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干旱区地理 >

2024 , Vol. 47 >Issue 8: 1411 - 1419

DOI: https://doi.org/10.12118/j.issn.1000-6060.2024.034

区域发展

人口变化背景下城市教育资源空间均衡性评估——以乌鲁木齐市主城区为例

  • 洪春华 ,
  • 李晓虎
展开
  • 乌鲁木齐职业大学，新疆 乌鲁木齐 830000

洪春华（1973-），女，教授，主要从事职业教育与发展研究. E-mail:

收稿日期: 2023-01-17

  修回日期: 2024-05-03

  网络出版日期: 2026-03-11

基金资助

2023年度新时代党的治疆方略理论与实践研究课题(2023ZJFLY12)

收起

Assessing the spatial equity of urban educational resources under the background of population changes: A case study of the main urban area of Urumqi City

  • Chunhua HONG ,
  • Xiaohu LI
Expand
  • Urumqi Vocational University, Urumqi 830000, Xinjiang, China

Received date: 2023-01-17

  Revised date: 2024-05-03

  Online published: 2026-03-11

Fold

摘要

通过收集全国人口普查、2020年乌鲁木齐市小学与居住区位置、城市路网等数据，采用数值统计、缓冲区分析、成本矩阵分析等方法对乌鲁木齐市小学教育资源的空间均衡性展开深入探讨。研究表明：（1） 目前乌鲁木齐市小学教育资源分布不均，天山区、沙依巴克区相对更丰富，而新市区、头屯河区和水磨沟区的部分区域相对不足。（2） 天山区、沙依巴克区、新市区在0~4 min车程可达范围内的小学，未来可成为小学教育资源输出或优化调整的候选学校。（3） 受学龄人口结构变化的影响，2026年乌鲁木齐市教育资源可能再次供大于求，为改善城市教育资源不均衡提供了客观有利的条件。（4） 部分新市区、水磨沟区、沙依巴克区、头屯河区的高灯光指数区街道小学教育资源相对稀缺，建议未来重点关注。该研究结果可为乌鲁木齐市未来教育资源空间调整提供科学参考。

关键词： 人口趋势; 教育资源优化; 可达性分析; 学龄人口; 乌鲁木齐市

本文引用格式

洪春华 , 李晓虎 . 人口变化背景下城市教育资源空间均衡性评估——以乌鲁木齐市主城区为例[J]. 干旱区地理, 2024 , 47(8) : 1411 -1419 . DOI: 10.12118/j.issn.1000-6060.2024.034

Abstract

By collecting data from the national population census, the location of primary schools and residential areas in Urumqi City, Xinjiang, China in 2020, urban road network and other data, this paper uses numerical statistics, buffer zone analysis, cost matrix analysis and other methods to explore the spatial balance of primary education resources in Urumqi City. The study findings are as follows: (1) The distribution of elementary school education resources in Urumqi City is uneven, with a relatively greater abundance in the Tianshan and Shayibake Districts, and a relative lack of resources in parts of the Xinshi, Toutunhe, and Shuimogou Districts. (2) Some elementary schools located in the Tianshan, Shayibake, and Xinshi Districts, and within 0-4 min driving distance, may become candidates for exporting or optimizing primary education resources in Urumqi City in the future. (3) Affected by changes in the structure of the school-age population, Urumqi education resources in 2026 may again be in greater supply than demand, objectively providing favorable conditions for improving the imbalance of education resources in the city. (4) Parts of the Xinshi, Shuimogou, Shayibake, Toutunhe Districts, and other high light index districts have relatively scarce elementary school education resources; it is recommended to focus on these areas in the future. This study provides a scientific reference for the future spatial adjustment of educational resources in Urumqi City.

