胡蘇，劉傳林，張士磊，池建

（1.宿遷市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 宿遷 223800；2.宿遷學(xué)院，江蘇 宿遷 223800）

1 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市空間布局不斷變化，城市公共服務(wù)設(shè)施的配置問題日益突出。在教育領(lǐng)域就存在學(xué)校布局與學(xué)區(qū)分配等問題。要解決這樣的問題，需要根據(jù)城市道路網(wǎng)、居民空間分布等狀況的變化來調(diào)整與之配套的教育資源，使其充分體現(xiàn)自身的利用價值，又能減少和避免資源浪費(fèi)以及其他相關(guān)問題。百年大計(jì)，教育為本，而教育的基地則是學(xué)校，校址選定后學(xué)校將長期運(yùn)營。因此，合理的學(xué)校規(guī)劃選址與布局調(diào)整對于教育的均衡發(fā)展、資源的公平分配，降低城市交通擁堵、減少資源浪費(fèi)，降低居民的經(jīng)濟(jì)、精神壓力，乃至提高城市宜居性、構(gòu)建和諧城市都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在包含學(xué)校等資源的城市公共服務(wù)設(shè)施配置具體研究上，國外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)在城市公共服務(wù)設(shè)施配置的影響因素分析、配置模式總結(jié)、設(shè)施可達(dá)性研究和公共服務(wù)設(shè)施配置評價研究等方面，學(xué)者們理論結(jié)合實(shí)踐，基于地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)對公共服務(wù)設(shè)施布局進(jìn)行了大量的研究。國內(nèi)學(xué)者從九十年代末開始關(guān)注公共服務(wù)設(shè)施配置研究，各學(xué)科研究的熱點(diǎn)集中于公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃、布局、配置體系和標(biāo)準(zhǔn)、評價以及城鄉(xiāng)公共服務(wù)設(shè)施均等化配置研究等方面，并逐漸形成具有中國特色的城市公共服務(wù)設(shè)施配置理論體系。然而，國內(nèi)城市公共服務(wù)設(shè)施的配置研究大多關(guān)注發(fā)達(dá)地區(qū)、大城市的配置，實(shí)證研究的地區(qū)和數(shù)量有限，研究側(cè)重于定性評價，定量的分析評價模型不足，也尚未形成較為系統(tǒng)與成熟的理論與研究框架，研究的深度和廣度均有待于進(jìn)一步提升。此外，由于城市的發(fā)展與公共服務(wù)資源的需求為動態(tài)過程，因此需要以長遠(yuǎn)的眼光看待公共服務(wù)設(shè)施配置分析與優(yōu)化問題，而以往的研究基本為靜態(tài)分析模型，缺乏時間序列的動態(tài)規(guī)劃配置研究。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)概況

宿遷于1996年正式建立地級市，位置介于北緯 33°8～34°25′，東經(jīng) 117°56′～119°10′之間，屬于隴海經(jīng)濟(jì)帶、沿海經(jīng)濟(jì)帶、沿江經(jīng)濟(jì)帶的交叉輻射區(qū)。近年來，宿遷城市建設(shè)步伐加快，城市范圍擴(kuò)張加速，城市的面貌也發(fā)生較大的變化，城市交通與人口的變化也無疑對小學(xué)學(xué)校的布局調(diào)整提出了新的挑戰(zhàn)。

2.2 數(shù)據(jù)源

①人口數(shù)據(jù)

從統(tǒng)計(jì)年鑒獲取宿遷市第六次人口普查相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地走訪調(diào)查，獲得人口分布現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，另外根據(jù)在建小區(qū)和規(guī)劃建設(shè)小區(qū)預(yù)測未來人口分布情況，制作城區(qū)三個不同時期的人口密度分布數(shù)據(jù)（如圖1所示），圖1中a代表現(xiàn)狀，b代表短期5年左右，c代表長期10年左右。

圖1 宿遷主城區(qū)人口密度分布圖

②城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

綜合谷歌地圖、交通旅游圖等圖件，開展地圖數(shù)字化工作，統(tǒng)一地圖投影為WGS 1984 UTM Zone 50N。使用Geodatabase數(shù)據(jù)模型建立相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)庫，主要包括：交通路網(wǎng)、高壓電線路、居民區(qū)、城市地質(zhì)與城市用地情況等相關(guān)地理空間數(shù)據(jù)。根據(jù)調(diào)查整理的數(shù)據(jù)，豐富完善空間數(shù)據(jù)庫的屬性數(shù)據(jù)。

