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基于GIS的凤阳县初级中学布局分析研究

武加成+陈赛狄+刘玉巧

摘要：选取安徽省凤阳县，利用ARCGIS技术分析了当地学校的空间布局结构，在ARCGIS中创建学校、农村等空间要素，采用空间缓冲区分析、泰森多边形分析等相关空间分析方法，从地理空间的视角分析与评测学校的空间分布和教育资源的分布特征，进而为凤阳县内初级中学布局的重组和优化提供参考。
关键词：初级中学；布局；缓冲区；凤阳县
：K901
：A：1674-9944（2016）22-0125-05
1引言
随着新型城镇化步伐的加快，农村的数量和规模在不断缩小，农村中小学布局是教育界面临的一个重大而艰巨的任务。一方面要保证学校等教学资源的合理分布，同时也要加强全民义务教育的发展水平。以安徽省凤阳县初中为例，利用GIS分析农村学校的空间布局规划，为将来调整优化教学布局提供依据和参考[1]。
凤阳县县境东西长74.64km，南北宽49.6km，面积1949.5km2。位于安徽东北部。凤阳县常住人口中0～14岁人口为126868人，15～64岁人口为451949人，65岁以上为64108人。凤阳县有初级中学46所，行政村226个。
2研究方法
2.1属性数据的获取与整理
选取1∶80000的凤阳县行政区划图，参考第六次人口普查相关数据以及凤阳县教育局提供的凤阳县各初级中学师生数及相关数据，对其各个图层进行矢量化和数据属性输入，见图1。
纵观国内相关学者的研究，影响初中布局的因素有很多，包括通学时间、学校服务质量以及学生数量，其中通学时间受到距离、地形、交通条件等因素的制约；学校服务质量收到老师数量、学校硬件设施等环境的影响；不同的国家和地区，受到社会经济的发展水平制约，其学校服务范围也有很大的差异，我国通常分为容易达到（小于500m）、可接受范围（500～2000m）、不可达到（大于2000m）。
2.2地理空间数据库的建立
对凤阳县初级中学的分析中，建立ARCGIS数据库，运用GIS空间分析工具对初级中学布局进行分析：录入数据做成数据图层，对初级中学做缓冲区分析，并与行政图进行叠加，进行数据统计分析；使用网络分析最短路径与泰森多边形分析行政村与初级中学的交通位置关系，统计分析数据。研究过程主要分为数据准备、数据处理、数据分析3个步骤。
3凤阳县中学教育资源供需现状
凤阳县目前共有有44所初级中学，如图2初级中学在各乡镇分布的数量也各有不同。通过师资力量与学生数的比较可以了解区域内教学资源的配置情况[2]。利用ARCGIS软件的数据处理可以将数据以直观的形态表现出来，便于数据分析和观察对比。
图3以柱状图和分层设色图的形式表现各乡镇内学生数与教师数之比的差异，可以看出生师比最大的是枣港镇和武店镇，两镇的生师比都在20.91，师资力量最为紧缺；其次为小溪河镇与刘府镇，师生比也都达到了18.55；师生比值较小，则师资力量相对较为充裕，从图3中可以看出，以黄湾乡较为突出，生师比达到15.09，为该县最低值，该乡的师资力量最为充裕。
通过对图4枣港镇与武店镇的百分比表明，而是学校规模与师资力量不足，需要加大对学校的投入。学校数大于人口数所占百分比的有刘府镇、殷涧镇、总铺镇；学校数目所占总数百分比小于人口所占该县总数的百分比的有府城镇、临淮镇、板桥镇。两图可以看出，刘府镇虽然学校数占该县百分比大于人口数所占全县百分比，但仍属于生师比较大的乡镇，该镇学校数目虽多，但学校建设不足，需要加大投入的结论；殷涧镇与刘府镇类似，虽然生师比较刘府镇为低，但也属于较大的一类，因而该镇学校建设也需要加大投入；总铺镇初级中学教学资源较丰富，具有接纳其他区域学生的能力。府城镇、临淮镇、板桥镇这些地区的生师比都较小，说明这些地区初级中学的规模较大，能够满足该地区教学需求。其余地区数据都较为均衡。