Key words： population trends; educational resource optimization; accessibility analysis; school-age population; Urumqi City

教育公平是社会公平的重要基础，伴随我国城市化快速发展，部分地区的教育设施与居民教育需求出现了空间错位现象[1]，推动义务教育的均衡发展已成为我国教育事业的一项重要任务。近年学龄人口结构出现新变化，人口趋势的转变可能会对小学义务教育体系提出新的发展需求[2⇓-4]，也为解决城市教育资源的不均衡问题提供了有利条件。根据第七次全国人口普查的数据分析结果显示，自2018年起，中国的生育率出现下降趋势，每年人口出生数量在减少。实施二胎政策以来，全国小学学龄人口的下降速度得以暂时减缓，但整体依然呈下降趋势，2023年全国的一些地区已经出现了私立幼儿园招生困难和幼儿园学生数量减少等现象[2]。因此，提前分析学龄人口的变化特征，开展城市教育资源空间均衡性评估，对教育资源的均衡化和合理配置具有重要的研究意义[5]。
当前已有众多学者针对我国多地的教育设施空间分布不均衡问题展开了广泛而深入的研究。禚保玲等[6⇓⇓⇓⇓-11]研究者在一系列独立研究中探讨了包括青岛市东岸城区、龙陵县城乡、福州市鼓楼区、德阳市、北京市城六区以及天津市在内的不同城市教育均衡性议题，其研究表明各地的教育资源大多存在空间差异性。郭全等[12⇓⇓-15]学者采用叠加分析、网络分析和沃罗诺伊（Voronoi）图分析等技术，对教育资源的地理空间分布特征与可达性开展了深入探究，丰富了教育均衡研究的方法。蓝振家等[16]通过分析海量兴趣点（Point of interest，POI）数据，揭示了城市内以学校为单元的教育资源均衡空间分布特性，表明POI数据能够提高分析的颗粒度。赵燕莉等[17⇓-19]则对比分析20世纪90年代至2010年间乌鲁木齐市中小学教育资源空间布局的变化，能够反映出乌鲁木齐市小学教育资源的早期情况。此外，赵志远等[20-21]利用新兴的数据源（如手机定位数据）和地理探测器等方法论，对干旱区城市设施分布和城区扩张的影响因素进行了预测性分析。现有的研究对于理解教育资源空间均衡性现状以及引入新的评价方法做出了积极贡献，但主要集中于小学教育资源的地理分布格局分析。近年来，关于学龄儿童人口在数量和结构上的动态变化及其对教育资源空间分配均衡性的影响，探索尚显不足。开展人口变动背景下的教育资源空间均衡性评估，可以为该议题引入新颖的学术视角与探索。
为此，本研究以乌鲁木齐市的小学教育资源为研究对象，采用全国第五、六、七次人口普查数据，2020年乌鲁木齐市小学和居住小区的POI位置数据，城市路网信息等数据。使用地理信息空间统计与分析方法，分析乌鲁木齐市5个城区的人口结构变化，对居住区分布、道路网络、通行速度以及小学教育资源等要素进行空间耦合分析，评估各区教育资源的空间差异性，最终掌握乌鲁木齐市小学教育资源配置的空间均衡特征，能为未来教育资源空间优化调整提供科学参考。

1 研究区概况

乌鲁木齐市位于亚欧大陆腹地，坐落在天山北坡，紧邻准噶尔盆地的南缘，地理坐标介于86°46′10″~88°59′48″E，42°54′26″~44°58′26″N之间。作为新疆维吾尔自治区的首府，乌鲁木齐市是全疆政治、经济、信息和文化中心，也是中国西部的国际交通枢纽和对外开放门户。乌鲁木齐市现辖7区1县，因米东区、达坂城区和乌鲁木齐县3个区的行政范围在2000年后发生变化，导致历次人口普查数据统计口径不一致，为保证数据分析的可比性，本文此次选择天山区、沙依巴克区、新市区、水磨沟区、头屯河区5个城区为例开展研究。乌鲁木齐市学龄人口2010年后呈现下降趋势，2016年实施二胎政策以来，一定程度减缓了小学学龄人口的下降速度，但整体下降趋势未发生转变。根据乌鲁木齐市国民经济和社会发展2022年统计公报的数据[22]，全市小学义务教育学生在校总数为26.4×104人，其中小学招生人数为4.4×104人，相较2021年下降了9.2%。