③現(xiàn)有小學(xué)信息

通過實(shí)地調(diào)查，歸納整理出宿遷市主城區(qū)（一環(huán)內(nèi)）現(xiàn)有小學(xué)數(shù)量、位置、占地面積、各年級學(xué)生數(shù)量等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 研究方法

小學(xué)作為公共服務(wù)設(shè)施，在其布局規(guī)劃中應(yīng)以教育公平為基礎(chǔ)，按效用最大化原則進(jìn)行空間配置，確保資源的充分利用。其效用評價應(yīng)考慮多方面的因素，包含：城市的性質(zhì)和區(qū)位、交通條件、人口狀況、經(jīng)濟(jì)狀況、環(huán)境狀況、聚類效應(yīng)、相關(guān)關(guān)系等方面。這些因素都涉及地理空間位置并關(guān)聯(lián)諸多屬性信息，而GIS以其特有的空間分析與表達(dá)能力為研究提供了尋求空間解決策略的方法。因此，本研究基于GIS相關(guān)技術(shù)和平臺，首先將數(shù)據(jù)分層、分類，建立與研究對象相對應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫，并通過數(shù)字化等數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法完善該數(shù)據(jù)庫；然后，利用GIS的空間分析功能，綜合現(xiàn)有小學(xué)的位置、城市交通路網(wǎng)和人口密度等信息分析其服務(wù)覆蓋范圍和服務(wù)水平。此外，研究還使用層次分析法構(gòu)建了小學(xué)用地適宜性評價指標(biāo)體系，開展了小學(xué)建設(shè)用地適宜性分析研究；最后進(jìn)行了新建小學(xué)的規(guī)劃選址研究，提出小學(xué)優(yōu)化規(guī)劃方案，給出合理建議。

3 小學(xué)現(xiàn)狀分析

從現(xiàn)有小學(xué)的空間位置分布圖（如圖2所示）上可以明顯看出：宿遷主城區(qū)小學(xué)空間分布呈現(xiàn)中心密集而四周稀疏的特征，小學(xué)現(xiàn)狀布點(diǎn)不合理。城市東南、東北區(qū)域沒有小學(xué)，西北區(qū)域僅一所，中心區(qū)域密集到宿遷師范附小和市實(shí)驗(yàn)小學(xué)僅一路之隔的距離。此外，宿豫實(shí)驗(yàn)小學(xué)和特殊學(xué)校也是鄰接的空間關(guān)系。

圖2 宿遷主城區(qū)小學(xué)現(xiàn)狀分布圖

從現(xiàn)有小學(xué)的學(xué)校統(tǒng)計(jì)信息表（見表1）中可以看出，宿遷主城區(qū)12所小學(xué)之間對比差異較大，均衡性差。依據(jù)《城市普通中小學(xué)校舍建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（2002）來衡量，宿遷城區(qū)小學(xué)存在諸多不符合標(biāo)準(zhǔn)的地方，突出表現(xiàn)：①以小學(xué)班級規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)為每班45人計(jì)算，12所小學(xué)僅3所達(dá)到要求，合格比約為25%。②以生均占地面積為不低于18m標(biāo)準(zhǔn)衡量，12所小學(xué)中達(dá)標(biāo)的有5所，合格比約為42%。③老城區(qū)部分優(yōu)質(zhì)小學(xué)處于超飽和運(yùn)行狀態(tài)，隨之帶來交通堵塞等一系列社會問題。其中以市實(shí)驗(yàn)小學(xué)最為突出，其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他小學(xué)，達(dá)到了100個班級且班均人數(shù)超過60人。

