教育設施空間可達性與公平性研究
——以西安市未央?yún)^(qū)公立小學為例

張 瀟, 錢勇生, 曾俊偉, 魏谞婷, 楊民安, 張富濤

(1.蘭州交通大學建筑與城市規(guī)劃學院, 蘭州 730070; 2.蘭州交通大學交通運輸學院, 蘭州 730070)

教育公平對社會公平至關重要[1]。黨的二十大報道強調了促進教育公平的重要性,并著力推動建立一個優(yōu)良均衡的基礎公眾教育服務體系,充分展示了對義務教育事業(yè)的重視。然而由于經(jīng)濟發(fā)展和教育投入的不均衡性,致使在教學設施、師資力量等各方面不同學校存在極大差別。而城市基礎教育設施作為促進教育公平的重要因素,其可達性與公平性與社會公平等密切相關[2],一直是相關學科領域關注研究的熱點。

基礎教育設施作為公共服務設施的重要組成部分,同時也是教育活動的空間載體,受到專家學者的廣泛重視,關注教育設施的配置[3-4]問題,并對設施空間布局[5]和設施可達性[6]及空間公平性[7]進行研究。

目前對于可達性的研究中,網(wǎng)絡分析法、重力模型法和兩步移動搜尋法應用最為廣泛[9],并且許多學者通過不斷探索衍生出了多種改進模型[10],并提出E2SFCA 的評價結果在識別公共服務資源充足的區(qū)域方面更加直觀和準確[11]。根據(jù)相應研究結果顯示,網(wǎng)絡分析法是以道路網(wǎng)絡為基礎的一種方法,可以較為真實地模擬居民進入服務設施點的過程[12-13]。通過該方法進行可達性分析所得到的結果也更加準確客觀。綜上,本文選擇網(wǎng)絡分析法及增強型兩步移動搜索法進行教育設施空間可達性的研究。

由于大多數(shù)研究都集中在空間公平性上。因此,除了空間公平,本文主要利用洛倫茲曲線和基尼系數(shù)對教育設施空間公平性進行分析。

自2011年西安市政府搬至未央?yún)^(qū),給未央?yún)^(qū)帶來了社會經(jīng)濟等的高速發(fā)展;同時,國家在臨近未央?yún)^(qū)的西部地區(qū)結合咸陽市東部地區(qū)劃分了國家級新區(qū)——西咸新區(qū),這一地區(qū)的相關發(fā)展政策等也影響著未央?yún)^(qū)的發(fā)展。因此,以西安市未央?yún)^(qū)為研究區(qū)域,對西安市未央?yún)^(qū)公立小學的教育設施公平性與空間可達性分析,運用網(wǎng)絡分析法和增強型兩步移動搜索法評估空間可達性,并用洛倫茲曲線和基尼系數(shù)對未央?yún)^(qū)公立小學的教育設施資源公平性進行實證分析。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

西安市未央?yún)^(qū)是西安行政中心區(qū),轄區(qū)內現(xiàn)有10個街道(徐家灣、未央湖、辛家廟、大明宮、漢城、未央宮、譚家、草灘、張家堡、六村堡街道)。全區(qū)總面積為264.41 km2,其中扣除了未央?yún)^(qū)托管至西咸新區(qū)的區(qū)域。截至2022年底,未央?yún)^(qū)常住人口為160.78萬。研究區(qū)的行政區(qū)劃及具體位置如圖1所示。

圖1 研究區(qū)示意圖

1.2 其他數(shù)據(jù)

路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于OSM網(wǎng)站(Open Street Map),學校數(shù)據(jù)的主要來源為西安市教育局官網(wǎng)發(fā)布的《2022年西安市小學一覽表》等文件及西安市未央?yún)^(qū)人民政府官網(wǎng)。最終確定的公立小學數(shù)量為43所。由于部分學校教師數(shù)量難以獲取,將教師總數(shù)按照各學校班級數(shù)量占比分配。各學校教師數(shù)量即可表示教育服務的供應量。居民點數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡爬蟲技術獲取,通過篩選等最終保留469個居民點。