2 数据与方法

2.1 开源地理数据

POI数据通常包括名称、类别、地址和坐标4个属性，利用POI数据进行空间分析可以有效提高分析的细致度，能够基于学校、小区、路网的每个单体展开空间分析。导航服务和地理要素开源共享进一步扩展了POI数据的种类和空间覆盖范围，本研究采用网络爬虫技术，从高德开放数据平台获取了2020年乌鲁木齐市5个城区的小学、居住区、城市路网等空间要素数据（图1）。
图1 乌鲁木齐市主城区小学、居住区、道路分布

Fig. 1 Distribution of elementary school, residential areas and roads in the major urban area of Urumqi City

2.2 人口数据

全国人口普查工作是系统收集和记录人口基本信息的社会统计活动，通常每隔10 a进行一次，记录了全国人口数量、结构、分布和居住状况等情况。本研究使用的乌鲁木齐市5个城区的人口总数以及年龄结构数据来自于第五（2000年）、第六次（2010年）和第七次（2020年）全国人口普查数据[23]。

2.3 人口密度与城市灯光数据

人口密度数据是通过居民点密度、土地利用类型和夜间灯光亮度等因素，结合多因子权重分配的方法，将行政单元的人口数据分布到空间格网上的栅格数据，能够有效解决人口统计数据空间精度不足的问题。城市夜光数据则利用城市夜间灯光、居民点和车流等发出的低强度光照信息的一种数据，能够反映人类活动范围和城市化程度。本文所使用的2020年乌鲁木齐市人口密度数据和城市灯光数据集来自中国科学院地理科学与资源研究所徐新良团队的研究成果[24-25]，这些数据以WGS1984地理坐标系为基准，空间分辨率分别为0.008°（约1 km）和0.004°（约0.5 km）。在此基础上，使用自然间断点分级法对数据进行分级，并对所用数据进行分幅裁剪、空间分析和制图等处理。

2.4 缓冲区分析

缓冲区分析是在几何对象周围按照指定距离建立一定宽度缓冲区域的分析方法[14]。物体A的缓冲区B可定义为：
B = { x : d ( x , A ) ≤ R }
式中：B为缓冲区；d为点的集合；x为缓冲区内的点；A为物体；R为邻域半径（m）。
建立物体A半径为R的缓冲区，即是以A为核心，半径小于R区域范围内所有点的集合。参照GB 50099-2011《中小学校设计规范》的标准，城镇小学和初中的服务半径分别为500 m和1000 m。本研究针对乌鲁木齐市小学设立了500 m、1000 m、2000 m的多环缓冲区，以评估小学分布的空间特征和现有服务能力。

2.5 成本矩阵分析

出发地-目的地（Origin-destination，OD）成本矩阵分析法是一种计算网络中多组起点与多组目的地间最低成本路径的方法[14]。OD成本矩阵法与最短路径分析方法相比，更适用于解决大规模点的距离分析问题。该方法首先计算每个起点到所有目的地的网络阻抗，进而确定多个起点到多个目的地的最低成本网络路径。本文根据乌鲁木齐市路网分布与道路通行速度构建OD成本矩阵法，计算乌鲁木齐市所有居住区到距离最近的5所小学的时间花费成本，并运用反距离权重（IDW）插值方法，生成了乌鲁木齐市城区全域的小学教育服务可达性图。

3 结果与分析

3.1 乌鲁木齐市各区小学服务能力分析

根据乌鲁木齐市小学和居住区的POI位置信息可知，乌鲁木齐市现有小学111所、住宅区3521个（表1）。其中，沙依巴克区、天山区与新市区的小学数量较多；新市区、沙依巴克区、天山区与水磨沟区的住宅区数量较多。
表1 乌鲁木齐市各区小学和住宅区数量