宿遷主城區(qū)現(xiàn)有小學(xué)統(tǒng)計(jì)表 表1

從現(xiàn)有小學(xué)的服務(wù)范圍來看，還存在小學(xué)學(xué)校的服務(wù)半徑過大的問題。小學(xué)服務(wù)的對象群體具有出行半徑有限、出行方式以步行為主的特點(diǎn)，對于設(shè)施可達(dá)性的敏感度更高。根據(jù)《中小學(xué)校建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定小學(xué)服務(wù)半徑不宜大于500m，即以學(xué)校為圓心，以500m為半徑畫圓估算學(xué)校的服務(wù)范圍。但在城市中不能簡單地以直線距離來衡量，還要考慮道路的約束。本研究分別使用500m、1000m、2000m三種距離，基于城市道路網(wǎng)絡(luò)來分析其服務(wù)范圍見圖3所示，信息統(tǒng)計(jì)表如表2所示。從圖表中可以看出，宿遷城區(qū)小學(xué)數(shù)量不足，各學(xué)校的服務(wù)半徑過大。其中，現(xiàn)有小學(xué)500m服務(wù)半徑所形成的服務(wù)區(qū)域僅占整個城區(qū)的8.57%，即使將服務(wù)半徑擴(kuò)展到2000m，也僅能覆蓋整個城區(qū)的75.33%。從其服務(wù)人口數(shù)量和比例來看，目前500m服務(wù)半徑區(qū)域也僅能占總城區(qū)人口的11.93%，未來5年和10年其服務(wù)人口比將有所上升，但也僅有12.68%和13.52%。其不僅是空間位置分布不合理的問題，而更重要的是數(shù)量過少的問題，與此同時根據(jù)估算的人口數(shù)據(jù)得出：未來5年和10年其服務(wù)人口數(shù)量的絕對值比例將會上升54%和54.5%，人口數(shù)量的增加既意味著需求的增加，也更加凸顯出宿遷城區(qū)小學(xué)學(xué)校資源的匱乏。

圖3 基于道路網(wǎng)宿遷城區(qū)小學(xué)現(xiàn)狀服務(wù)范圍示意圖

宿遷主城區(qū)現(xiàn)有小學(xué)服務(wù)范圍信息表 表2

宿遷市主城區(qū)小學(xué)的配置與位置分布和宿遷城市的歷史發(fā)展以及人口分布有極大關(guān)系，但目前看來，其存在城區(qū)小學(xué)數(shù)量少、空間布局不合理、學(xué)校服務(wù)半徑過大、學(xué)校條件設(shè)施不符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及學(xué)校之間對比差異較大等問題。在當(dāng)前城市發(fā)展以及城市格局變化的背景下，已不合時宜且不能滿足城市居民的需求。此外，隨著時間的推移，城區(qū)人口數(shù)量不斷增加，上述問題將進(jìn)一步擴(kuò)大。

4 小學(xué)用地適宜性分析

規(guī)劃選址需要先開展用地適宜性分析，即選擇較為適宜建設(shè)的地點(diǎn)。綜合考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)與實(shí)際情況，在進(jìn)行小學(xué)建設(shè)用地適宜性分析時使用的指標(biāo)主要有：當(dāng)前城市用地性質(zhì)、交通可達(dá)性、人口密度、地質(zhì)災(zāi)害性、高壓線路以及近鄰小學(xué)的影響等因素。使用Yaahp軟件采用AHP分析法確定各個影響因素的權(quán)重，判斷矩陣及權(quán)重，如表3所示，該判斷矩陣一致性0.08，小于0.1，具有滿意一致性，符合使用要求。

AHP分析判斷矩陣及權(quán)重表 表3

為了便于用地適宜性得分的量化計(jì)算，將6個影響因素按照其性質(zhì)賦予適宜性得分分值，分值的范圍設(shè)置為1分～9分，具體設(shè)置如下。

①城市用地性質(zhì)因素

根據(jù)城市用地性質(zhì)對其賦予不同的分值，如圖4所示，其中：教育科研用地為9分，倉儲用地和公共綠地為8分，生態(tài)綠地為7分，風(fēng)景旅游用地和文化娛樂用地得6分，工業(yè)用地、行政用地和體育用地得5分，居住用地得4分，商業(yè)用地和市政設(shè)施用地得3分，對外交通用地和生產(chǎn)防護(hù)綠地得2分，文物古跡得1分。

②交通可達(dá)性因素

將城市交通道路分成3個等級（主干道、次干道和一般道路），并對所有的道路進(jìn)行100m、200m、300m、400m、500m距離的緩沖區(qū)分析。主干道100m緩沖范圍得9分，200m得8分，300m得7分，400m得6分，500m得5分。次干道緩沖范圍100m得8分，200m得7分，300m得6分，400m得5分，500m得4分。一般道路100m緩沖范圍得7分，200m得6分，300m得5分，400m得4分，500m得3分。將得分累加后歸一化到1～9范圍，得到交通可達(dá)性因素得分圖，如圖4所示。

圖4 小學(xué)用地適宜性單因素得分示意圖

③人口密度因素

對人口密度數(shù)據(jù)做歸一化處理，按照其大小歸一化到1～9范圍內(nèi)，并分別賦予9～1分。人口密度因素得分圖，如圖4所示。

④地質(zhì)災(zāi)害因素

將地震斷裂帶線性數(shù)據(jù)進(jìn)行多環(huán)緩沖區(qū)分析，緩沖距離分別為：20m、40m、80m、160m、320m、640m、128m0、2560m、5120m等9個級別，分別賦予1～9分。地質(zhì)災(zāi)害因素得分圖，如圖4所示。

