基于GIS的中学选址分析★

宋 萍 孙广通 刘小阳 李 峰

(防灾科技学院，河北 三河 065201)

基于GIS的中学选址分析★

宋 萍 孙广通 刘小阳 李 峰

(防灾科技学院，河北 三河 065201)

结合学校的选址原则，对影响学校选址因素进行了分析，基于GIS建立一个综合评价模型，实现了灵活、迅速、直观地对数据进行分析处理，降低了学校选址分析难度，为中学选址提供解决方案。

GIS，中学选址，影响因素，综合评价

0 引言

学校用地作为城市用地的一项重要组成部分，是城市空间结构的重要研究对象。自2001年国务院发布关于基础教育改革与发展的决定后，中学合理规划和布局问题越来越受到各地政府的重视。中学作为重要的公共设施之一，它强调社会效益，同时也注重公民平等享有的权利，是反映城市居民生活质量的重要标志。公共服务设施选址涉及到服务的便捷性、服务质量、服务水平以及大众对服务的需求等众多因素。合理的布局涉及到大众切身利益，与和谐社会发展息息相关，是城市建设发展过程中的重要问题。

传统的学校选址方法更多的是通过城市规划设计者的主观经验或结合一些数学方法来完成，这样往往缺乏直观性和科学依据。随着计算机及空间分析技术的发展，地理信息系统(GIS)依靠其强大的空间分析功能和直观的可视化效果在各行各业中得到广泛应用。本文结合中学选址相关理论和地理信息系统空间分析技术，研究并解决中学合理选址布局的问题。

1 学校选址原则

根据《中小学校建筑设计规范》要求，中学在选址时应遵守一定的原则，在众多的限定条件中，获取有利于进行辅助决策的要求，如：

1)中学应该建设在地势较高的易建地段；2)城镇小学的服务半径是500 m，城镇初级中学的服务半径宜为1 000 m；3)学校尽量选择在具有一定人口密度的区域；4)学校选址所占用地类型需符合城镇土地规划使用要求。

通过对中学选址原则的分析，可初步判断对中学进行选址分析时所需的空间数据类型，如：目标区域地形数据、现有中学位置数据、人口密度数据、土地规划使用数据。在进行区位选择时，适宜的空间数据是成功进行空间分析的前提。GIS不仅提供了强大的空间分析功能，同时也可提供直观的可视化效果，因此，为更好地展示空间分析的效果，还可获取目标区域内的水系、居民地、境界等基础地理数据。

2 学校选址关键技术

基于GIS的中学校选址分析中，通过对学校选址原则的分析，获取相应的空间数据。在此基础上进行空间分析操作所运用到的关键空间分析技术主要包括以下几方面：

1)数据转换技术。

通过对中学选址原则进行分析，初步获得进行选址分析所需要的空间数据，由于数据来源、类型及格式多种多样，获取后的空间数据首先需要进行类型、格式等的转换，用到的数据转换主要包括：

a.扫描影像矢量化，如获取的基础地理数据、现有学校位置数据、管线数据等数据是1∶500的扫描地形图；

b.矢量数据转栅格数据，栅格数据比矢量数据更擅长进行叠合分析；

c.栅格数据转矢量，矢量数据比栅格数据更擅长进行空间邻近度分析；

d.矢量数据专题图制作，获取的专题数据中包含非空间数据时，需要进行属性和几何数据融合处理，并且根据专题内容生成专题图。

2)数据重分类技术。

栅格数据是用具有一定大小的面元来表示地面属性信息的空间数据，该数据擅长进行空间数据的叠合分析。在进行叠合分析时，栅格数据的属性值零散，不易进行定性分析。因此，将栅格数据的属性值按区间进行重分类，并赋予能够进行定性说明的新属性值。

3)数据缓冲区分析技术。

在空间分析中研究对象的影响范围或服务范围时，常用到缓冲区分析这种方法，它是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围的多边形。影响范围或服务范围的多边形大小与缓冲区半径相关，而缓冲区半径的确定可根据主体对象采用不同的模型来计算，如主体对邻近实体的影响度随距离的增加而线性衰减时，可采用线性模型；当主体对邻近实体的影响度随距离的增大而呈幂函数衰减时，可采用幂函数模型。

4)叠合分析技术。

空间叠合分析是指在相同的空间坐标系统下，将同一地图两个或多个不同地理特征的空间或属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。基于栅格数据的叠合分析又称为“地图代数”，包含一系列进行叠合分析的计算方法，该方法在空间分析的过程中起至关重要的作用。

以上是进行空间分析过程中所要用到的关于数据预处理和分析过程中所用到的关键技术，具体应用根据实际情况进行选择。

3 选定影响学校选址的因素

1)地形。

利用高程点或等高线构建DEM数据，再由DEM数据生成坡度栅格数据，通常以百分比为坡度单位，在不同的坡度范围内选取适宜学校的位置，影响到未来学校工程的建设成本和学校的舒适度，在《中小学校建筑设计规范》中，对学校场地有这样的要求：阳光充足、空气流动、场地干燥、排水通畅，这些在选址过程中主要是通过对坡度的合理设置来满足要求的。