Tab. 1 Number of elementary school and residential areas in each district of Urumqi City

区名称 小学数量/个 住宅区数量/个
天山区 30 672
沙依巴克区 32 950
新市区 24 1057
水磨沟区 19 634
头屯河区 6 208
合计 111 3521
基于缓冲区分析方法，本文分别以500 m、1000 m和2000 m为半径建立了乌鲁木齐市小学的多环缓冲区，由小学的缓冲服务范围与其覆盖住宅区的数量（表2），可以初步评估乌鲁木齐市小学对各区居住区的服务能力。结果表明：全市现有39.79%的居住区位于小学500 m的服务范围内，有31.61%的居住区位于小学500~1000 m的范围内，有19.28%的居住区位于小学1000~2000 m的范围内，另有9.32%的居住区位于小学2000 m范围以外。其中，天山区、沙依巴克区的小学教育资源相对更丰富或密集，这些城区的居住区分布在小学500 m服务范围内的占比较高，分别为61.61%、46.84%；新市区的小学教育资源密集程度稍低，其居住区分布在小学500~1000 m范围间的占比较高，达到36.99%；而头屯河区的小学教育资源密集度最低，其居住区位于小学1000~2000 m范围内以及距离超过2000 m的比例分别为22.12%、43.75%。此外，新市区和水磨沟区各有29.23%和20.98%的居住区分布在小学1000~2000 m服务范围之间。以上结果反映出头屯河区、新市区和水磨沟区的一些居住区与学校的距离较远，在未来的教育资源优化需要重点关注。
表2 乌鲁木齐市各区小学服务能力范围统计

Tab. 2 Statistics of the service capacity range of elementary school in each district of Urumqi City

区名称 距离<500 m
居住区数量/个		 百分比/% 距离500~1000 m
居住区数量/个		 百分比/% 距离1000~2000 m
居住区数量/个		 百分比/% 距离>2000 m
居住区数量/个		 百分比/%
天山区 414 61.61 177 26.34 72 10.71 9 1.34
沙依巴克区 445 46.84 308 32.42 119 12.53 78 8.21
新市区 236 22.33 391 36.99 309 29.23 121 11.45
水磨沟区 275 43.38 197 31.07 133 20.98 29 4.57
头屯河区 31 14.90 40 19.23 46 22.12 91 43.75
合计 1401 39.79 1113 31.61 679 19.28 328 9.32

3.2 乌鲁木齐市小学教育服务可达性分析

使用城市路网和OD成本矩阵方法，能够分析乌鲁木齐市各个小学到各个居住区的可达性分析，掌握哪些小学的教育资源能够提供优化。此次共收集到乌鲁木齐市各级道路共计19514条，通过考虑道路车辆限速和道路长度，计算出道路通过时间（交通畅通条件下），生成乌鲁木齐市的交通路网数据集。最终，计算了乌鲁木齐市所有居住区到最近的5所小学所需的实际时间，即开车且交通不拥堵所花费的时间，通过插值得到乌鲁木齐市各居住区到最近小学的教育服务可达性图（图2）。
图2 乌鲁木齐市小学教育服务可达性图

Fig. 2 Accessibility map of primary education services in Urumqi City

综合各区小学的分布情况来看，位于0~4 min车程可达范围内的小学，主要分布在天山区、沙依巴克区、新市区内（表3），小学数量依次为24、23、10所。这些小学多位于教育资源相对富余的区域，可成为未来乌鲁木齐市小学教育资源优化输出或调整的候选学校。
表3 乌鲁木齐市教育资源相对富余区内的小学清单

Tab. 3 List of elementary school in Urumqi City with adequate educational resources

