公平导向的学校分配空间优化——以北京石景山区为例

空间优化正从地理学的一个研究方向成为学科分支,但公平导向的公共服务空间分配优化研究还较薄弱。学区配置是这方面的一个典型问题,受到社会的广泛关注。针对“多校划片”的随机入学方式,以各居住小区所获得的教育质量期望值的方差来定义入学指标空间分配的公平程度,构建了以该方差最小化为目标、包含最大上学距离约束的二次规划模型,探求各小区对所获得指标进行随机抽签的情景下,各校入学指标在各小区的公平最大化分配,并以北京市石景山区为案例进行了应用研究。结果表明,在维持学校布局和师资配置现状的前提下,与“就近入学”相比,公平最大化的“多校划片”能以有限的上学距离代价,显著降低教育分配的空间差异。在最大上学距离为5 km的约束下,各小区教育质量期望值的方差降幅高达99%,教育质量期望值有所提升的小区或学生比例高达约2/3;付出的上学距离代价较显著但可接受,平均上学距离增加到3.99倍,达到3.20 km,仍低于案例区实际平均上学距离。当模型的最大上学距离参数从5 km逐步增至8 km时,教育公平的改善呈指数增长,平均上学距离呈算数增长;当距离为7 km时,各小区教育质量期望值的方差趋近于0,可基本实现上学机会的空间均等化。本文进一步讨论了优化结果对入学政策的启示。     

河南省县域学校体系规模、可达性演化特征及其分异

县域义务教育学校体系规模的合理布局、适龄儿童入学可达性对义务教育公平和均衡发展具有重要意义。采用基尼系数、齐夫指数等方法对泌阳县2004—2016年县域小学学校体系规模空间演化特征、就学可达性变化及其空间分异进行了实证研究。结果表明：研究区县域小学规模两极分化严重,学生和教师的城乡不平衡指数大大增加,首位学校以及位序靠前的学校垄断性增强,学校规模从均衡发展演化为非均衡状态;2016年入学距离在2 km范围内的自然村相比2004年略有降低,距最近完全小学在2 km范围内的自然村出现大幅降低,完全小学大幅减少,服务范围增大,覆盖度出现显著降低;2016年各乡镇学生、教师基尼系数显著增加,全县范围空间分异规律基本一致;相比2004年,2016年地形高度、距乡镇政府所在地距离对自然村入学距离影响显著增强,特别是对最近完全小学入学距离的影响更大。     

学校分区问题混合元启发算法研究

中国城市义务教育学校采用单校划片或多校划片的方式确定招生范围,落实就近入学的法律要求。针对多校划片这一新的学校分区问题,提出“先学校分组,再学生分派”的策略进行划片,并设计了学校分组线性规划模型和学校分区混合元启发算法。分区算法包括初始解构造、邻域搜索算子、破坏重建扰动、集合划分问题（SPP）建模与求解等基本模块,在多启动迭代局部搜索（ILS）算法框架中进行问题求解。通过多启动、随机搜索、破坏重建扰动等机制提升算法的多样性,并引入SPP模型提升算法的全局寻优能力。选择一个县级市和一个市辖区分别进行学校划片实验,结果表明：混合元启发算法优化性能优异且收敛性好,适用于求解单校划片和多校划片问题;SPP模型在单校划片问题中具有明显的优势。     

基于学籍地址和地理编码的乡村小学教育资源空间可达性分析

基于“学籍信息中的家庭地址承载了学生空间位置”这一假设,通过学籍信息收集了湖南省株洲县小学生的家庭地址,借助高德开放平台提供的地理编码和POI搜索服务,获得到了株洲县小学生的空间位置和分布,并基于最短路径分析和高斯型两步移动搜索法分析了株洲县小学教育资源的空间可达性及其特征,尝试为区域教育资源的空间均衡性分析与规划配置提供新的数据源和方法借鉴。结果表明：① 基于学籍地址和地理编码技术能够较准确地获取株洲县小学生的空间分布。② 株洲县小学生就近入学距离的最大值、平均值和中位数分别为11.83 km、2.10 km和1.81 km,就近入学距离小于2.0 km的学生仅占55.46%,为株洲县兼顾公平和效率的教育资源配置工作带来了挑战。③ 株洲县北部城镇地区因学校数量较多,平均就近入学距离较小,教育资源的空间可达性普遍较高,且空间差异小,均衡性好;而东南部的乡村地区,平均就近入学距离较大,教育资源的空间可达性普遍较低,且空间差异大。④ 基于情景分析,在不造成局地生源稳定性问题的前提下,新增3所学校后,东南部地区的平均就近入学距离和教育资源的空间可达性有很大的改善,龙潭镇和龙门镇的平均入学距离由3784 m和3520 m降低到3116 m和2636 m,教育资源的空间可达性分别由0.0492和0.0982提高到0.0762和0.1496。     

