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地理科学 >

2024 , Vol. 44 >Issue 7: 1257 - 1264

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.20230371

高原生存环境与人地关系演化

基于时空间行为协调度的郑州市基础教育资源服务绩效

  • 李欣
展开
  • 河南财经政法大学资源与环境学院/城乡协调发展河南省协同创新中心，河南 郑州 450046

李欣（1981—），男，河南郑州人，副教授，主要从事城市空间大数据挖掘与分析研究。E-mail:

收稿日期: 2023-04-26

  修回日期: 2023-08-21

  网络出版日期: 2024-07-17

基金资助

国家自然科学基金项目(41871159)

国家自然科学基金项目(41771141)

河南省重点研发与推广专项（科技攻关）项目(202102310013)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Performance of basic education resource services in Zhengzhou City based on the coordination degree of space-time behavior

  • Li Xin
Expand
  • College of Resource and Environment, Center of Urban-Rural Coordinated Development, Henan University of Economics and Law, Zhengzhou 450046, Henan, China

Received date: 2023-04-26

  Revised date: 2023-08-21

  Online published: 2024-07-17

Supported by

National Natural Science Foundation of China(41871159)

National Natural Science Foundation of China(41771141)

Key R&D and Promotion Project (Technology Research) in Henan Province(202102310013)

Copyright

Copyright reserved © 2024.
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摘要

本文基于时空间行为协调度的城市基础教育资源服务绩效分析方法，对郑州市教育资源需求、供给和供需关联强度进行了定量化分析，发现：① 居民居住聚集行为受到城市规划和产业布局等因素影响，在空间上并不均衡；② 主管部门持续投入和重点学校外迁，为外围城区提供了更加充沛的教育资源；③ 持续优化的道路结构和学校选址提升了区域的可达性和空间吸引力；④ 郑东新区、高新区和经开区的教育协调度提升明显，但仍有部分区域未能满足快速增长的需求。建议主管部门通过政策导向推进校际资源均衡配置，通过统计分析协调供需匹配关系，通过新技术手段和制度创新探索科学分配规则。本文较为准确地呈现了教育资源空间协调状态，可以为居民进行空间选择和管理部门优化资源配置提供参考。

关键词： 时空间行为; 时间地理学; 教育资源; 服务绩效; 郑州市

本文引用格式

李欣 . 基于时空间行为协调度的郑州市基础教育资源服务绩效[J]. 地理科学, 2024 , 44(7) : 1257 -1264 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.20230371

Abstract

The spatial supply-demand balance and coordination of education resource are of great significance for promoting education equity. Taking the coordination degree analysis of space-time behavior as the main line of the research, this paper quantitatively analyzes the spatial distribution of education resource demand, the spatial service capacity of supply, and the spatial correlation strength between supply and demand from the perspectives of residential aggregation behavior, demand utilization behavior, and travel preference behavior. Through analysis, it is found that: 1) The residential aggregation behavior of residents in Zhengzhou City is affected by factors such as urban planning, industrial layout, and the perfection degree of supporting facilities, and is not balanced in space. 2) With the continuous investment of the education authorities and the policy support for key schools’ relocation, abundant and high-quality education resource have been provided in the peripheral urban areas. 3) The continuous optimization of school location and road structure improves the accessibility and spatial attractiveness of local areas, which is conducive to achieving spatial coordination of education resource. 4) The space-time behavior coordination degree of education resource in Zhengzhou has improved over the past 10 years. The coordination degree in some areas of Zhengdong New District, High-tech Zone, and Economic Development Zone has been significantly improved. However, the supplement and optimization of education resource have not yet met the rapidly growing demand in some regions, and further investment is still needed. Therefore, it is recommended that the education authorities promote the balanced allocation of resource between schools through policy guidance, coordinate the supply-demand matching relationship through statistical research and scientific analysis, and explore scientific allocation rules through new technological methods and institutional innovation. The analysis results accurately present the spatial coordination status of education resource in Zhengzhou City, which can provide reference for urban residents to make spatial choices, and provide suggestions for education management departments to optimize resource allocation.

