第44卷第4期测绘与空间地理信息Vol.44，No.4 2021年4月GEOMATICS&SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY
58同城房子
龙门石窟在哪里个城市Apr.，2021城市新建中学候选范围提取模型 —
邓志杰2，王毓乾心3，王紫锟4，殷向东2，杜阳2
(1.东华理工大学江西省数字国土重点实验室，江西南昌330013；
2.东华理工大学测绘工程学院，江西南昌330013；
3.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，江西南昌330013；
4.中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院，湖北武汉430078)
摘要：城市教育资源分配问题一直是全社会关注的焦点问题，本文以城市中学的选址问题为研究对象，在考虑到新建中学与已有学校覆盖范围、与公共基础设施距离等经典选址问题的基础上，结合DEM数据 、土地利用数据、降雨量数据等，创新性地排除了大坡度、容易被淹没等不适合建立学校的区域，提出了一种新的城市新建中学候选范围提取模型，为城市新建学校选址提供参考。基于该模型，本文利用ArcGIS平台实现北京市现有中学教育资源的空间分布分析，发现北京市的中学教育资源存在较严重的总量不足和分布不均衡现象，认为新建中学应该建在北京市延庆县西部、昌平区南部以及房山大庆区南部。
关键词：城市教育资源分布；中学选址;ArcGIS；空间建模；缓冲区分析
中图分类号：P283.8文献标识码：A文章编号：1672-5867(2021)04-0062-03
Urban New Middle Schools Candidate Region Extraction Model:
A Case Study of Beijing Middle Schools
DENG Zhijie1，2,WANG Yuqian1，2,3,WANGZikun4,YIN Xiangdong2,DU Yang2
(1.Key Laboratory for Digital Land and Resources of Jiangxi Province,East China University of Technology,Nanchang
330013,China； 2.Faculty of Geomatics,East China University of Technology,Nanchang330013,China；
3.Key Laboratory of Watershed Ecology and Geographical Environment Monitoring,National Administration
of Surveying,Mapping and Geoinformation,Nanchang330013,China； 4.School of Geography and Information Engineering,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan430078,China)
Abstract:The distribution of urban education resources is always the focus issue of the whole society.In this paper,a new urban middle school candidate region extraction model is proposedto provide references for the selection of new schools in cities.This model not only takes into account the classical site selection issues such as the coverage of new schools and existing schools,and distances from public infrastructure but also combines DEM data,land use data and rainfall data,etc.It innovatively rules out areas that are not suitable for establishing schools,such as steep slopes and submergence areas.Based on this model,ArcGIS platform is used to analysize the spatial distribution of existing middle school education resources in Beijing,and finds that Beijing's middle school education resources have relatively large inadequacies and imbalances.It is believed that the new middle schools should be built in the west of Yanqing,the south of Changping,Fangshan and Daqing.
