导致相关道路缺失,致使可达性降低。同时,机动车可达面积的扩大导致居民点能够占用的教育资源增加即需求增长,然而学校的供应不变,结果就是供需比降低。

图5 基于克里金插值法的不同交通方式下公立小学供需可达性空间分布

3.2 公立小学公平性分析

基于前文计算得到的供需可达性,将各街道学龄人口按照可达性大小从低到高排序,然后统计各街道总供需可达性,最后按照学龄人口累计与可达性累计分别为横纵坐标值绘制洛伦兹曲线。最终,各类交通方式下公立小学的洛伦兹曲线如图6所示。

由图6教育资源分配洛伦兹曲线可知,四种交通方式下的洛伦兹曲线均偏离标准线的程度较大,这说明教育资源在人口中的分配并非平均。特别是在步行方式下,前80%的人口仅能获得20%的公立学校资源。而另外三种交通方式下,前50%的人口仅能获得10%～20%的教育资源。这是极度不公平现象。这说明,西安市有很大一部分小学生无法接受优质的公立小学教育,而却有一小部分学生能获取到高度集中的教育资源。

图6 教育资源分配洛伦兹曲线

基尼系数用以表征居民访问公共服务设施的空间公平性等级[8]。数值在0.4以上则表示资源分配存在较大的差距。如表4所示,四种交通方式下公立小学的公平性都较低。

表4 不同交通方式的基尼系数

3.3 原因分析

从以上分析中可以明显发现,未央区教育资源分布不均衡现象严重。主要原因可能是以下几方面。

(1)公立小学在各街道分布不均。草滩街道一所公立小学都没有,而汉城街道有9所公立小学。其中汉城街道的人口占比仅为9.64%,在10个街道中排第7名。而人口占比20.74%排名第一的未央宫街道仅有5所公立小学。这些体现了公立小学分布的不均衡。

(2)居民点的分布不均。首先,一共469个居民点,其中张家堡街道有176个,排名第一,而它占研究区面积的6.33%,排名倒数第二,说明该街道的人口密度较高,仅有4所公立小学较难维持居民的需求,因而不少居民选择了私立小学或跨区域上学,这导致了城市中心区域的人口集中,从而加剧了高峰期堵车现象。

(3)不同交通方式的选择。如今,大多数家长接送学生使用自行车和电动车,即符合当下绿色环保出行的要求,同时减少了路途堵车所带来的出行成本的增加,符合现实社会情况。同时,在可以选择出行方式的情况下,电动车出行综合而言是性价比较高的方式,既体现了绿色低碳环保的理念,也扩大了人们的出行范围。

4 结论与建议

通过以上研究发现,公立小学教育资源空间配置不均衡现象日益严重。主要原因是区域内教育资源分配不均和教育资源空间供应不足。为加强教育设施空间可达性,需要加强区域内学校资源的配置,减少学校之间的差异,并缓解学校与居民点之间的供需矛盾。这一旨在促进教育资源均衡发展的首要任务必须得到重视。同时,加强未央区的中心辐射作用,即带动西咸新区发展的同时,减缓城市中心人口聚集效应。

首先,提高均衡发展的实际效果,积极采取行动,共同营造公平的教育环境。其次,完善公共交通系统、提高道路网密度以提升公立学校空间可达性,减少学区房效应。最后,加强空间公平性视角下的城市教育资源设施空间配置研究。对不同地区不同情况的教育设施进行“增、改、并、撤”;促进基础教育资源的标准化整合,大力推广“名校+”模式,运用现代科技手段等将名校教育资源扩散;加强教育信息化的深度应用;持续改善学校的办学条件足等。