ArcGis在基础教育设施布局分析中应用研究.docVIP

ArcGis在基础教育设施布局分析中应用研究 　　摘要： ArcGis作为地理信息系统的系列软件，已经被广泛应用于人口、经济和医疗等方面的空间数据分析。在以往的教育设施布局规划中，通常是采用定性分析的方法，很少从定量的角度分析中小学空间分布的不合理性以及校际之间教学条件等指标的差异性，从而出现了现状学校布局分析主观化、校际之间教学指标对比局限化以及学校服务区划分缺乏科学性等问题。针对这些问题，本文以天津滨海新区老城区为例，采用GIS空间分析技术建立教育设施服务区划分模型、教育资源可达性评价模型和学校容量计算模型等，将教育服务区内的学龄人口数量同区域内的教育资源进行对比，指导教育设施的布局规划，为进一步优化配置教育资源提供决策支持。 　　关键词：ArcGis；教育服务区；教育资源；模型 　　1 快速发展的GIS（地理信息系统） 　　GIS经历了20世纪60年代开拓阶段、70年代巩固阶段、80年代突破阶段和90年代社会化阶段，目前已应用到公用事业、电信、交通、土地管理、城市规划、景观保护、环境监测与评价等领域。随着GIS软件功能的提高以及硬件的大幅度降价，GIS作为一种可操作性的信息系统正逐渐为城市规划提供越来越多的服务，在规划模型、可视化和与互联网结合的新优势使得它在城市规划中的作用越发凸显。 　　2 ArcGIS在基础教育设施布局分析中的应用 　　在传统的基础教育设施布局分析中，通常是采用定性分析的方法，很少从定量的角度分析中小学空间分布的不合理性以及校际之间教学条件等指标的差异性，从而出现了现状学校布局分析主观化、校际之间教学条件指标对比局限化和学校服务区划分缺乏科学性等问题。本文试图利用ArcGis软件建立数据模型，对基础教育设施布局进行定量分析。 　　2.1 基础教育设施服务区的模型分析 　　过去划分学校服务区大多数是由教育部门在行政区界内划分，很少从空间、学生需求的角度考虑，这就使得有的学区划分不是很合理。ArcGis软件可以从空间角度研究学校的服务范围，结合空间分析的方法和Voronoi多边形的特点，划分学校的教育服务区，达到每个学生就近入学的目的，同时整合学校的资源和规模，帮助教育部门更好的配置教育资源。 　　天津滨海新区老城区位于滨海新区的核心区，总占地16.5平方公里，经过几十年的发展，现已相对稳定。在老城区，住宅用地占整个区域的50%以上，地形平坦，人口密集，教育水平相对较高。我们选取老城区内的小学作为研究对象，利用服务区划分模块中的基于缓冲区的服务区分析模型进行计算。根据国家规范《城市普通中小学校校舍建设标准》，小学服务半径设定为500米，采用直径距离方法计算其服务范围。如图1所示。 　　可以看出，以上是常规采用的直线距离划分教育服务区的方法，并不是很科学。因为居民的出行是通过路径实现的，而并非直线，因此，利用网络分析的方法进行教育服务区的划分，可以使服务区的划分更加科学合理。在本次研究中，我们将居民用地图层经过数据处理成半径为100米的居住单元图层，居住单元设置成六边形的网络格局，这是因为六边形比较接近于圆，从六边形的中心点到边和角的距离相差不多，从而把六边形内居民用地获得教育资源的便捷程度假设成相同。其划分单元的关键在于单元半径的选取，如果选取的单元半径过小，虽然精确度很高，但运算量太大；如果选取的单元半径过大，虽然可以提高运算速度，但得出的数据精度太低。通过多次研究和实验，最后我们采用100米的居民单元半径，如图2所示。 　　在设定好居民单元之后，我们又选取了500米、600米、700米、800米、1000米、1500米网络分析的服务半径，将所有的服务区进行叠加，计算每个居民单元可选择学校的个数，从而得出居民单元的教育服务区比重图。如图3所示，在500米道路距离内，教育服务区的覆盖度并不高，这是因为很多居民单元都很难在500米道路距离内实现入学需求。于是，我们将服务半径由500米逐步扩大到1500米进行研究，随着服务半径的扩大，其教育服务区的覆盖范围必然会扩大，但同时也可能出现一些学校服务区域较大重叠的问题。我们通过实地测试发现当网络服务半径取600米时，其被一所学校服务的区域比例最大，居民出行距离也最舒适。 　　基于缓冲区的服务半径来划分服务区范围，可以得出一定服务半径下学校的覆盖度，同时我们也会发现一些居民单元并没有划分到学校的教育服务区内。既然服务半径不可能无限期扩大，又得遵循学生就近入学的原则，于是我们将利用Voronoi图的特点，对于一定区域内的用地利用Voronoi图来进行基础教育服务区划分。 　　具体应用如下： 　　1.以每个学校为出发点生成Voronoi图； 　　2.将生成的Voronoi图层数据与所在区域的居民单元图层进行叠加，得到每个Voronoi图