Key words:urban education resource distribution；middle school site selection；ArcGIS；spatial modelling；buffer analysis
收稿日期：2019-11-18
基金项目：科技部科技计划项目(2017YFB0503700)；国家自然科学基金项目(41861052)；东华理工大学江西省数字国土重点实验室开放研究基金资助项目(DLLJ201915)；东华理工大学博士科研启动基金项目(DHBK2015309)资助
作者简介：邓志杰(1994-)，男，江西乐平人，地图学与地理信息系统专业硕士研究生，主要研究方向为GIS应用与空间分析。
通讯作者：王毓乾(1983-)，男，湖北鄂州人，副教授，博士,2015年毕业于武汉大学摄影测量与遥感专业，主要从事遥感数据处理与应用方面的教学与科研工作。
第4期邓志杰等：城市新建中学候选范围提取模型63
0引言
教育资源分配问题一直是中国社会各阶层人民关注的热点问题。城市中人口居住聚集，对教育资源的
需求巨大，随着物质生活水平的提高，人们对优质教育资源的需求与期待也越来越高。但是学校等教育资源的选址在空间上并不均匀，学校教学质量优劣不一，教育资源的配置在空间上并不均衡。我国就近入学的学区制度，导致不同地区接受的教育质量不一；教育资源的不均衡，导致学生上学困难以及“学区制度”“学区房”畸形房价等各种社会问题，激化社会矛盾。一个好的教育资源城市布局规划，有助于缓解这些社会矛盾，给社会各界一个公平、公正的享受教育资源的环境。随着我国城市化进程的深入，城市人口急剧增加，原有的教育资源已显不足。在新增学校等教育机构时，如果能够实现城市教育资源的均衡化分配，可以有效缓解社会矛盾，实现教育资源的最大化利用。
近年来有关城市教育资源布局规划的方法技术已有很多,ArcG1S平台是进行地理空间布局规划研究的重要工具［1-2］o张霄斌［3］考虑学校周边地理环境以及用地性质影响，经过空间分析确定选址最优区位；黄良平等［4］则利用缓冲区分析和叠置分析求对现有中学情况进行评定，综合地为新建中学进行选址；夏坤［5］使用G1S空间分析技术对麻城市区中小学的空间可达性、服务半径进行分析，得到合理的中小学空间布局；王伟等［6］(2015)在最短路径在乡村私立小学选址中的应用中用Dijkstra算法考虑到居民区到学校最短路径问题作出最佳选址；万波等⑺利用引力模型的分段效用函数解决学校选址时与居民点距离因素问题；李景波等［8］使用Matlab、层次分析法与G1S技术相结合获取不同因素在学校选址问题中的权重，用可视化的方法直观清晰地解决选址问题；杨玲［9］通过中心点选址问题的数学模型研究使最远学生走的路程最短；刘涛等［10］使用P-重心法、P-中心法、
泰森多边形法等探索了农村中小学选址方法；孔云峰［11］在ArcG1S软件支持下进行模型建模、模型解算和优化结果可视化，构建最优学区划分模型和学校空间布局优化模型。
本文参考了何智［12］等关于学校公共设施建设等相关规定和中学办学条件有关条例，综合考虑已有学校的覆盖范围、积水、地形坡度、土地覆盖和土地利用、景点等因素对新建学校选址的影响，建立了城市新建中学候选区域提取模型。以北京市中学为例，基于ArcG1S online上关于北京市行政划分、居民区划分、旅游景点分布等数据，利用ArcG1S软件实现了北京市现有中学教育资源空间分布的分析，并提取了新建中学选址的候选区域。
1研究区域及数据
本文的研究区域为北京市。北京市地位特殊，是中华人民共和国的首都，是全国的政治中心、文化中心和国际交往中心，是我国四大一线城市之一。北京市的城市化进程一直很快，人口急剧增加，教育资源存在总量不足和分布不均衡的现象。北京市在通州区、平谷区、密云区等非中心城区中学分布较稀疏；在西城区、海淀区等6个中心城区中学分布相对集中，但是各个学校的整体质量参差不齐，形成了严重的两极分化，将北京市作为研究区域具有代表性。
本文所使用的数据包括:①来源于ArcG1S online上的北京市行政划分矢量图、居民区划分、北京市积水点矢量图、北京市旅游景点分布图;②由天地图提供的北京市基本电子地图；③从国家地理空间数据
云中下载的北京市GDEMDEM30m分辨率数字高程数据和Landsat7覆盖 北京地区的ETM+卫星影像图。
2研究方法
本文的城市新建中学候选区域模型首先根据已有中学的空间分布信息，通过建立缓冲区得到已有中学教育资源的覆盖范围。将机场、水库、工业区记为删除区域，作为不适合建立学校的区域。另外，积水区、坡度较大的地区、景区影响范围也被认为是不适合建立学校的区域。在北京市居民区中擦除以上区域和已有中学教育资源覆盖区域，得到未覆盖中学且可被利用的土地区域作为新建中学的候选区域。本文模型的技术路线如图1所示。
图1城市中学选址模型的技术路线图
Fig・1Technical roadmap for city middle school
location model
2.1已有中学教育资源覆盖范围模型
首先在百度地图里到北京市所有中学的地址信息，以北京市基本电子地图为底图，将中学作为点要
素标在底图上，得到北京市中学学校空间分布图。北京市中心城区人口密度较大而郊区人口密度较小。在人口密度较大的中心城区，中学教育资源的覆盖范围应该较小；反之，在郊区，中学教育资源的覆盖范围应该较大，因此将北京市中学按行政划分分别建立缓冲区。根据北京市行政划分的相关信息，将北京市政府所规定的海淀区、朝阳区、东城区、西城区、石景山区与丰台区作为中心城区，其他地区作为北京市郊区。用北京市已有中学分布图与其分别相交，得到中心城区和郊区中学分布图，将其分别建立缓冲区。设置中心城区中学缓冲区范围为1400m；郊区中学缓冲区范围为2100mo最后将中心城区和郊区的