4凤阳学校布局分析
4.1缓冲区分析
利用ARCGIS的缓冲分析功能计算得出初级中学与周边行政村点的相关位置图[3，4]，以5km距离范围为最大吸引力值，每1000m為一等级，以学校位置为中心做5个等级的缓冲区，根据缓冲区对据各个行政村距离学校距离进行统计，能够入学距离在1～2km范围内的行政村总数为126个，5km范围内的行政村有90个，入学距离在5km以外的有10个，如图5所示。
可以看出凤阳县仍有少数区域未被缓冲区覆盖，说明初级中学与居民点存在位置的不协调，且不协调区域多为县城周边距离较远经济相对落后的行政村，一定程度上限制了学校的规模和发展。最终导致越困难的地区上学教育越难，越发达地区教育越容易，从长远角度说是割裂社会，造成区域发展不平衡。这类局面迫切需要改变[5]。
4.2泰森多边形分析
借助ARCGIS泰森多边形功能分析方法[6～8]，对行政村与学校的关系做进一步研究。以每个学校为中心，做最近直线距离的图形划分得到图6。从图6可以将所有行政村找到直线距离最短的学校，原有的不在任何周围学校缓冲区内的行政村也能够找到直线距离最近的初级中学。如马山村、江山村与板桥初中距离最近，二郎村则与大溪河中学最近。
4.3初级中学交通可达性差异
最简单的计算相对可达性的方法就是距离模型，它是用来表达同一表面上两个不同点或多点之间的距离，其计算公式如下：
Ai=∑jPj×Dj/∑jPj
其中，Ai为距离可达性，i为行政村的数量，Pj为初中人数，Dj为上学距离，此图计算得到的每个村的可达性，结果见图7。
初级中学的布局与当地交通条件的好坏密切相关，学校的交通条件好，学生得到的教育程度就越容易，学校的服务能力也会进一步扩大，相反就越困难。文章从县域交通布局出发，利用ARCGIS相关分析方法，假设每条道路服务范围为500m，显示学校位置，通过做道路的缓冲区分析，得到图8。
可以看出，大多数学校的布局都位于县道的交点上，交通条件越是好的区域，学校的分布就越集中，同时也有一部分学校分布在相对偏僻、交通线路覆盖少、交通性相对不便利的地方，其中以总铺镇，官塘镇、西泉镇为主，这些乡镇中学虽然位于乡镇的中心，但由于交通不便，使得学校的功能发挥受到影响，也影响了教育对区域的带动作用。
4.4基于最近距离的初级中学服务区分析
在实际中，生源地的学生寻找学校一般按照就近原则，不考虑行政区划，以学校为最近距离的行政村就是该校的最佳生源地[9]，学校的设置应当最低限度能够满足最佳生源地的学生教育需求。根据ARCGIS图分析：通过最短路径的路径的分析，可以得到各个学校对应的道路距离最短的行政村，将道路距离最近的行政村与学校分别连接起来得到图9。
根据《滁州市第六次人口普查数据（年龄）》数据得到12～15岁的初级中学适龄人口占滁州市人口比重5.83%，以此为根据可以大致推导出各行政村适龄入学人口的数量，再与学校数据对比分析。
从图10可以看出师资力量显著不足的几个学校有宫集中学、邬岗中学、刘府镇中学以及门台中学、马湖中学、花园湖中学。师资力量大大超出本地最近生源地的需求的有武店中学、刘府中学、大庙中学、总铺中学、燃灯中学与李二庄中学。通过现有学生规模与适龄人口数的比较可以看出，京山中学、官沟中学、枣港中学、官塘中学潜在服务生源远远大于现有学生数，需要扩大规模。急需不能满足本地最近生源地基本教育需求的学校需要重新调整布局或者加大投入；教学能力资源超出最近生源地需求的学校则需要扩大招生范围，更好的利用学校的资源。
5凤阳县初级中学布局优化
5.1优化布局结构