⑤高壓線路的影響因素

將高壓線線性數(shù)據(jù)進(jìn)行多環(huán)緩沖區(qū)分析，緩沖距離分別為：20m、40m、80m、160m、320m、640m、128m0、2560m、5120m等9個級別，分別賦予1～9分。高壓線路的影響因素得分圖如圖4所示。

⑥近鄰小學(xué)的影響因素

將現(xiàn)有小學(xué)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多環(huán)緩沖區(qū)分析，緩沖距離分別為：100 m、200 m、400 m、700 m、1100 m、1600 m、2200 m、2900 m、3700 m等9個級別，分別賦予1～9分。近鄰小學(xué)的影響因素得分圖如圖4所示。

將上述單因素得分按照各自的影響權(quán)重做疊加分析，得到最終的小學(xué)用地適宜性總得分分布圖，如圖5所示，圖中顏色越深的地方越適宜新建小學(xué)。從現(xiàn)狀看，大部分學(xué)校的位置不合理，一方面原因是模型考慮地質(zhì)安全性的系數(shù)過高，達(dá)到了0.4777，而老市區(qū)學(xué)校多、人口密的地方地震斷裂帶又比較密集，另外一方面影響因素中有鄰近小學(xué)的影響，即離現(xiàn)有小學(xué)越近的地方越不適宜建立小學(xué)，所以現(xiàn)有小學(xué)的位置在該項(xiàng)得分最低。

圖5 小學(xué)用地適宜性總得分示意圖

5 空間布局優(yōu)化分析與建議

5.1 優(yōu)化分析

當(dāng)前城鄉(xiāng)公共服務(wù)設(shè)施布局均等、均衡化是我國城鄉(xiāng)規(guī)劃的熱點(diǎn)與重點(diǎn)問題，因此小學(xué)學(xué)校的空間布局優(yōu)化也應(yīng)重點(diǎn)考慮其布局的均衡性。國務(wù)院印發(fā)的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》中也明確指出要優(yōu)化教育布局結(jié)構(gòu)，推進(jìn)義務(wù)教育均衡發(fā)展，所以在進(jìn)行城區(qū)小學(xué)用地布局優(yōu)化時，始終要堅(jiān)持結(jié)合人口、交通等條件對小學(xué)教育用地均衡分布，以方便學(xué)齡人口就近入學(xué)。根據(jù)現(xiàn)狀分析，目前宿遷主城區(qū)小學(xué)布局最大的問題就是學(xué)校的數(shù)量不足，因此為了達(dá)到其數(shù)量與布局均衡化，必須選址新建小學(xué)。

根據(jù)小學(xué)用地適宜性分析的結(jié)果，結(jié)合地塊的實(shí)際面積以及能否改建為學(xué)校等實(shí)地情況，選擇了20處可以用于新建小學(xué)的備選地點(diǎn)，然后借助于GIS空間分析的位置，分配功能來進(jìn)行規(guī)劃選址分析。在選址分析上，宜采用P—中值模型，因此問題的類型設(shè)置為最小化加權(quán)阻抗（即P中位數(shù)問題），阻抗設(shè)置為距離，單位為m，新建學(xué)校數(shù)量分別選擇1～8所，其分析結(jié)果如圖6所示。圖6中三角型點(diǎn)符號為現(xiàn)有小學(xué)，在分析中全部保留，空方框點(diǎn)符號為備選但未選中的點(diǎn)，方框含五角星點(diǎn)符號為備選且選中的點(diǎn)。從圖6中可以看出，為了達(dá)到均衡布局，新增學(xué)校數(shù)量為1～5個時，新建學(xué)校分布位置均較為合理。當(dāng)新增學(xué)校數(shù)量為6～8個時，第6個選點(diǎn)位于城區(qū)的左下角，而此處附近為大量的工業(yè)用地，雖有人口分布但卻非重要的需求點(diǎn)，第7個選點(diǎn)的選擇靠近第一個選擇點(diǎn)，可以作為分擔(dān)第一個選擇點(diǎn)的需求負(fù)擔(dān)而備選，第8個選點(diǎn)則離第3個選擇點(diǎn)較近，而此處的人口密度也不是很大。

圖6 新建小學(xué)校址選址（1～8所）GIS分析結(jié)果示意圖

因此，研究認(rèn)為新建5所小學(xué)較為適宜。在保留原有12所小學(xué)并新加5所后，對其進(jìn)行服務(wù)范圍和服務(wù)人口分析，結(jié)果和詳細(xì)信息分別如圖7和表4所示。