Key words： space-time behavior; Time Geography; education resource; service performance; Zhengzhou City

随着核心大城市吸引力的不断增强和人口的持续增加，对于城市基础教育资源的补充和优化也势在必行。郑州市教育局印发的规划文件中提出了增加资源供给、提高办学质量和关注教育民生等规划建议，以科学布局和供需平衡，因此对其空间服务绩效进行分析评价对具有较高的研究价值。
目前，对于城市基础教育资源服务绩效的研究，主要集中在以下几个方面：① 学校服务半径变化研究[1-2]，为优化教育资源的空间服务范围提供了建议；② 学校空间格局和演变规律研究[3-5]，为归纳教育资源空间演变规律提供了有效方法；③ 学校非均衡发展状况研究[6-9]，从教育公平角度分析了资源供需适配状态；④ 学校空间绩效评价体系研究[10-11]，构建的评价指标体系为综合评判服务绩效建立了基础。以上研究，大多基于静态数据分析教育资源空间配置问题，而基于居住聚集行为、需求选择行为和出行偏好行为等时空间行为信息，进行城市教育资源空间服务绩效分析，还有更加深入研究的空间。
时空间行为研究源于时间地理学[12]，针对教育资源服务绩效分析，应着重从居住聚集行为、需求利用行为和出行偏好行为方面进行评价。居住聚集行为既是城市经济发展和空间规划的结果，也是个人工作、生活和教育需求选择的结果[13]，教育资源服务的数量和质量，在一定程度上影响着居民的居住聚集行为。需求选择行为，主要体现为择校行为[14]，居民会根据自身经济水平和教育效果最优化的原则进行择校。出行偏好行为，学生就学的出行方式包括步行、电动自行车、校车、公交车和私家车等，同时学区范围和道路结构，均会对学校的空间可达性和学生出行偏好行为产生影响。
本文拟基于时空间行为的研究框架，通过“构建指标体系–时空间行为分析–空间绩效测度和评价”的技术路线，以教育公平为目标，设计空间绩效分析和测度方法，对城市基础教育资源的聚集趋势和非均衡发展态势进行测评，为实现科学规划和资源适配提供参考依据。

1 数据来源与研究方法

郑州市是中原城市群的核心城市，为了满足日益增长的就学需求，郑州市加大投入对中小学进行新建扩建。然而增加的学校和学位资源是否与就学需求合理适配，能否逐步向教育公平均衡发展的目标迈进，还需从时空间行为角度进行分析和评价。图1为郑州市中小学空间分布。
图1 2021年郑州市中小学空间分布

Fig. 1 Spatial distribution of primary and middle schools in Zhengzhou City in 2021

1.1 数据来源

体现教育资源需求端的需求强度的数据包括：人口空间分布数据，从中国科学院资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/）下载，详细呈现人口空间分布状况；居民社区POI数据，反映居民居住空间的聚集特征。
体现教育资源供给端的供给能力的数据包括：教育资源POI（兴趣点）数据，反映学校在城市中的空间分布；2011—2021年政府统计年鉴、教育公报和学校划片范围信息，从郑州市统计局（https://tjj.zhengzhou.gov.cn/）和教育局官网（https://zzjy.zhengzhou.gov.cn/）下载，包含教育资源数量和质量信息。
体现教育资源供需关联关系的数据包括：城市道路和公交站点及线路数据，体现教育资源供需之间联系的便利程度；轨迹数据，用于验证供需关联分析的准确性，通过郑州市交通管理部门的综合管理系统采集。

1.2 研究方法

1） 空间服务绩效评价指标体系。本文借鉴以往研究成果[15]并通过专家咨询设计了评价指标体系，包含教育资源需求空间分布、供给空间服务能力和供需空间关联3类一级指标，可以利用多种空间分析方法分析3类指标的空间分布规律和组织模式，为耦合协调度特征分析建立数据基础（表1）。
表1 郑州市教育资源空间绩效评价指标及其权重

Table 1 Spatial performance evaluation indicators of education resource and their weights in Zhengzhou City

