基于GIS的长春市南关区中小学校空间布局特征研究

田文波，常芳 （吉林建筑大学建筑与规划学院，吉林 长春 130000）

1 引言

在2019年政府工作报告中，长春市中学生人口是东北之首，在满足居住与工作的前提下，又要同时满足相应的教育与学习。教育在快速发展的同时，也伴随着一些新问题的出现。本文在长春市南关区现有的中小学校布局基础上，分析其空间布局现状与特征，结合周边居住区、学校、交通的特征，分析学校存在的问题及成因，并提出相应的对策，为长春市教育部门以及相关规划部门提出合理的建议，以供决策参考。

2 研究区域及数据来源

2.1 研究区域概况

本次研究的选取范围是长春市南关区（图1），长春市作为东北地区典型的区域中心城市，具有较高的研究价值。位于长春市区的东南部，是长春市的南大门，同时是长春市典型的老城区、中心区、老商业区，随着社会的发展，人口密度较大，新旧小区混合，在城市管理方面情况较为复杂，对于基础教育的需求比较高，辖区包括15个街道3个镇1个乡，人口66万人，面积为497km2。

图1 研究范围

2.2 研究数据来源

本文主要针对长春市南关区中小学校布局以及周边居住区的关系进行研究分析，研究数据主要以政府部门和教育主管部门相关网站以及提供数据为参考，选取长春市南关区小学以及初级中学进行研究。首先需要先获取长春市南关区的行政区划范围数据，并通过Python爬取长春市南关区中小学校空间分布数据，通过OSM网站数据爬取南关区路网数据，通过贝壳、房天下等网站爬取长春市南关区二手房交易价格数据，结合政府和教育主管部门网站以及提供的相关数据，通过人工进行逐个校正，保证空间点数据的精确性，从而建立关于长春市南关区中小学校空间分布相关数据库。

2.3 研究方法

平均最近邻测度是研究点空间分布模式的有效方法之一，1960年Daccy首次在地理学中引入最邻近指数方法。核心理论是对比空间上各个点之间的最短距离与理论模式中的最临近点之间的距离，进而得出这些点在空间分布上所表示出来的某些表征[2]。本文通过GIS软件计算南关区小学和南关区中学的平均最近邻指数，来判断其空间分布格局的集散程度，用“Z值”检验其结果的可信度。

服务半径法，本文主要采用缓冲区分析，用来解决邻近度问题的空间分析工具之一，用来描述地理空间中两个地物距离相近的程度。对学校进行缓冲区分析，以中小学校点要素为圆心，以一定服务半径为缓冲区，并结合居住区，得出中小学校的覆盖范围与未覆盖范围。

基于最小阻抗的可达性评价，利用GIS网络分析功能下的“新建OD成本矩阵”工具，计算分析区域各位置至其他任意位置的交通便捷程度[3]，统计各居住区到学校的可达性；再利用“插值”工具生成整个研究区域的可达性分布图[4]。

3 南关区居住——就学空间布局特征

3.1 中小学校空间分布特征

3.1.1 中小学校空间分布数量特征

本次研究的学校对象主要选取长春市的小学及初中，通过数据清理得到中小学校POI的总体分布如图2，其中小学共有54所，中学共有30所，从中小学校的POI的总体分布特征能够看出：南关区北部老城区的中小学校比南部新城区以及远郊区有更高密度的分布，这与城市早期的开发定位以及城市的发展历史有着密切的关系。

图2 中小学校空间分布图

通过GIS软件计算得到南关区小学学校的最近邻指数、平均观测距离和预期平均距离分别为0.615039m、1071.6995m和1742.4895m；南关区中学学校的最近邻指数、平均观测距离和预期平均距离分别为0.800847m、1502.8237m和1876.5422m。从距离来看中学的平均观测距离接近1.8km，相对比小学的平均观测距离1.7km的学校布点，中学的学校布点较为稀疏。此外，南关区中小学校总体最近邻指数都小于1，呈现出空间集聚特征。小学学校布点最近邻指数为0.615039，中学学校布点较高为0.800847，说明前者的集聚程度大于后者，除此之外，相对扩散分布，这也和其数量少有关系。