基于改进潜能模型的县域小学空间可达性研究——以湖北省仙桃市为例

空间可达性是评价教育设施布局合理性的重要指标,而潜能模型是度量教育设施空间可达性的重要方法。本文在引入学校服务能力因子的基础上,综合考虑学校服务能力等级影响和居民极限出行时间构建就学影响因子,对潜能模型加以改进。通过以湖北省仙桃市为典型县域单元的案例研究,结果表明：①村级居民点尺度,乡镇中心和高等级公路沿线居民点的小学空间可达性普遍较高,并按照一定的半径范围呈距离衰减过程,而乡镇毗邻地区居民点的小学空间可达性相对较差;②乡镇(街道)尺度,可达性较高的乡镇(街道)主要分布在沿G318的北部地区,且城乡间、主城区与城郊的小学空间可达性均存在一定差距;③改进潜能模型能合理地评价各农村居民聚落点和各乡镇的小学空间可达性,当摩擦系数β取值为2时,能更为准确地揭示农村居民所能获取的教育资源,为相关部门决策提供科学依据。     

城镇化背景下中部农区县域中小学空间集中趋势与非均衡发展研究——以河南省泌阳县为例

县域中小学等级规模的合理空间布局对实现义务教育公平具有重要意义。采用核密度估计、变异系数、集中度分析等方法对中部农区泌阳县2004-2016年间城乡中小学校空间集中趋势和非均衡发展状况进行实证研究。结果表明:中小学学校、学生都具有向县城、城镇集中的趋势,学校规模出现两极分化,全县范围内县城小学、中心小学、乡镇小学在校生、教师集中度显著增加,乡村学校学生、教师明显减少;县城学校对周边乡镇中小学产生辐射作用,使周围15 km范围内乡村中小学校学生、学校急剧减少,而15 km外农村相对影响较小;县域整体基础义务教育呈现由均衡化、一致化向差异化、非均衡化、集聚化发展的趋势,城镇学校出现"大型校""巨型校""大班额",而乡村学校则相反,出现"小型校""超小校""小班额"与"麻雀班";乡村中小学"空巢化"现象严重,全县学校在校生变异系数增大,非均衡发展状况突出。     

长沙市农村居民点景观格局变化及地域分异特征研究

以1989年、1999年和2009年3期Landsat TM影像及2005年的土地利用现状图为数据源,结合野外实地调查,应用GIS空间分析、重心迁移定量模型和景观生态学方法,对长沙市1989-2009年农村居民点的用地面积、规模、空间分布、形状的动态变化过程及地域分异特征进行了研究。研究结果表明: ① 20 a来农村居民点总面积及斑块平均规模不断扩大,农村居民点空间分布日趋集中和密集,斑块形状不断向完整与规则转变;② 农村居民点空间布局地域分异特征明显,在平均斑块面积、斑块密度等指标方面平原区、丘岗区与山区之间存在着显著差异;③ 20 a来,长沙市农村居民点的空间分布重心由西向东迁移,迁移距离为6.62 km。     

基于空间组合特征的农村居民点重构方向识别

基于湖北省大冶市陈贵镇2012年土地利用变更调查数据,运用核密度估计和空间热点探测法,分析镇域农村居民点空间分布特征,提出一种顾及居民点密度与规模组合特征的农村居民点重构方向识别方法。根据密度与规模的空间组合特征,将全镇农村居民点划分为7种类型,结合改进成本距离测算大规模居民点区有效覆盖范围,提出了城镇化集中型、中心村建设型、协同整治型和内部改造型4种重构模式,明确了规模与密度特征导向下的农村居民点的整治重心和重构方向。     