一级指标二级指标权重
教育资源需求空间分布
（居住聚集行为）		人口空间分布0.1628
社区热点分布0.1705
教育资源供给空间服务能力
（需求利用行为）		小学空间覆盖率0.0782
中学空间覆盖率0.0809
小学加权核密度分析0.0885
中学加权核密度分析0.0858
教育资源供需空间关联强度
（出行偏好行为）		空间句法可达性0.2965
公共交通覆盖率0.0368
教育资源需求空间分布指标，体现了需求端的消耗量。居民的居住聚集行为既是城市规划和经济发展的结果，也是居民对未来生活向往和空间偏好的体现，它也影响了基础教育资源的空间规划。本文拟利用人口和社区空间分布数据，进行热点分析，综合呈现教育资源需求空间分布。
教育资源供给空间服务能力指标，体现了供给端的提供能力。居民选择学校时，会结合自身条件和教育资源属性进行判断。因此，分析教育资源供给空间服务能力时，不但应从数量方面考虑学校对周边就学需求的满足程度，还应从质量方面分析优质重点学校对师生的吸引聚集趋势。
教育资源供需空间关联指标，体现了供需之间联系的便利程度。学生通勤方式主要包括步行、电动自行车、公共交通和私家车等方式。因此，可以从空间可达性和公交覆盖率等方面分析教育资源供需之间联系的便利程度。
2） 空间服务绩效评价指标度量方法。① 热点分析[16]，本文针对居民社区POI数据进行热点分析，再结合评价指标体系中的权重，与人口空间分布数据进行空间加权叠加，可以定量化分析居民的居住聚集行为。可利用ArcGIS提供的局域Getis-Ord Gi*指数热点分析法实现。② 加权核密度分析[17]，体现学校教育服务供给能力时，重点学校应给予更高权重，对学校分类并赋予权重属性，进行核密度分析，再对分析结果进行空间加权叠加，即可在兼顾教育质量的条件下，体现教育资源在空间上的聚集分布规律。③ 空间加权叠加分析[18]，可利用学校POI数据的缓冲区范围（500 m）和划片范围数据，分别与人口和社区空间分布数据进行叠加，通过覆盖率计算，体现就学需求的满足程度。另外，也可以利用公交站点缓冲区范围，与人口和社区数据进行空间叠加，体现学生通勤的便利程度。④ 空间句法可达性分析，空间句法理论中的整合度指标[19-20]可以兼顾居民出行的主观偏好实现可达性分析。可以基于学校属性为其赋以分析权重，将权重值与其周边道路空间连接后，进行空间句法分析，从而实现教育要素权重、道路拓扑关系和居民出行偏好的有机结合。可利用DepthmapX软件进行教育资源加权整合度分析，并导入ArcGIS分级可视化，整合度越高路段可达性也越高。求得路段整合度后，再分析区域可达性。城市空间中，某区域的可达性主要取决于其周边道路的可达性，对研究区域进行格网划分后，某格网单元可达性（Space Syntax Accessibility，SSA）计算公式为：
$ SSA = \max \{ Integration_i^{1 - \frac{{d_{ij}}}{{D_i}}}\} $
式中，dij为格网j与路段i间的欧式距离；Di为基于道路等级的路段i影响半径；Integrationi为路段i整合度。
3） 基于耦合协调度模型的空间服务绩效评价。评价指标计算完成后，即可利用耦合协调度模型[21]评价体系内教育资源需求空间分布指标、供给空间服务能力指标和供需空间关联指标之间的和谐促进或相互制约关系，然后对耦合协调度分级可视化，评价教育资源空间服务绩效。