中学缓冲区合并，就可以得到北京市已有中学教育资源 覆盖范围。2.2未被中学覆盖且可被利用的土地选择模型
未被中学覆盖且可被利用的土地选择模型，提取的
具体步骤如下：
步骤一：将北京中心城区和郊区分别和北京市景区 相交再分别建立缓冲区，中心城区景区缓冲区范围设置
台湾故宫博物院为1.5 km ；郊区景区缓冲区范围设置为3 km，联合得到北 京市景点影响范围。
步骤二：将北京市积水点分别建立缓冲区得到积水 区，缓冲区范围设置为300o
步骤三：基于DEM 数据提取坡度数据，进行栅格计
算器计算得到大坡度数据，设置坡度大于20度的区域为 大坡 度 区 域, 按 属 性 提 取再 进 行 栅 格 转 面得 到 大 坡 度 区域。
步骤四：利用ENVI 软件，对Landsat7ETM +卫星影像 的全影像和多光谱影像进行融合，将融合后的影像进
行监督分类，得到北京市土地覆盖类型分类图，将监督分 类的图像进行矢量化处理，从中提取出机场、水库、工业
区等作为不适合建校的地点并将其设置为删除区域。
步骤五：将北京市景点影响范围、积水区、大坡度区
域和机场、水库、工业区等作为不适合建校的地点以及2.1 中得到的已有中学影响范围联合得到无法建立学校的 区域。
步骤六：从北京市居民区中擦除步骤五中所得无法
建立学校的区域，最终得到北京市未覆盖中学且可被利 用的土地区域。
3结果及分析
基于本文提出的城市新建中学候选区域提取模型,
以北京市为研究区域，得到的北京市已有中学覆盖范围 如图2所示。图2中圆圈部分为北京市已有中学所覆盖
的范围，浅部分为尚未覆盖到中学的范围。可以看到 北京市中心城区中学覆盖非常密集，不同中学覆盖范围
相交，教育资源存在浪费。而在北京市的西南、西北和东
北部地区，没有中学覆盖，缺乏中学教育资源，所以北京
市的中学教育资源存在着较为严重的总量不足和分布不 均衡的现象。
O
图例
B
已有中学覆盖区域未被中学覆盖区域
图2北京市已有中学所覆盖范围
Fig .2 Coverage of already existed middle schools in Beijing
图3中浅部分为已有中学覆盖范围以及2.2中分
北京奥林匹克公园地图析的不适合建校的区域，深部分为北京市未覆盖中学 且可被利用的土地区域。 根据北京市行政区划图可分析 得出怀柔区北部、密云县中部以及东部、平谷区南部、昌 平区东南部房山区和大庆区的南部地区存在大片未覆盖
学校且适合建校的区域；海淀区朝阳区等北京市中心城 区教育资源则比较完善。
图例
■獅建中学候选区域
LI
不适合新建学校的区域
图3北京市新建中学候选范围
Fig.3 Coverage of candidates for newmiddle
schools in Beijing
4结束语
随着城市化进程的逐步加深，城市教育资源的总量 不足和分布不均衡现象也越来越严重，需要新建中学，以
缓解社会对中学教育资源的需求。本文通过建立已有中
学的缓冲区分析模型，获得已有中学教育资源的空间分 布，通过对自然、人口、公共设施等多方面因素进行分析,
得到新建中学合适的候选区域，可以有效地为新建中学
怒江大峡谷最佳旅游时间
选址提供参考依据。
本文研究以ArcGIS 为主要平台，目前ArcGIS 已经成 为城市规划中重要的信息管理和分析工具。基于ArcGIS
的强大功能，在公共设施规划中，可以根据城市和区域的 地理环境特点，综合考虑资源配置、人口分布、交通条件、
地形特点和环境影响等各种因素，建立评价模型，在区域 内到公共设施的最佳区位，为决策者选择最佳的资源
配置和区位位置提供可靠的科学依据。
影响学校选址的因素有很多，除了自然条件、公共设
施以外，社会、经济、交通等也是影响学校选址的重要因 素，现有中学的教育资源也参差不齐，不能同等对待。因 此，本文的研究具有局限性，在以后的研究中，作者将综
合、全面地考虑学校选址的各个因素，以期得到更为完善
的学校选址模型。
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（下转第68页）
部图，如图6所示。
：扌
图6在自然资源保护红线范围内进行矿产资源开发
疑似图斑局部图
Fig.6Partial map of the suspected map of mineral resource
development within the natural resource
protection red line
在试验中通过切换不同区(县)或州(市)的相关分析数据进行试验，通过利用该模型提取的分析结果进行
对比分析。试验发现，该模型具有很好的普适性，只需要切换不同区域的分析数据，便可以实现在自然资源保护红线范围进行自动批量化提取疑点图斑。
4结束语
将基于空间分析服务链组合的地理空间分析建模技术应用到领导干部自然资源资产离任审计工作中，通过将自然资源保护红线与矿产资源开发、新增建设用地分析指标体系内容进行分解抽象，获得对应的概念模型，利用可视化的图形模型生成器构建出具体问题的地理处理分析服务链模型。该地理处理模型可以适用于各个州市及区县的自然资源保护红线审计分析工作，实现自然资源保护红线与矿产资源开发、新增建设用地分析的批量流程化处理，从而提高审计效率。与传统审计方法相比，本文建立的是一种科学、高效的地理处理服务链模型，为辅助审计部门工作人员快速发现疑点线索提供了强有力的支撑工具。
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