乡镇中学很大程度上受到师资力量不足的困扰，由于乡镇地区生活条件相对城市较差，经济条件难以吸引青年教师，而其却承担着绝大部分乡镇人口的教育工作，为保证师资力量能够满足教育需要并进一步达成教育公平就需要政府在乡镇中学的资金投入和教师待遇方面有所投入，改善乡镇中学不利的状况。
5.2优化实施对策
应当适当打破这一行政区划的界限（图11），重新调整整体的布局。从单个学校角度分析，根据交通分析的结果，凤阳三中一类位于县城市区的学校交通便利，规模较大，这一类的学校也可以开放招生范围，而农村中学中如总铺中学和刘府中学，周边主要干道较多，交通便利，同时学校教师数与以学校为最近距离的行政村初中生人口的比值也较大，师资力量有富余且交通便利，应当扩大学区范围，合理利用资源，同时缓解类似于门台中学、马湖中学、花园湖中学这一类学校暂时不能满足周边人口就学需求的压力[10]。
5.3改善地区教学环境
类似花园湖中学周边需要服务的人口较多，交通又不发达的，可以向周边初级中学分撒寄宿制的学生。对于住校工作需要政府加大乡镇教育设施的建设，另一方面也需要监督管理好学校对住校生的管理工作。一些学校由于长期遭到忽视，出现了危房等情况，而学校整体师资力量也不足，需要政府在教育资源分配时进行通盘考虑，向一些困难学校倾斜，县内学校历史悠久，规模较大且交通便利，其生师比值较低，应当向全县招收学生，以缓解规模与能力不足的地方中学的压力。从大范围来看还需要政府加强对交通等基础建设的投入[11]。
6结语
从凤阳县的初级中学布局问题入手，使用ARCGIS的缓冲区、网络分析功能以及泰森多边形等对收集的数据进行直观分析，从学校角度分析了凤阳县的各初级中学的生源的供需状况和交通条件，提出了对各学校规模建设以及学校新设与合并的建议。以行政单位角度分析了以行政区划为基础的学区划分与实际教育资源供需的矛盾，对学区的重新划分做出建议。为凤阳县初级中学的布局提供参考。
同时本文也存在许多不足，数据采用的是2014年的相关教育研究数据，再者人员的流动性以及城镇化的发展，也会实际初级中学的优化带来很多问题。
参考文献：
[1]孔云峰，李小建，张雪峰.农村中小学布局调整之空间可達性分析：以河南省巩义市初级中学为例[J].遥感学报，2008（5）：800～810.
[2]刘杜，夏慧君.基于GIS的中小学服务半径分析[J].城市建设理论研究，2012（14）.
[3]张霄兵.基于GIS的中小学布局选址规划研究[D].上海：同济大学，2008.
[4]张智涵，刘靖庭，王朴，等.基于GIS空间分析技术的北京市海淀区高中学校空间布局均衡研究[J].地理教学，2012（12）.
[5]张忠福.农村中小学布局调整的工作重点[J].教学与管理，2005（9）：9～12.
[6]吉云松.地理信息系统技术在中小学布局调整中的作用[J].地理空间信息，2006，4（6）：61～63.
[7]李明，吕翠华，张东明.GIS支持下的昆明中小学分布及其影响因素研究[J].价值工程，2011（28）.
[8]胡明星.基于GIS的可达性和空间自相关分析在江阴绿地系统规划中的应用[J].中国园林，2010（9）.
[9]邹芳.GIS信息系统用于初级中学布局规划量化的探讨：以武昌区为例[J].中外建筑，2009（11）.
[10]Anon.AnselinLLocalindicatorsofspatialassociation[J].LISA·GeographicalAnalysis，1995，27（2）：93～115.
[11]ToblerWA.AcomputermoviesimulatingurbangrowthintheDetroitregion[J].EconomicGeography，1970，46（2）：234～240.

-全文完-