2 分析与评价

2.1 教育资源需求空间分布分析

从人口空间分布角度来看， 2011—2021年郑州市主城区人口迅速增长，但不均衡，东西南3个方向增长明显，原因在于城市多中心发展规划起到了重要作用，例如郑东新区的CBD（中央商务区）和大学城，承载了金融和高等教育功能，人口聚集效应不断增强，高新区和中原区是企业聚集区，对劳动力的聚集效应较为明显，而管城回族区和经开区南部连接航空港经济综合试验区，物流行业带动了人口的增长。另外，惠济区由于北临黄河，且缺少功能性城市副中心，对人口吸引力不足。非均衡的人口增长使居民对于教育资源的需求增长不平衡，迫切需要对原有教育资源的空间分布进行优化调整。
从居民社区空间分布来看，通过热点分析对2011年和2021年居民社区POI数据进行分析后，可以发现，核心城区的热点分析高值和中值区域面积有所增加，但和人口分布的变化却不一致，例如郑东新区东南部的大学城区域，在人口增加明显，但却并非居民社区热点区域，原因在于此区域土地性质主要是教育用地和商业用地，社区配套建设相对滞后，也未体现出社区的聚集趋势。因此，从居住聚集行为角度看，居民仍然会优先考虑配套设施和服务资源更加完善的核心城区作为居住地。
图2为将人口空间分布和居民社区热点区域加权叠加后，完成的2011年和2021年教育资源需求空间分布图。整体上看，除惠济区外，其他各区对教育资源的需求均有明显增长，尤其是郑东新区、高新区和经开区的城市副中心规划提升了区域对人口的吸引能力，也产生了更多的教育资源需求；金水区、中原区、二七区和管城回族区均为传统老城区，是居民聚集居住的主要空间，对教育资源需求量大；而惠济区位置偏远，对教育资源需求增长不如前者明显。
图2 2011年和2021年郑州市教育资源需求空间分布

Fig. 2 Spatial distribution of education resource demand in Zhengzhou City in 2011 and 2021

2.2 教育资源供给空间服务能力分析

首先，从数量角度分析教育资源在空间上的供给能力。主城区小学数量由2011年的316所增长至2021年的386所，平均班额从54.12人/班下降至47.79人/班，中学数量则由108所增长至182所，平均班额从54.56人/班下降至47.18人/班，总体上提供了更加充足的教育资源。从空间覆盖率来看，小学500 m半径缓冲区面积约占研究区域总面积的21.21%，中学1000 m缓冲区约占29.86%，虽然此范围内学生就学便利性较高，但空间覆盖率仍然较低，因此，教育管理部门通常采用学区划分或统筹方式分配学生就近入学，2011年小学和中学的学区覆盖面积分别占研究区域的65.81%和46.36%，2021年分别提升至69.67%和58.94%，空间覆盖率的提升，为居民提供了更加充足的教育资源。
然后，结合教育质量因素分析教育资源空间供给能力。基于教育部门和学校发布的相关信息，利用层次分析法为每所学校赋以权重，然后进行加权核密度分析后，可以发现，中小学核密度高值区域面积均有所增加，但仍主要集中在核心城区。小学主要优化方式是新建扩建，或由普通升级为重点，虽然高值连片区域有所增加，但并不显著；而中学变化更加显著，原因在于，中学布局规划调整主要通过新建、迁建优化空间布局，尤其是一些优质重点学校在外围城区扩建新校区，实现优质教育资源的空间外扩，高新区、经开区和惠济区等部分区域受此带动，核密度高值区域面积增加较为明显。
图3为兼顾教育资源数量与质量因素进行加权叠加后的教育资源供给空间服务能力分布图。整体来看，各个城区的教育资源供给能力均有提升，但高值区域仍主要分布在核心城区；局部来看，随着主管部门对新建、扩建和迁建学校的大力支持，外围城区的服务能力也有明显提升，尤其是高新区、经开区和惠济区的空间服务能力提升较为明显，正在逐步实现范围更广的优质资源空间服务。
图3 2011年和2021年郑州市教育资源供给空间服务能力

Fig. 3 Spatial service capacity of education resource supply in Zhengzhou City in 2011 and 2021