3.1.2 中小学校缓冲区分析

通过Python爬取长春市南关区823个居住区，并利用GIS软件进行可视化分析进行图示分析，从图中可以看出南关区居住区的空间分布与中小学校的空间分布都存在北部老城区分布密度较高，南部分布密度较低的特征。对长春市南关区小学分别以250m、500m、750m、1000m为缓冲半径进行分析，得到如下缓冲区分析图（图3）。南关区北部小学500m缓冲区内出现重叠情况，主要集中在老城区的市中心的学校，在一定程度上，重叠会带来教育资源的浪费，学校过于集中会造成城市其他用地减少，同时也会发生交通拥堵、社会犯罪等负面问题。研究范围内，越向南部的城市外围其学校分布越稀疏。

图3 中小学校缓冲区分析图

在823个居住区中，设置小学学校R=250m的缓冲区，共覆盖了125个居住区，占全部比例的15%；当R=500m时，共覆盖了296个居住区，占全部比例的36%；当R=750m时，共覆盖了410个居住区，占全部比例的50%；当R=1000m时，共覆盖了484个居住区，占全部比例的59%。意味着484个居住区在附近半径1000m内有小学可以选择，但是仍有339个居住区在此范围内没有学校可供选择。

对长春市南关区中学分别以500m、1000m、1500m、2000m为缓冲半径进行分析，得到缓冲区分析图。

在823个居住区中，设置中学学校R=500m的缓冲区，共覆盖了222个居住区，占全部比例的27%；当R=1000m时，共覆盖了535个居住区，占全部比例的65%；当R=1500m时，共覆盖了694个居住区，占全部比例的84%；当R=2000m时，共覆盖了783个居住区，占全部比例的95%。意味着783个居住区在附近半径2000m内有中学可以选择，但是仍有40个居住区在此范围内没有学校可供选择。

3.2 住宅区——就学分布特征

3.2.1 周边住区的房价

近年来，随着人民生活水平的提高，人们更加注重居住环境、职住平衡、子女教育、交通、商业以及医疗等公共服务便捷程度。居住区根据其自身的区位优势、以及与其相应的配套资源优势，会形成不同的住宅价格，以供居民个人自主选择。因此在城市空间上会形成多种不同的空间分布情况。

本文通过房天下、贝壳网等网站获取南关区城区部分居住区的住宅价格，并通过GIS进行可视化分析[5]。由图所示（图4），爬取现有南关区城区居住区房价最低为4865元，最高为23874元；将房价由低到高分为5个等级，分别为4865元～8614元；8614元～10154元；10154元～12306元；12306元～16039元；16039元～23874元。其中房价在4865元～8614元区间的主要分布在长春街道、新春街道、自强街道、南岭街道、鸿城街道以及永兴街道，此价格区间居住区在南关区城区整体的分布较为均匀，较多分布在北部以及东北部；房价在8614元～10154元区间的主要分布在长通街道、新春街道、自强街道、桃源街道、全安街道、民康街道、曙光街道、永吉街道、南岭街道、鸿城街道以及净月街道，此价格区间居住区较多分布在南关区城区北部，东北地区零散分布；房价在10154元～12306元区间的主要分布在长通街道、南岭街道、鸿城街道、明珠街道、净月街道、永兴街道、幸福乡，此价格区间居住区较多分布在南关区城区西北侧，东北地区也有零散分布；房价在12306元～16039元区间的主要分布在鸿城街道、明珠街道、净月街道、永兴街道、幸福乡北侧零散分布，此价格区间居住区整体分布较为均匀且分散，主要在南关区南侧分布；房价在16039元～23874元区间的主要分布在曙光街道、南岭街道、明珠街道、净月街道，此价格区间居住区在南关区整体分布较少。

