基于GIS的學(xué)校布局合理性評價方法的探討

王瑞　陳波睿

摘 要：隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展以及在學(xué)校布局分析中的廣泛應(yīng)用，使得GIS逐漸成為分析學(xué)校布局合理性評價的重要技術(shù)之一，在該文中主要進(jìn)行了如何利用GIS技術(shù)更為科學(xué)的分析學(xué)校布局合理性的方法的探討。通過路網(wǎng)旅行耗費(fèi)計算、非路網(wǎng)旅行耗費(fèi)計算并最終確定了學(xué)校的服務(wù)范圍，并根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)一步對學(xué)校布局合理性做了更為科學(xué)的評價。

關(guān)鍵詞：可達(dá)性 網(wǎng)絡(luò)分析 成本距離 理論依據(jù)

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0255-02

教育是社會事業(yè)的重要方面，學(xué)校布局是否合理直接影響著基礎(chǔ)教育的質(zhì)量。在探討學(xué)校布局調(diào)整原理與方法的基礎(chǔ)上，該文運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）相關(guān)理論技術(shù)方法，特別是GIS空間分析中的疊加分析、Voronoi多邊形、網(wǎng)絡(luò)分析、成本分配、成本距離、重分類等方法，進(jìn)行了教育設(shè)施的可達(dá)性分析評價，探討了更為科學(xué)的評價學(xué)校布局合理性的方法，并且取得了一定的效果，以期能夠?yàn)槲磥淼膶W(xué)校規(guī)劃提供更為科學(xué)的依據(jù)。

1 學(xué)校布局合理性評價的必要性

城市學(xué)校作為一種公共服務(wù)設(shè)施，是體現(xiàn)一個城市綜合實(shí)力和服務(wù)能力的重要內(nèi)容，是保障廣大人民群眾切身利益和經(jīng)濟(jì)社會及各項事業(yè)健康協(xié)調(diào)發(fā)展的重要基礎(chǔ)[1]。21世紀(jì)是我國社會發(fā)展的高速時期，人才的需要已成為社會建設(shè)迫切需要解決的問題。經(jīng)濟(jì)、人口快速增長的大中城市，公共服務(wù)設(shè)施的供需矛盾經(jīng)常發(fā)生，而且在城郊結(jié)合部相對突出[2]。因而學(xué)校的布局是否合理，關(guān)乎教育資源的可達(dá)性，關(guān)乎學(xué)生能否公平的享有教育資源，關(guān)乎能否更有效的培養(yǎng)人才。通過合理配置教育資源和教育投資效益，逐步實(shí)現(xiàn)中小學(xué)校布局合理、教育結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化、學(xué)校用人機(jī)制健全、經(jīng)費(fèi)使用高效的目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)我國基礎(chǔ)教育事業(yè)穩(wěn)步、持續(xù)、健康發(fā)展。

2 合理性評價的理論依據(jù)

（1）公共設(shè)施的空間可達(dá)性。學(xué)校資源的可達(dá)性，就是指學(xué)生從家到學(xué)校的方便程度，從一定程度上可以反映學(xué)生科獲得的教育資源的多少。

（2）疊加分析。疊加分析就是指在統(tǒng)一空間參考系統(tǒng)下，通過對兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行的一系列集合運(yùn)算，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)的過程。

（3）網(wǎng)絡(luò)分析。網(wǎng)絡(luò)分析就是通過對網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)的研究以及通過模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動和分配的情況，進(jìn)而解決資源極其所對飲的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等的優(yōu)化問題。

（4）成本分配。成本分配主要是在累加成本的基礎(chǔ)上計算最近源，通過分配函數(shù)將所有柵格單元分配給離其最近的源。單元值存儲了所歸屬源的標(biāo)識值。

（5）成本距離。成本距離主要是為了計算每個單元到成本面上最近源的最小累計成本距離。

（6）重分類。重分類就是基于原有數(shù)值，根據(jù)對用戶不同需求的分析，對原有數(shù)值重新進(jìn)行分類整理從而得到一組新值并輸出。

3 學(xué)校合理性評價方法的探討

3.1 方法的基本思路

首先，需要計算交通道路網(wǎng)絡(luò)各個柵格距離教育設(shè)施累計成本距離，就是從路網(wǎng)上到達(dá)距其最臨近的教育設(shè)施的距離；其次，需要計算非交通路網(wǎng)的每個柵格單元距其最臨近的道路的距離；最后，累計得到每個柵格單元距離其最近站點(diǎn)的通行成本距離，從而進(jìn)一步得出每個教育設(shè)施的基于成本距離的服務(wù)范圍。