圖7 基于道路網(wǎng)宿遷城區(qū)小學(xué)規(guī)劃后服務(wù)范圍示意圖

宿遷主城區(qū)規(guī)劃后小學(xué)服務(wù)范圍信息表 表4

從圖表中可以看出，若新增圖示位置上的5所小學(xué)，其整體空間位置分布的均衡性將得到極大改善。結(jié)合表2的現(xiàn)狀分析可以看出學(xué)校500 m、1000 m、2000 m服務(wù)區(qū)域的面積和面積占比將增加56%、57%和22%，服務(wù)總?cè)丝跀?shù)將增加50%、43%和10%，服務(wù)總?cè)丝跀?shù)占比則可以提升48%、43%和10%。其中2000 m服務(wù)區(qū)面積可以達(dá)到全城區(qū)92%，服務(wù)人口占比達(dá)到97%，圖7中2000 m服務(wù)區(qū)未覆蓋的區(qū)域主要集中于左下和右下偏西位置，該兩處位置分別為宿城區(qū)和宿豫區(qū)的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，用地性質(zhì)主要為工業(yè)用地，雖有一定數(shù)量的人口分布，但暫無新建小學(xué)的需求。未來5年和10年內(nèi)城區(qū)小學(xué)500 m、1000 m、2000 m服務(wù)區(qū)域的人口數(shù)將增加43%、44%、44%以及120%、107%、106%，服務(wù)人口占比將趨于穩(wěn)定于18%、59%和95%左右。

5.2 優(yōu)化建議

從現(xiàn)狀分析中可以看出，由于城區(qū)小學(xué)數(shù)量較少，導(dǎo)致部分小學(xué)規(guī)模過大，也引發(fā)了其各項(xiàng)指標(biāo)與規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相距甚遠(yuǎn)，隨著時間的推移，該問題還將進(jìn)一步擴(kuò)大，因此，建議選址新建小學(xué)。

經(jīng)綜合分析，當(dāng)前選址新建小學(xué)數(shù)量為5所為宜，位置如圖6所示。根據(jù)選址位置以及人口需求分配等的結(jié)果，統(tǒng)計(jì)新建小學(xué)信息表，如表5所示。詳細(xì)信息如表5所示。表5中4號點(diǎn)位置由于其附近正在拆遷故現(xiàn)狀人口較少，此外其位于大學(xué)以及景區(qū)附近，故未來需求人口并不多，但其地理位置又十分重要，因此需要建立小學(xué)學(xué)校但班級數(shù)量可酌情減少，且可在5年或10年后建立，其他4所學(xué)校則需立即規(guī)劃建設(shè)。

宿遷主城區(qū)新建小學(xué)信息表 表5

在新建上述5所小學(xué)之后，城區(qū)小學(xué)教育公共資源均衡性將得以改善，但據(jù)分析結(jié)果仍有需要進(jìn)一步優(yōu)化的地方，重點(diǎn)凸顯在小學(xué)學(xué)校500 m服務(wù)區(qū)域覆蓋率不高、城市路網(wǎng)的完善等問題上。但城市的各項(xiàng)建設(shè)是需要逐步實(shí)現(xiàn)的，目前首要解決的問題是需要根據(jù)綜合分析的結(jié)果新建相關(guān)小學(xué)，建議規(guī)模見表5所示。

6 結(jié)語

我國城市化進(jìn)程不斷加快，小學(xué)教育等公共服務(wù)資源的不均衡狀況將長期存在，而其在空間上的合理配置也將涉及城市居民、政府部門和其他各利益團(tuán)體，設(shè)施配置的公平性、合理性和高效性常常牽連多方博弈，十分復(fù)雜。多年的實(shí)踐以及本研究的結(jié)果表明，GIS技術(shù)的引入給城市規(guī)劃帶來了諸多優(yōu)勢，突出體現(xiàn)在其便于建立綜合模型，結(jié)合多種因素展開定量分析與優(yōu)化規(guī)劃分析，為解決城市公共服務(wù)設(shè)施布局與規(guī)劃問題奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。但城市畢竟是一個復(fù)雜的綜合體且處于不斷的更新變化中，因此動態(tài)地分析、優(yōu)化規(guī)劃仍是今后的研究主題。此外，數(shù)據(jù)的維度、精確性以及準(zhǔn)確性都將影響分析與優(yōu)化的結(jié)果，若后續(xù)研究將人口數(shù)據(jù)進(jìn)一步精確到每棟樓房，也會使得研究結(jié)果更具說服力。