图4 南关区居住区价格分布图

南关区初中排名 表1

南关区小学排名 表2

本文通过我要搜学网网站提供的南关区中小学校的相关排名（表1、表2），结合家长的访谈获取到南关区小学学校以及初中学校的最终的综合排名和人气排名，结合居住区房价分析当前五所小学，长春市南关区明珠小学周边房价主要为10154元～12306元、12306元～16039元这两个价格区间；长春市第一实验中海小学周边房价主要为8614元～10154元、10154元～12306元、16039元～23874元这三个价格区间；长春市树勋小学周边的房价主要为8614元～10154元、12306元～16039元、16039元～23874元这三个价格区间；长春市第二实验小学周边的房价主要为4865元～8614元、8614元～10154元、10154元～12306元这三个价格区间；长春市南关区西五小学周边房价主要为4865元～8614元这一价格区间。结合学校周边房价，从整体的价格区间来看，南关区小学人气排名靠前的学校周边相应的居住区房价也相对较高。

结合居住区房价分析当前五所初中，其中：吉大附中初中部、长春市一零三中学、长春市五十六中学的周边房价主要在8614元～10154元这一价格区间；长春市实验中学周边房价主要在4586元～8614元、12306～16039元这两个价格区间；长春市九十八中学周边房价主要在4586元～8614元、8614元～10154元这两个价格区间。整体来看，南关区中学周边房价的差别并没有很大。

3.2.2 交通便利程度

本文的研究范围主要涉及南关区的道路网，结合学校实际分布情况，将道路网的车行速度设置为60km/h，计算居民点到学校的可达性，由图可以看出小学与中学的空间可达性分布情况（图5）。以居民点作为需求中心，学校点作为供给中心，整体来看，西北部老城区学校的空间可达性比南部学校好。主要原因是在城市郊区化发展的过程中，房地产开发速度较快，学校建设相对滞后，未能适应相应的需求。其中，玉潭镇、新立城镇、新湖镇可达性最差，这是由于所在区域学校以及路网分布较少。从而导致可达性较差的现象。学校分布不平衡不充分的问题，会导致学生就学困难，难以保证教育资源的合理化与公平化[6]。

图5 中小学校空间可达性分布

4 结论与对策

4.1 结论

通过GIS平台，以南关区中小学校为研究对象，采用缓冲区服务半径分析、结合学校周边房价、计算可达性分析，得出了南关区中小学校的空间布局特征与存在的问题，得出以下几个结论。

①学校空间分布不均衡。随着城市经济的快速发展，城区的面积在不断地扩张，城市人口的快速增长，导致中小学校空间分布不均衡，老城区中小学校分布过于集中，较新城区分布更密集。

②教育资源数量少且过于集中，难以实现教育公平。从中小学校空间分布数量特征分析结果可以得出，南关区的中小学校整体呈现空间集聚特征，造成了中小学学生在人均教育资源分配上的失衡，产生不公平现象。

③教育设施与居住区建设的不同步。城市的快速发展，在不断推进旧城更新，新开发建设居住小区的同时，中小学学校的配套建设并没有得到同步，打破了原有学校规模与学区人口的平衡。

④学校“热”对房价的影响。根据学校的综合排名和人气排名，结合周边居住区房价得出，小学的人气排名与其周边居住区的价格成正比，人气越高居住区的价格相对也越高。

4.2 对策

①随着城市居住空间和独生子女家庭的增加，适当归并、迁移或拆解较密集的小学，提升小学的教学质量。南关区北部老城区小学可以进行适当地调整，避免教育资源的浪费[7]。

②结合周边的人口、现有学校、居住区等条件，适当增设小学，减轻交通压力。在部分居住区周边学校辐射不到的情况下，应当考虑适当增设学校。

③对于旧城改造、房地产的开发，相关的政府部门可以增加干预力度，鼓励开发商、个人参与到教育设施的建设，严格把控相关配套设施的配置标准。

④严格把控教育对房价的影响。对于排名人气较高的学校，保持现有的教育质量与教育水平，同时加大对其他的学校的扶持力度，提升其办学能力与水平，降低学校间的教育质量差距。