3.2 數(shù)據(jù)的初始化

學(xué)校合理性評價首先需要3個柵格圖層：學(xué)校分布點(diǎn)圖層、路網(wǎng)分布圖層和非路網(wǎng)分布圖層。學(xué)校分布點(diǎn)圖層中的站點(diǎn)具有唯一ID值屬性，是每個學(xué)校作為單獨(dú)實(shí)體的標(biāo)記，其他柵格屬性為NoData，不參與計算。示例中的服務(wù)范圍基于物理距離進(jìn)行緩沖區(qū)分析，路網(wǎng)上每個柵格阻抗設(shè)置為1，非路網(wǎng)上柵格屬性值設(shè)為較大值，在此為100。路網(wǎng)的阻抗符合“道路網(wǎng)絡(luò)上具有同樣的阻抗”的假設(shè)，都設(shè)置為1。當(dāng)基于距離或其它耗費(fèi)來計算客流輻射區(qū)域，路網(wǎng)阻抗和非路網(wǎng)阻抗值可以按要求進(jìn)行相應(yīng)修改。在數(shù)據(jù)初始化過程中需要仔細(xì)檢察道路柵格數(shù)據(jù)的質(zhì)量，避免存在道路非正常斷開的情況；同時需要學(xué)校在道路交通網(wǎng)絡(luò)柵格上。

3.3 路網(wǎng)旅行耗費(fèi)計算

根據(jù)學(xué)校層和路網(wǎng)阻抗層計算路網(wǎng)旅行耗費(fèi)，得出路網(wǎng)上每個柵格單元到源點(diǎn)（站點(diǎn)）的最小通行成本。初始旅行耗費(fèi)表達(dá)了路網(wǎng)上每個柵格單元到離其最近站點(diǎn)的通行成本。為滿足第一個假設(shè)條件，將路網(wǎng)阻抗數(shù)據(jù)層中的非路網(wǎng)柵格單元阻抗設(shè)為較大值，所以，這些柵格到學(xué)校的旅行耗費(fèi)較大。計算初始旅行耗費(fèi)的同時可以得到站點(diǎn)空間分配結(jié)果，保證了各個學(xué)校的服務(wù)范圍不會形成交叉重疊，每個柵格被賦予所屬站點(diǎn)的標(biāo)識值。

3.4 非路網(wǎng)旅行耗費(fèi)計算

將路網(wǎng)上旅行耗費(fèi)柵格作為源點(diǎn)，計算非路網(wǎng)柵格單元到路網(wǎng)的耗費(fèi)，即計算學(xué)生到離其最近的路網(wǎng)所需耗費(fèi)。將路網(wǎng)耗費(fèi)圖和非路網(wǎng)阻抗圖作為輸入變量，得到非路網(wǎng)上的各柵格到最近路網(wǎng)的旅行耗費(fèi)和路網(wǎng)各柵格的空間分配，即非路網(wǎng)柵格由何處進(jìn)入路網(wǎng)。

3.5 最終的學(xué)校服務(wù)范圍確定

將路網(wǎng)上與非路網(wǎng)各個柵格的旅行耗費(fèi)相加即可計算到達(dá)學(xué)校的旅行耗費(fèi)根據(jù)設(shè)置的最大旅行耗費(fèi)對出行耗費(fèi)圖裁減并重新分類，得到最終的學(xué)校服務(wù)范圍。

4 關(guān)于合理性評價方法的小結(jié)

該文通過借助地理信息系統(tǒng)的研究手段，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且提出建立了學(xué)校布局與其影響因素的關(guān)系模型，并在此基礎(chǔ)上對學(xué)校布局合理性進(jìn)行了定量為主，定性定量相結(jié)合的評價方法的探討，具有一定的理論意義和學(xué)術(shù)價值，通過系統(tǒng)全面地總結(jié)分析國內(nèi)外已有的學(xué)校布局相關(guān)資料，確定為該文評價方法后續(xù)工作服務(wù)的學(xué)校布局規(guī)劃的主要影響因素及其權(quán)重關(guān)系，同時揭示了城市發(fā)展與學(xué)校布局之間相互影響、相互促進(jìn)、又相互制約的對立統(tǒng)一關(guān)系，為今后該領(lǐng)域相關(guān)理論研究的發(fā)展提供了新的思路和線索。不僅對未來學(xué)校的合理布局的評價及科學(xué)調(diào)整提供了一定的參考，對整個區(qū)域特定專題領(lǐng)域規(guī)劃的實(shí)踐工作也具有較高的應(yīng)用價值。并且該文所探討的方法還可推廣應(yīng)用至其他基礎(chǔ)設(shè)施的合理性評價。

參考文獻(xiàn)

[1] 佟耕，李鵬飛，劉治國，等.GIS技術(shù)支持下的沈陽市中小學(xué)布局規(guī)劃研究[J].規(guī)劃師，2014（S1）：68-74.

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