研究區(qū)公立小學、路網(wǎng)及居民點分布圖如圖2所示。

圖2 研究區(qū)設施分布

在出行方式上考慮多種主要方式,結合實際,最終選取步行、騎行(自行車)、騎行(電動車)以及機動車四種常見出行方式。根據(jù)城市交通小學生正常步行的出行速度為 3.6 km/h 標準,自行車騎行的速度平均為 15 km/h,電動車騎行的速度平均為 25 km/h,機動車駕駛速度如表1所示。

表1 道路等級與車輛行駛速度對照

2 研究方法

2.1 網(wǎng)絡分析法

網(wǎng)絡分析法是用圖論和運籌學理論來對現(xiàn)實當中的網(wǎng)狀結構進行模擬表示的一種方法,它將地理網(wǎng)絡、城市基礎設施網(wǎng)絡數(shù)字模型化,模擬資源在線性網(wǎng)絡上的流動和布局狀況,進而對網(wǎng)絡結構評價分析。一個完整的網(wǎng)絡包含中心、鏈、節(jié)點及阻力這四個基本元素[14]。在學?？蛇_性研究中,將學校的實際出入口作為核心,將居民到達學校所需通過的道路網(wǎng)絡作為連接鏈,并將道路交叉點作為節(jié)點。以居民在道路上移動所花費的時間作為阻力來建立可視化數(shù)字模型,從而模擬居民到達學校的真實路徑。這種方法能夠更好地研究分析學校的可達性情況。

2.2 增強型兩步移動搜索法

在兩步移動搜索法的基礎上,使用距離縮減函數(shù)對搜尋半徑范圍內的教育設施可達性進行了研究,并使用時區(qū)權重法對距離縮減函數(shù)進行分段,使用該方法可以更好地描述地區(qū)教育設施的可達性

情況。

增強型兩步移動搜索法的基本公式如下。

第一步：計算每個教育設施服務點的加權供需比值Rj。

(1)

式中:Sj為教育設施供給點j的規(guī)模,在本文中Sj表示教職工人數(shù);Pk為居民點k的需求情況,本文以居民小區(qū)的適齡教育人口數(shù)量來表示;Wr為由高斯函數(shù)計算的固定權重,一般根據(jù)研究區(qū)域的實際交通成本情況得出;djk為教育服務供給點j和居民點k之間的最近交通距離;Dr為劃定的教育服務供給點閾值范圍(即d0)。

第二步：計算每個居民點的空間可達性值。

(2)

2.3 洛倫茲曲線與基尼系數(shù)

洛倫茲曲線是一種公平性測量方法,可以用來評價社會收入分配或資源分配的公平程度。繪制洛倫茲曲線有兩個步驟:第一步,按照收入或資源類型的差異將不同人群分為若干等級,計算每個單元占總單元的百分比,進行升序排列并逐步累加,以此表示為縱軸;第二步,將研究區(qū)的人口累計比例從小到大排列并表示為橫軸。最后連接各點即可構成洛倫茲曲線。

基尼系數(shù)又稱為不均等指數(shù)或洛倫茲系數(shù),可以用來量化國家或地區(qū)以及社會收入分配公平程度或社會財富占用狀況的宏觀經(jīng)濟指標。基尼系數(shù)等于絕對公平線與洛倫茲曲線圍成的面積與絕對公平線下直角三角形面積之比,通過應用連成洛倫茲曲線上累積統(tǒng)計點之間的折線所構成的梯形面積能夠計算得到基尼系數(shù)。

3 結果與分析

3.1 公立小學可達性分布分析

3.1.1 基于時間的可達性分析

通過網(wǎng)絡分析法對不同交通方式下的公立學?？蛇_性進行分析,得到其可達性等級分布圖如圖3所示,并對相關數(shù)據(jù)進行匯總,如表2和表3所示。