2.3 教育资源供需空间关联分析

学生出行具有空间距离短和安全性要求高的特点，经统计调查，选择固定线路的公交方式比例约为10%，而时间利用率高，线路灵活的步行、电动车和私家车出行方式选择比例达到90%左右。
对于公共交通出行方式，可以利用空间覆盖率分析供需之间联系的便利程度。通过对郑州市公交站点500 m缓冲区分析发现，10 a间，三环内的公交站点覆盖率由91.09%增加至92.19%，此区域城市人口集中，社会活动活跃，已基本实现公交全覆盖；三环外公交覆盖率由30.73%增加至35.57%，虽然增长幅度较大，但比例仍然较低，这也反映出各类社会要素在空间联系强度上的区别，因此将其和空间可达性结合，可以反映教育资源供需空间关联的紧密程度。
对于其他自主出行方式，可以利用道路结构和学校权重进行空间句法可达性分析。经研究可以发现，2011年和2021年可达性高值区域呈现沿道路由核心城区向外围区域蔓延的空间形态，主干道和快速路的空间连通作用较为明显，也证明了居民对其偏好更强、选择度更高，随着外围路网的新建扩建，以及核心城区毛细路网优化，整体可达性明显提升，构造了更加便利的空间连通状态，有利于提升空间服务绩效。本文利用2021年部分电动自行车的轨迹数据对分析结果进行了验证，这一方法准确性较高。
图4为利用加权叠加分析实现的郑州市教育资源供需空间关联分布。教育资源供需空间关联强度整体上得到了加强，基于空间句法的可达性分析，也体现了学生出行的偏好规律，空间关联度高值区域沿主干道和快速路延伸的趋势，为部分由核心城区外迁的优质重点学校提供了良好的可通达性，同时优质的教育资源也增强了局部区域的空间吸引力，起到了提升教育资源空间公平的作用。
图4 2011年和2021年郑州市教育资源供需空间关联强度

Fig. 4 Spatial correlation strength between supply and demand of education resource in Zhengzhou City in 2011 and 2021

2.4 教育资源空间服务绩效评价

图5为基于时空间行为分析的耦合协调度等级划分结果。
图5 2011年和2021年郑州市教育资源耦合协调度分析

Fig. 5 Coupling and coordination degree of education resource in Zhengzhou City in 2011 and 2021

整体上看，基本协调和轻度失调区域面积有所增大，且以核心城区为中心向东西方向延伸，说明相关部门通过持续投入，为居民提供了更加充沛的教育资源，虽然城市人口不断增长，且在空间上并不均衡，造成了需求的不均衡，但教育资源供给也在不断持续增长，且随着交通设施的完善，空间可达性也在提升，供需匹配程度较高，总体上提升了城市教育资源供需协调程度。
局部来看，有协调度提升的区域，也有不尽人意之处。协调区域中较为典型的，如高新区中部和经开区西部，二者均为高新技术企业和工业企业的聚集区域，随着城市多中心规划的推进，区域吸引力提升，产生了更多的教育需求，而新建学校和核心城区优质学校的外迁，较好地满足了居民需求，耦合协调度也得到提升；郑东新区南部也较为典型，该区域周边的中小学虽大多为新建学校，但核心师资大多来自老牌名校，能迅速形成优势，实现了供需之间的协调匹配。失调区域中较为典型的，包括郑东新区西部和东部区域，西部区域为继CBD之后新规划的城市商务金融副中心，目前仍处于建设初期，未形成人口和产业的空间聚集，教育资源服务仍处于相对失调状态；东部区域是高等学校聚集的大学城城市功能区，已经形成了较强的聚集效应，但目前此区域的中小学资源供给量仍然不足，供需失调现象较为明显。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文设计实现了基于时空间行为协调度的城市基础教育资源服务绩效分析方法，从居住聚集行为、需求利用行为和出行偏好行为角度进行了定量化分析，以此呈现教育资源的协调匹配状态。结论包括：① 需求方面，郑州市作为国家中心城市，吸引了大量人口流入，教育资源需求与日俱增，但居住聚集行为在空间上并不均衡，还需优化空间布局才能有效提高空间服务绩效。② 供给方面，随着教育主管部门的持续投入，在数量上为居民提供了更加充沛的教育资源，同时基于优质重点学校的外迁政策，提升了外围区域的教育服务能力，保证了外围城区教育质量的稳步提升。③ 供需关联方面，持续优化的学校选址和道路结构为外围城区学校提供了更高的可达性，而外迁的优质教育资源也充分利用自身可达性，增强了局部区域的空间吸引力，在一定程度上起到了提升教育资源空间公平的作用。④ 经过10 a建设，郑州市教育资源的时空间行为协调度总体上有所提升，教育管理部门通过新建、扩建和外迁方式，提升了外围城区的服务能力，基本满足了居民需求，但同时仍有部分区域协调度较低，还需进一步加强投入和统筹协调。

