基于GIS的学校布局合理性评价方法的探讨

王瑞　陈波睿

摘 要：随着GIS技术的不断发展以及在学校布局分析中的广泛应用，使得GIS逐渐成为分析学校布局合理性评价的重要技术之一，在该文中主要进行了如何利用GIS技术更为科学的分析学校布局合理性的方法的探讨。通过路网旅行耗费计算、非路网旅行耗费计算并最终确定了学校的服务范围，并根据计算结果进一步对学校布局合理性做了更为科学的评价。

关键词：可达性 网络分析 成本距离 理论依据

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0255-02

教育是社会事业的重要方面，学校布局是否合理直接影响着基础教育的质量。在探讨学校布局调整原理与方法的基础上，该文运用地理信息系统（GIS）相关理论技术方法，特别是GIS空间分析中的叠加分析、Voronoi多边形、网络分析、成本分配、成本距离、重分类等方法，进行了教育设施的可达性分析评价，探讨了更为科学的评价学校布局合理性的方法，并且取得了一定的效果，以期能够为未来的学校规划提供更为科学的依据。

1 学校布局合理性评价的必要性

城市学校作为一种公共服务设施，是体现一个城市综合实力和服务能力的重要内容，是保障广大人民群众切身利益和经济社会及各项事业健康协调发展的重要基础[1]。21世纪是我国社会发展的高速时期，人才的需要已成为社会建设迫切需要解决的问题。经济、人口快速增长的大中城市，公共服务设施的供需矛盾经常发生，而且在城郊结合部相对突出[2]。因而学校的布局是否合理，关乎教育资源的可达性，关乎学生能否公平的享有教育资源，关乎能否更有效的培养人才。通过合理配置教育资源和教育投资效益，逐步实现中小学校布局合理、教育结构体系优化、学校用人机制健全、经费使用高效的目标，从而实现我国基础教育事业稳步、持续、健康发展。

2 合理性评价的理论依据

（1）公共设施的空间可达性。学校资源的可达性，就是指学生从家到学校的方便程度，从一定程度上可以反映学生科获得的教育资源的多少。

（2）叠加分析。叠加分析就是指在统一空间参考系统下，通过对两个数据进行的一系列集合运算，产生新的数据的过程。

（3）网络分析。网络分析就是通过对网络的状态的研究以及通过模拟和分析资源在网络上的流动和分配的情况，进而解决资源极其所对饮的网络结构等的优化问题。

（4）成本分配。成本分配主要是在累加成本的基础上计算最近源，通过分配函数将所有栅格单元分配给离其最近的源。单元值存储了所归属源的标识值。

（5）成本距离。成本距离主要是为了计算每个单元到成本面上最近源的最小累计成本距离。

（6）重分类。重分类就是基于原有数值，根据对用户不同需求的分析，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。

3 学校合理性评价方法的探讨

3.1 方法的基本思路

首先，需要计算交通道路网络各个栅格距离教育设施累计成本距离，就是从路网上到达距其最临近的教育设施的距离；其次，需要计算非交通路网的每个栅格单元距其最临近的道路的距离；最后，累计得到每个栅格单元距离其最近站点的通行成本距离，从而进一步得出每个教育设施的基于成本距离的服务范围。

3.2 数据的初始化

学校合理性评价首先需要3个栅格图层：学校分布点图层、路网分布图层和非路网分布图层。学校分布点图层中的站点具有唯一ID值属性，是每个学校作为单独实体的标记，其他栅格属性为NoData，不参与计算。示例中的服务范围基于物理距离进行缓冲区分析，路网上每个栅格阻抗设置为1，非路网上栅格属性值设为较大值，在此为100。路网的阻抗符合“道路网络上具有同样的阻抗”的假设，都设置为1。当基于距离或其它耗费来计算客流辐射区域，路网阻抗和非路网阻抗值可以按要求进行相应修改。在数据初始化过程中需要仔细检察道路栅格数据的质量，避免存在道路非正常断开的情况；同时需要学校在道路交通网络栅格上。

3.3 路网旅行耗费计算

根据学校层和路网阻抗层计算路网旅行耗费，得出路网上每个栅格单元到源点（站点）的最小通行成本。初始旅行耗费表达了路网上每个栅格单元到离其最近站点的通行成本。为满足第一个假设条件，将路网阻抗数据层中的非路网栅格单元阻抗设为较大值，所以，这些栅格到学校的旅行耗费较大。计算初始旅行耗费的同时可以得到站点空间分配结果，保证了各个学校的服务范围不会形成交叉重叠，每个栅格被赋予所属站点的标识值。

3.4 非路网旅行耗费计算

将路网上旅行耗费栅格作为源点，计算非路网栅格单元到路网的耗费，即计算学生到离其最近的路网所需耗费。将路网耗费图和非路网阻抗图作为输入变量，得到非路网上的各栅格到最近路网的旅行耗费和路网各栅格的空间分配，即非路网栅格由何处进入路网。

3.5 最终的学校服务范围确定

将路网上与非路网各个栅格的旅行耗费相加即可计算到达学校的旅行耗费根据设置的最大旅行耗费对出行耗费图裁减并重新分类，得到最终的学校服务范围。

4 关于合理性评价方法的小结

該文通过借助地理信息系统的研究手段，对相关数据进行分析，并且提出建立了学校布局与其影响因素的关系模型，并在此基础上对学校布局合理性进行了定量为主，定性定量相结合的评价方法的探讨，具有一定的理论意义和学术价值，通过系统全面地总结分析国内外已有的学校布局相关资料，确定为该文评价方法后续工作服务的学校布局规划的主要影响因素及其权重关系，同时揭示了城市发展与学校布局之间相互影响、相互促进、又相互制约的对立统一关系，为今后该领域相关理论研究的发展提供了新的思路和线索。不仅对未来学校的合理布局的评价及科学调整提供了一定的参考，对整个区域特定专题领域规划的实践工作也具有较高的应用价值。并且该文所探讨的方法还可推广应用至其他基础设施的合理性评价。

参考文献

[1] 佟耕，李鹏飞，刘治国，等.GIS技术支持下的沈阳市中小学布局规划研究[J].规划师，2014（S1）：68-74.

[2] 宋小冬，陈晨，周静，等.城市中小学布局规划方法的探讨与改进[J].城市规划，2014（8）：48-56.