圖3 基于網(wǎng)絡分析法的不同交通方式下公立小學可達性

表2 不同交通方式的可達面積比

表3 不同交通方式的可達居民點數(shù)量比

在四種不同的交通方式中,機動車方式下的學?？蛇_性表現(xiàn)最佳。當以機動車駕駛5 min為條件時,可達面積比達到了75.78%。相比之下,步行可達性表現(xiàn)最差,并且其可達面積的增長速度較為緩慢。在30 min內,步行方式只能覆蓋55.58%的可達面積。在騎行方式下,自行車和電動車兩種常見的交通方式之間的可達性差異也很大。當以騎行5 min為條件時,電動車的可達面積比已經(jīng)達到了50.87%,而自行車的可達面積比僅為27.26%,只有電動車的一半多。綜上所述,機動車方式下的學?？蛇_性最好,步行可達性最差,而自行車和電動車騎行方式之間也存在著明顯的可達性差異。

隨著出行時間閾值的增加,四種不同交通方式下的可達性都有所提高。然而,它們的增幅存在顯著差異(圖4)。就可達面積比而言,步行和兩種騎行方式在不同的出行時間閾值下都呈現(xiàn)均勻且較大的增幅。相比之下,機動車的可達面積比在5 min時已經(jīng)覆蓋了研究區(qū)域的3/4面積,并且之后的變化并不明顯,增幅較小。這可能是由于研究區(qū)域部分地區(qū)機動車路網(wǎng)不完善或無法到達的原因所致。

圖4 不同交通方式下公立小學可達性增長趨勢

就可達居民點數(shù)量比而言,步行方式下隨著時間的增加,可達居民點數(shù)量比呈現(xiàn)出較大的增幅。在騎行方式中,自行車和電動車在5 min內可達居民點數(shù)量比分別為61.83%和85.71%,覆蓋了研究區(qū)的大部分居民點。然而,在經(jīng)過10 min后,可達居民點數(shù)量比的增幅明顯低于5 min。這主要有兩個原因:首先,兩種騎行方式和機動車駕駛在5 min內已經(jīng)覆蓋了大部分居民點;其次,由于90%的居民點位于騎行和機動車駕駛15 min范圍內,間接證明了這兩種交通方式具有較高的可達性。

3.1.2 供需角度的可達性分析

在對時間下的可達性進行研究和分析后,接著需要進一步討論基于供需關系的可達性,供需角度的可達性主要關注的是居民在一定范圍內能夠獲取到的學校供應量。

基于以上最大出行時間,在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集中計算學校設施點與居民點的供需成本矩陣,然后按照兩步移動搜索法的思想計算居民點到各類公共服務設施的供需可達性,并生成供需可達性的空間分布圖。運用克里金插值法繪圖,使用最佳自然斷裂法將求得的學校設施的供需可達性分成五等,分別表示可達性低、較低、一般、較高和高。最終結果如圖5所示。

根據(jù)供需可達性空間分布圖,小學供需可達性總體呈現(xiàn)由研究區(qū)域中心向四周遞減趨勢。在圖5(a)步行供需可達性空間分布中,有1/2的街道處于低供需可達性,僅有處于中心的張家堡街道是相比較而言可達性最高的街道。高可達性區(qū)域的人口密度與道路密度都較高,使得步行可達性高度集中;而低可達性區(qū)域公立學校數(shù)量和居民點數(shù)量均較少且較為分散。在圖5(b)自行車供需可達性空間分布與圖5(c)電動車騎行供需可達性空間分布中,明顯發(fā)現(xiàn)低可達性區(qū)域數(shù)量減少至兩個,較高可達性區(qū)域由步行可達性中的一個增長至三個。這主要是由于交通方式的改變致使速度提升、可達范圍擴大。在圖5(d)機動車供需可達性空間分布中,與圖5(b)、圖5(c)相比,各等級可達性街道數(shù)量未改變,僅兩個街道可達性等級發(fā)生互換,即六村堡街道由低可達性升至較低可達性,而徐家灣街道由較低可達性降至低可達性。主要原因是街區(qū)存在部分機動車禁行道路,導致相關道路缺失,致使可達性降低。同時,機動車可達面積的擴大導致居民點能夠占用的教育資源增加即需求增長,然而學校的供應不變,結果就是供需比降低。