3.2 讨论

城镇化过程中，城市人口的增长和城区面积的扩大是造成城市结构变化的根本原因，同时也造成教育资源空间分配上的不均衡，主要原因为：① 政策导向是驱动教育资源分配的内在因素，教育主管部门可协调或支配的城市资源是有限的，重点名校更容易取得有针对性的政策支持，造成了校际资源的非均衡分配，但同时，政策导向也驱动着重点名校向外围城区迁移，在空间上将优质资源向协调度低的区域分配，满足居民需求的同时，也增强了该区域的空间吸引力，总体上实现了协调度的逐年提升。② 产业发展是推动教育资源空间布局变化的外在因素，中心城区承载着城市的核心功能，而外围扩建城区则反映着城市发展的活力，郑东新区、经开区和高新区是城市规划中重点发展的区域，也产生了更多的教育需求，前文分析中可以看出外围城区是教育资源空间布局变化明显，协调度提升幅度较大的区域，因此产业发展是推动城市结构变化，继而影响教育资源空间布局的重要因素。③ 规划分配是协调供需矛盾的有效手段，通过规划和分配能够一定程度缓解教育资源空间分配不公平的问题，例如部分老牌重点名校，均将迁建至外围城区的校区作为主校区，而在外围城区新建的新兴名校，其核心师资均来自中心城区的重点学校，这些方式促进了教育资源在空间上的均衡分配，另外，幼升小和小升初的锁区分配政策和住户一致学区分配政策也促进了各个学校生源质量的平衡，提升了教育资源服务的整体协调度。

3.3 建议与展望

基础教育是政府为居民提供的最基本的公共服务，要实现教育公平，除了要促进教育资源在数量、质量和空间分布上的均衡发展，还要实现供需之间的协调匹配。因此建议：① 推进校际资源均衡配置，重点学校和普通学校相比，在资源方面均存在较大差异，主管部门应重点关注资源的均衡配置，通过政策、资金和人才支持，提升弱势学校的教育质量和知名度，淡化居民跨区域择校欲望。② 促进供需空间关系协调，城市产业规划和城区扩张，影响着教育资源的供需协调关系，主管部门还应紧跟城市发展状态，加强统计调研，通过科学方法分析供需之间的协调匹配关系，促进教育资源空间服务绩效的稳步提升。③ 探索科学合理分配规则，目前的学区划片政策和升学时的锁区招生政策既是分配规则的体现，也是主管部门实现教育资源均衡分配的途径，但在此过程中出现的“巨型校”“大班额”现象也是不容忽视的问题，还应通过制度创新，探索科学合理的分配规则，向教育公平的最终目标稳步推进。
后续还应重点研究以下方面：① 目前基于时空间行为的教育资源空间服务绩效评价指标体系仍无公认标准，还需深入探索科学的指标体系和评价方法；② 本文研究范围为郑州市主城区，而周边乡镇的教育服务也是教育体系的重要组成部分，还需扩充数据，分析教育资源分配的城乡差异；③ 时间尺度较为宏观，并未对更微观的时间尺度或非学校教育的时空行为进行分析，后续应面向学生个体的动态时空间行为进行分析；④ 验证空间句法可达性的轨迹数据种类不够丰富，随着社会进步和居民出行方式的逐步变化，偏好规律也有可能产生改变，仍需扩展数据种类，才能实现空间规律的准确分析。

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