基于个体移动轨迹的多中心城市引力模型验证

长期以来由于规模变量、距离衰减系数取值缺乏依据,引力模型在城市研究中的应用容易受到质疑,加之中国城市的多中心化使得模型应用的外部条件发生改变,模型验证工作的必要性再次显现。本文使用2015年移动通信用户的个体移动轨迹数据,使用Huff当年的验证方法,通过变量检验、参数校正两个步骤,验证Huff的引力模型。研究发现：① 城市内部商业中心和就业中心的吸引力与中心的规模呈正比,与距中心的距离呈反比,符合引力模型规律。② 在上海中心城区空间尺度、200 m网格空间单元下,商业中心吸引力的距离衰减系数平均值为2.5,就业中心吸引力的距离衰减系数平均值为3.0,表明居民就业通勤对距离更加敏感,距离衰减比购物出行更加显著。③ 经变量检验、参数校正后的引力模型可用于对商业中心、就业中心优化调整后的势力范围进行预测,预测准确率可分别达到78.5%和71.9%。就业中心势力范围预测准确性略低,这是由于就业中心吸引力衰减除受距离影响外,还受家庭、房价等因素影响,会对预测结果产生扰动。最后,研究还证实了距离衰减系数存在空间分层异质性：距离衰减系数不是唯一值,受道路可达性、至就业（商业）中心距离、至地铁站距离、人口密度影响,不同地区的距离衰减系数存在较显著差异。     

陇川县农村居民点分布研究

以陇川县农村居民点为研究对象,综合运用GIS分析技术揭示农村居民点空间分布特征与规模空间差异。选取自然环境与社会经济两个方面影响因素,结合景观格局指数分析,研究各因素对农村居民点数量、规模及形状等方面的影响。结果表明:陇川县农村居民点整体分布为聚集模式,空间数量分布呈现由护国乡至城子镇的"带状"和户撒阿昌族乡、勐约镇的"点状"聚集,且农村居民点规模热点与核密度呈现明显负相关的空间特征。影响因素方面,耕地、道路对农村居民点空间分布影响较大,高程、坡度、城镇用地与工矿用地对农村居民点规模差异影响较大,形状特征受坡度影响最大,而交通对其无明显影响。     

农村学校撤并后规模约束对学校优化布局的影响——以北京延庆区为例

在城镇化和农村人口减少的背景下,中国农村地区大量学校撤并,如何优化学校布局成为研究的重点。2008年原建设部发布了农村学校的最小和最大学生规模标准,但该标准对学校布局的影响尚缺乏研究。本文在包含最大距离约束的P-中值模型中增加了学校规模约束,构建了学校布局优化模型,并以北京延庆区小学布局为例,采用分支界定算法进行了求解。结果表明：实施学校规模标准化对学校优化选址有显著的影响,在优化模型中加入学校规模约束后,有65.22%的学校位置发生了改变,呈更加分散型布局;但在乡镇尺度下考察,学校的空间格局则基本未发生变化;学校规模标准化带来的距离增长较小,平均每个学生上学距离仅增长了135 m。并根据结果进一步讨论了研究结果对学校布局优化的政策启示。     

Toward Equal Opportunity of Primary Education: Introducing a Lottery into China’s Proximity-Based Enrollment System

A serious spatial inequality of educational opportunity in school enrollment persists worldwide. The use of random mechanisms in school allocation might improve spatial equality, with lotteries applied in some choice-based systems. China uses a proximity-based assignment, yet the optimization of spatial equality of educational opportunity by introducing a lottery has received little consideration. To achieve the maximum spatial equality of educational opportunity, in this study, a random proximity-based model was developed, and the swarm optimization method was used to solve the model. A case study in the Shijingshan district of Beijing was used to illustrate the model outputs. For comparison, a proximity-based model was also developed and solved. After introducing a lottery into a proximity-based enrollment system, the spatial disparity of educational opportunity was reduced by 70 percent. The average travel distance to school increased 3.5-fold but was still much less than the actual average distance of 4.3?km. Relaxing the maximum travel distance constraint could significantly improve spatial inequality. Although total equality was significantly improved, only 51 percent of students benefited from increased opportunities, which implies that the model could be adopted in a centralized institutional context, such as China, but might be ineffective in a democratic system.     

20年代以来西方国家商业空间学理论研究进展

根据城市商业空间学的理论研究对象可将商业空间学理论分为商业空间结构理论和商业空间选择理论。文中试从该理论的 3大理论流派入手对西方商业空间学的理论研究进展进行分析。     