圖5 基于克里金插值法的不同交通方式下公立小學供需可達性空間分布

3.2 公立小學公平性分析

基于前文計算得到的供需可達性,將各街道學齡人口按照可達性大小從低到高排序,然后統(tǒng)計各街道總供需可達性,最后按照學齡人口累計與可達性累計分別為橫縱坐標值繪制洛倫茲曲線。最終,各類交通方式下公立小學的洛倫茲曲線如圖6所示。

由圖6教育資源分配洛倫茲曲線可知,四種交通方式下的洛倫茲曲線均偏離標準線的程度較大,這說明教育資源在人口中的分配并非平均。特別是在步行方式下,前80%的人口僅能獲得20%的公立學校資源。而另外三種交通方式下,前50%的人口僅能獲得10%～20%的教育資源。這是極度不公平現(xiàn)象。這說明,西安市有很大一部分小學生無法接受優(yōu)質的公立小學教育,而卻有一小部分學生能獲取到高度集中的教育資源。

圖6 教育資源分配洛倫茲曲線

基尼系數(shù)用以表征居民訪問公共服務設施的空間公平性等級[8]。數(shù)值在0.4以上則表示資源分配存在較大的差距。如表4所示,四種交通方式下公立小學的公平性都較低。

表4 不同交通方式的基尼系數(shù)

3.3 原因分析

從以上分析中可以明顯發(fā)現(xiàn),未央?yún)^(qū)教育資源分布不均衡現(xiàn)象嚴重。主要原因可能是以下幾方面。

(1)公立小學在各街道分布不均。草灘街道一所公立小學都沒有,而漢城街道有9所公立小學。其中漢城街道的人口占比僅為9.64%,在10個街道中排第7名。而人口占比20.74%排名第一的未央宮街道僅有5所公立小學。這些體現(xiàn)了公立小學分布的不均衡。

(2)居民點的分布不均。首先,一共469個居民點,其中張家堡街道有176個,排名第一,而它占研究區(qū)面積的6.33%,排名倒數(shù)第二,說明該街道的人口密度較高,僅有4所公立小學較難維持居民的需求,因而不少居民選擇了私立小學或跨區(qū)域上學,這導致了城市中心區(qū)域的人口集中,從而加劇了高峰期堵車現(xiàn)象。

(3)不同交通方式的選擇。如今,大多數(shù)家長接送學生使用自行車和電動車,即符合當下綠色環(huán)保出行的要求,同時減少了路途堵車所帶來的出行成本的增加,符合現(xiàn)實社會情況。同時,在可以選擇出行方式的情況下,電動車出行綜合而言是性價比較高的方式,既體現(xiàn)了綠色低碳環(huán)保的理念,也擴大了人們的出行范圍。

4 結論與建議

通過以上研究發(fā)現(xiàn),公立小學教育資源空間配置不均衡現(xiàn)象日益嚴重。主要原因是區(qū)域內教育資源分配不均和教育資源空間供應不足。為加強教育設施空間可達性,需要加強區(qū)域內學校資源的配置,減少學校之間的差異,并緩解學校與居民點之間的供需矛盾。這一旨在促進教育資源均衡發(fā)展的首要任務必須得到重視。同時,加強未央?yún)^(qū)的中心輻射作用,即帶動西咸新區(qū)發(fā)展的同時,減緩城市中心人口聚集效應。

首先,提高均衡發(fā)展的實際效果,積極采取行動,共同營造公平的教育環(huán)境。其次,完善公共交通系統(tǒng)、提高道路網(wǎng)密度以提升公立學?？臻g可達性,減少學區(qū)房效應。最后,加強空間公平性視角下的城市教育資源設施空間配置研究。對不同地區(qū)不同情況的教育設施進行“增、改、并、撤”;促進基礎教育資源的標準化整合,大力推廣“名校+”模式,運用現(xiàn)代科技手段等將名校教育資源擴散;加強教育信息化的深度應用;持續(xù)改善學校的辦學條件足等。