2)现有学校。

作为公共设施之一的学校，其主要的社会职能是为大众提供教育服务，因此它存在着服务范围。随着城市建设的发展，在规划新的学校位置时要考虑现有学校的分布情况，以便完善目前的不足，更好的进行规划布局。

3)人口密度。

人口密度是影响学校选址的一个关键因素，当一个学校位于人口密度较大的区域时，会增加学校学生入学率。学校对人口的服务是随着距离的增加而降低的，当学校规模较大的时候，其影响力也越大；交通便利的地区，学校的影响范围会更广。

4)规划土地。

在城市的建设过程中，土地的开发使用会根据职能进行划分，同样在选址的过程中也要考虑规划土地职能类型，这对学校的选址有一定的限制，是选址过程中必须要考虑的影响因素。

4 学校选址实现

通过对学校选址原则、选址中所运用的关键技术以及目标区域影响因素的分析，在实现学校选址过程中需要进行相应的准备和综合评价工作，其过程如图1所示。

4.1 数据获取及预处理

1)原始数据。

本文选用某一地区高程数据、现有中学分布数据、人口密度数据、土地规划利用数据来研究中学选址问题。

2)派生数据。

选址要求之一是需要寻找相对平坦的土地来修建学校，本次利用高程数据生成目标区域的坡度栅格数据。通过分析可知学校要选择在人口密度大的区域，且距离现有的中学有一定的距离，以便公共资源得到最大程度的共享，因此利用获得的人口密度数据通过核密度分析工具生成人口密度栅格数据，利用现有中学数据通过欧氏距离工具生成距离栅格数据。在城市发展中土地利用类型也进行了规划，为便于分析需将规划土地利用数据转换为栅格数据。本次选址根据派生或转换生成的坡度数据、人口密度栅格数据、现有中学距离栅格数据以及规划土地利用类型数据进行分析。

3)数据重分类及确定评价指标。

本次选址对得到的派生数据进行处理前还要对数据进行重分类处理，使数据处于同一个评价体系内。对于坡度数据重分类为4级，坡度越小的赋值越高，反之越低。对人口密度栅格数据重分类为4级，人口密度越大的赋值越大，反之越小。对现有中学生成的距离栅格数据重分类为4级，距离越远的赋值越大，反之越小。规划土地利用数据重分类为3级，所有影响选址的影响因素重分类结果如表1所示。

表1 学校选址影响因素重分类表

4.2 数据分析及结果综合评价

在重分类的人口密度数据、距离栅格数据和土地利用数据中都存在0值，当所处位置坡度大于20%、人口密度低于50人/hm2、距离现有中学小于500 m或土地利用类型为工业或绿地时，如果符合四个条件之一，该位置被排除学校选址外。为满足该条件，将三个栅格图层进行乘积叠合操作，这样得到的新栅格数据中任意满足三个条件之一的栅格单元值均为0，其含义为该栅格单元位置不符合学校选址条件。同时将该结果进行再次重分类，所有非0值的栅格单元重分类后赋值为1，分类后的栅格数据包含0和1两个值，该数据可称为过滤层。综合考虑四个影响因素对中学选址的影响，需将坡度、人口密度、现有中学和土地利用数据进行求和叠合分析，然后将得到的结果与过滤层再次进行乘积叠合分析，得到的栅格数据中栅格单元值越大代表该区域越符合中学选址的要求。

5 结语

本文通过对中学选址原则、选址影响因素的分析，实现了对中学选址的综合评价，很好地解决了中学空间选址问题。影响选址的因素涉及到很多方面，本文主要选取具有代表性的四个影响因素，结合GIS进行空间选址，实现了灵活、迅速、直观地对这些数据进行分析、处理，降低选址分析的难度，提高了选址的效率和精度，突出了GIS在空间分析中的辅助决策功能。

[1] 宋小冬,钮心毅.地理信息系统实习教程[M].北京:科学出版社,2013.

[2] 戴晓爱.GIS与层次分析法结合的超市选址研究与实现[J].测绘科学,2009(3):184-186.

[3] 黄杏元,马劲松.地理信息系统概论[M].北京:高等教育出版社,2012.

[4] 王家耀.空间信息系统原理[M].北京:科学出版社,2001.

[5] 毕硕本,王 娇,徐秀华.地理信息系统软件工程的原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.

[6] GB 50099—2011，中小学校建筑设计规范[S].

On middle school address selection analysis based on GIS★

Song Ping Sun Guangtong Liu Xiaoyang Li Feng

(InstituteofDisasterPreventionScienceandTechnology,Sanhe065201,China)

Combining with the principle for the school address selection, the paper analyzes the factors affecting the campus address selection, realizes the analysis treatment flexibly, fast and directly based on GIS establishment of comprehensive evaluation model, and lowers the analysis difficulties of the school address selection, so as to provide some solution to the middle school address selection.

GIS, middle school address selection, influential factor, comprehensive evaluation

2015-02-27

宋 萍(1985- )，女，硕士，助教； 孙广通(1985- )，男，硕士，讲师； 刘小阳(1978- )，男，硕士，讲师； 李 峰(1979- )，男，博士，讲师

1009-6825(2015)13-0208-02

TU198

A

★：防灾科技学院教学研究与教学改革项目(项目编号：JY2014A02)；防灾科技学院第六批重点建设课程《GIS原理及其应用》