基于GIS的學校布局合理性評價方法的探討

王瑞　陳波睿

摘 要：隨著GIS技術的不斷發展以及在學校布局分析中的廣泛應用，使得GIS逐漸成為分析學校布局合理性評價的重要技術之一，在該文中主要進行了如何利用GIS技術更為科學的分析學校布局合理性的方法的探討。通過路網旅行耗費計算、非路網旅行耗費計算并最終確定了學校的服務范圍，并根據計算結果進一步對學校布局合理性做了更為科學的評價。

關鍵詞：可達性 網絡分析 成本距離 理論依據

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

教育是社會事業的重要方面，學校布局是否合理直接影響著基礎教育的質量。在探討學校布局調整原理與方法的基礎上，該文運用地理信息系統（GIS）相關理論技術方法，特別是GIS空間分析中的疊加分析、Voronoi多邊形、網絡分析、成本分配、成本距離、重分類等方法，進行了教育設施的可達性分析評價，探討了更為科學的評價學校布局合理性的方法，并且取得了一定的效果，以期能夠為未來的學校規劃提供更為科學的依據。

1 學校布局合理性評價的必要性

城市學校作為一種公共服務設施，是體現一個城市綜合實力和服務能力的重要內容，是保障廣大人民群眾切身利益和經濟社會及各項事業健康協調發展的重要基礎[1]。21世紀是我國社會發展的高速時期，人才的需要已成為社會建設迫切需要解決的問題。經濟、人口快速增長的大中城市，公共服務設施的供需矛盾經常發生，而且在城郊結合部相對突出[2]。因而學校的布局是否合理，關乎教育資源的可達性，關乎學生能否公平的享有教育資源，關乎能否更有效的培養人才。通過合理配置教育資源和教育投資效益，逐步實現中小學校布局合理、教育結構體系優化、學校用人機制健全、經費使用高效的目標，從而實現我國基礎教育事業穩步、持續、健康發展。

2 合理性評價的理論依據

（1）公共設施的空間可達性。學校資源的可達性，就是指學生從家到學校的方便程度，從一定程度上可以反映學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一空間參考系統下，通過對兩個數據進行的一系列集合運算，產生新的數據的過程。

（3）網絡分析。網絡分析就是通過對網絡的狀態的研究以及通過模擬和分析資源在網絡上的流動和分配的情況，進而解決資源極其所對飲的網絡結構等的優化問題。

（4）成本分配。成本分配主要是在累加成本的基礎上計算最近源，通過分配函數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值，根據對用戶不同需求的分析，對原有數值重新進行分類整理從而得到一組新值并輸出。

3 學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絡各個柵格距離教育設施累計成本距離，就是從路網上到達距其最臨近的教育設施的距離；其次，需要計算非交通路網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的通行成本距離，從而進一步得出每個教育設施的基于成本距離的服務范圍。

3.2 數據的初始化

學校合理性評價首先需要3個柵格圖層：學校分布點圖層、路網分布圖層和非路網分布圖層。學校分布點圖層中的站點具有唯一ID值屬性，是每個學校作為單獨實體的標記，其他柵格屬性為NoData，不參與計算。示例中的服務范圍基于物理距離進行緩沖區分析，路網上每個柵格阻抗設置為1，非路網上柵格屬性值設為較大值，在此為100。路網的阻抗符合“道路網絡上具有同樣的阻抗”的假設，都設置為1。當基于距離或其它耗費來計算客流輻射區域，路網阻抗和非路網阻抗值可以按要求進行相應修改。在數據初始化過程中需要仔細檢察道路柵格數據的質量，避免存在道路非正常斷開的情況；同時需要學校在道路交通網絡柵格上。

3.3 路網旅行耗費計算

根據學校層和路網阻抗層計算路網旅行耗費，得出路網上每個柵格單元到源點（站點）的最小通行成本。初始旅行耗費表達了路網上每個柵格單元到離其最近站點的通行成本。為滿足第一個假設條件，將路網阻抗數據層中的非路網柵格單元阻抗設為較大值，所以，這些柵格到學校的旅行耗費較大。計算初始旅行耗費的同時可以得到站點空間分配結果，保證了各個學校的服務范圍不會形成交叉重疊，每個柵格被賦予所屬站點的標識值。

3.4 非路網旅行耗費計算

將路網上旅行耗費柵格作為源點，計算非路網柵格單元到路網的耗費，即計算學生到離其最近的路網所需耗費。將路網耗費圖和非路網阻抗圖作為輸入變量，得到非路網上的各柵格到最近路網的旅行耗費和路網各柵格的空間分配，即非路網柵格由何處進入路網。

3.5 最終的學校服務范圍確定

將路網上與非路網各個柵格的旅行耗費相加即可計算到達學校的旅行耗費根據設置的最大旅行耗費對出行耗費圖裁減并重新分類，得到最終的學校服務范圍。

4 關于合理性評價方法的小結

該文通過借助地理信息系統的研究手段，對相關數據進行分析，并且提出建立了學校布局與其影響因素的關系模型，并在此基礎上對學校布局合理性進行了定量為主，定性定量相結合的評價方法的探討，具有一定的理論意義和學術價值，通過系統全面地總結分析國內外已有的學校布局相關資料，確定為該文評價方法后續工作服務的學校布局規劃的主要影響因素及其權重關系，同時揭示了城市發展與學校布局之間相互影響、相互促進、又相互制約的對立統一關系，為今后該領域相關理論研究的發展提供了新的思路和線索。不僅對未來學校的合理布局的評價及科學調整提供了一定的參考，對整個區域特定專題領域規劃的實踐工作也具有較高的應用價值。并且該文所探討的方法還可推廣應用至其他基礎設施的合理性評價。

參考文獻

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

[2] 宋小冬，陳晨，周靜，等.城市中小學布局規劃方法的探討與改進[J].城市規劃，2014（8）：48-56.