基于空间自相关的中国省际人口迁移模式与机制分析

人口迁移具有空间指向性,表现为迁入地和迁出地在地域上呈现一定的空间集聚特征。然而,大部分针对我国人口迁移进行分析和建模的研究忽视了这一空间指向性及其影响。该文利用全国第五次人口普查省际人口迁移数据和相关资料,以空间自相关分析为基础,对1995-2000年我国省际人口迁移的空间模式与动力机制进行了初步分析。首先,运用全局空间自相关统计量(Moran′s I)对人口迁移流中的空间自相关程度进行了测度,发现研究期间我国省际人口迁移的空间指向性明显:从一个区域出发(或抵达一个区域)的人口迁移流均受到周边地区人口迁移的影响。为了进一步研究这种空间指向性对人口迁移规模的影响,分别采用重力模型(仅用距离变量捕捉人口迁移过程中的距离衰减效应)和空间OD模型(采用因变量空间滞后的不同形式对迁移流的空间指向性加以考虑)研究中国省际人口迁移的动力机制,对比两种模型的估计结果发现:1)空间OD模型在参数估计和模型拟合等方面均优于传统的重力模型;在选取相同解释变量的情况下,空间OD模型的残差平方和仅为传统重力模型的47%,模型拟合指标AIC值也大大缩小。2)在对中国人口迁移动力机制的定量分析中,如果不考虑人口迁移流之间的空间自相关(空间指向性)现象,会导致对社会、经济等变量作用和距离衰减效应的过高估计。     

农村中小学选址的空间运筹

农村中小学的选址问题是当前地理学区位理论应用的一个热点,学校作为一个设施对学生上学安全和便捷程度有很大影响。许多学者研究了学校的区位问题,然而对农村地区来说,采用模型不够适合。本文学校选址研究充分考虑P-重心模型和P-中心模型的优缺点,在P-重心模型的基础上对模型进行改进,增加学生上学最大距离不超过某一阈值的约束,这样改进后的模型同时具有P-中心和P-重心模型的优点,既保证农村偏远地区的学生上学相对方便,又保证加权距离和相对最小。为了方便应用,应用地理信息科学方法,使用改进的节点交换搜索算法求解,然后通过Visual Studio 开发平台和ArcGIS Engine 二次开发组件库开发了农村中小学最优选址的决策支持系统。最后以山东省某镇为例,用该系统解决该镇的小学选址,结果发现改进后同时具有P-重心和P-中心特性的模型比传统的P-重心模型更能适合农村小学选址,能够作为小学学校规划选址的辅助决策依据。     

中国区域空间结构研究的回顾与展望

自古典区位论开创空间结构分析的先河 ,空间学派已成为现代地理学的四大学派之一。从理论上考察 ,归根到底是由地理学的特性 ,即区域性所决定的。区域性决定了地理学的学科地位 ,但区域性本身与理论模型的提炼确实存在着内在的逻辑冲突。因此 ,从区域性中剥离出空间性 ,就成为区域空间结构理论模型提炼的前提。然而 ,仅有空间性并不解决区域空间结构研究的全部问题。可以认为 ,正确协调空间与区域的关系是区域空间结构研究的基础性理论问题。改革开放以来 ,中国地理学界一方面已有数十年的实证分析积累 ,另一方面也充分意识到了理论研究的重要性 ,在空间结构模型的归纳与提炼方面取得了多方面的研究成果。本文在对此进行系统梳理的基础上 ,对今后空间结构研究的主要领域、研究方法等进行了初步探讨 ,认为空间结构模型、空间思维、分析技术、区域应用等 ,构成为区域空间结构研究的四大领域。参照自然地理学空间结构模型构建的思路与方法 ,本文认为区域空间结构模型的提炼可在水平至垂直谱系、空间至区域谱系等两个基本层面上展开。并在此基础上进一步探讨了形成有中国特色的空间学派的必要性和可能性。     

Spatial land use regression of nitrogen dioxide over a 5-year interval in Calgary,Canada

We analysed the spatial distribution of nitrogen dioxide over Calgary (Canada) in summer 2010 and winter 2011 and in summer 2015 and winter 2016, and estimated land use regressions for 2015–16 (2010–11 models were estimated previously). As nitrogen dioxide exhibited spatial clustering, we evaluated the following spatial specifications against a linear model: spatially autoregressive (lag), spatially autoregressive (error), and geographically weighted regression. The spatially autoregressive (lag) specification performed best, achieving goodness-of-fit aligned with or greater than values reported in the literature. We compared the 2015–16 spatially autoregressive models with the 2010–11 models and reparametrized them on the 2010–11 and the 2015–16 data. Finally, we identified a single set of predictors to best fit the data. Nitrogen dioxide concentration decreased over the 5 years, retaining consistent spatial and seasonal patterns, with higher concentrations over traffic corridors and industrial areas, and greater variation in summer than winter. The multi-temporal analysis suggested that spatial land use regressions were robust over the time interval, despite moderate land use change. Multi-temporal spatial land use regressions yielded consistent predictors for each season over time, which can aid estimation of air pollution at fine spatial resolution over an extended time period.