区名称 小学名称
天山区 第1小学、第2小学、第5小学、第10小学、第11小学、第12小学、第13小学、第15小学、第19小学、第20小学、第30小学、第31小学、第32小学、第40小学、第43小学、第44小学、第73小学、第117中附小、外国语小学、第1小学分校、第5小学分校、第9小学分校、第13小学分校、第43小学分校
沙依巴克区 第3小学、第6小学、第14小学、第16小学、第21小学、第22小学、第24小学、第26小学、第27小学、第34小学、第68小学、第42小学、第47小学、第55小学、第56小学、第57小学、第70小学、第86小学、第89小学、第120小学、第22小学分校、雪莲小学、新疆农业大学附属中学小学部
新市区 第35小学、第36小学、第37中小学部、第62小学、第79小学、第80小学、第122小学、第132小学、第133小学、第135小学

3.3 乌鲁木齐市小学学龄人口结构变化分析

根据历次人口普查数据，乌鲁木齐市各区人口数量自2000年以来继续增加，仅2010年后南部城区的人口数量出现下降（图3a）。而各区学龄人口结构组成呈现出不同特点（图3b~f），根据人口普查数据的年龄划分标准，2010年度各区不同年龄段的儿童数量均表现为10~14岁人口数量>5~9岁人口数量>1~4岁人口数量>0岁人口数量的特征，表明各区的毕业年龄段学生数量大于入学年龄段学生数量，说明2010年小学教育资源供应大于需求，教育服务基本可以满足各区小学的人口需求；2020年度各区不同年龄段的儿童数量均表现为，5~9岁人口数量（2023年在校学生年龄段）>10~14岁人口数量（2023年小学毕业年龄段）的特点，表明2023年在校年龄段学生数量大于毕业年龄段学生数量，各区小学2023年人口需求超过了以往的小学教育资源服务能力。而由1~4岁人口数量（已入学或即将入学）<5~9岁人口数量（2023年在校学生年龄段），以及各区2020年出生人口数量均减少可以推测，小学学龄儿童数量经历了2023年的短暂高峰后（全面二胎政策滞后效应的影响），2026年后将再次降低。从各城区2020年1~4岁人口和出生人口的趋势特点来看，仅天山区呈现下降趋势，表明2026年后该区学龄人口数量可能下降，其相对充裕的教育资源可以向新市区、头屯河区等教育资源相对不足地区进行优化调整，这为解决城市教育资源的不均衡问题提供了客观有利的条件，应当引起教育管理部门的关注和重视。
图3 人口总数与各年龄段人口结构变化

Fig. 3 Total population and changes in population structure by age groups

3.4 乌鲁木齐市教育资源与人口分布的空间耦合分析

根据乌鲁木齐市人口密度图（图4）和城市灯光分布图（图5）的数据，可知乌鲁木齐市5个城区人口密度的分布在0.0~1.1×104人·km-2之间，城市灯光指数介于0.31~149.39之间。对比乌鲁木齐市人口密度和城市灯光分布特征，可知两者在城市核心区域呈现出较好相似性，而人口密度数据在新市区、水磨沟区、头屯河区等城区的精度不足，相对而言城市灯光数据所覆盖的建成区面积更大，能够更好的反映城市发展和人口分布特点。
图4 乌鲁木齐市主城区人口密度分布

Fig. 4 Population density distribution of the main urban area of Urumqi City

图5 乌鲁木齐市主城区城市灯光分布

Fig. 5 Distribution of city lights in the main urban area of Urumqi City

按照自然间断点分级法对乌鲁木齐市人口密度和城市灯光指数进行5级划分，可掌握乌鲁木齐市人口密度和城市灯光高、较高、中、较低、低5个级别的空间范围。将小学位置与乌鲁木齐市人口密度和城市灯光指数的分级数据做叠加分析，可评估乌鲁木齐市城区各街道的小学教育资源与人口密度、城市发展强度的耦合情况（表4）。人口密度分级图的统计结果显示，乌鲁木齐市的小学主要分布在天山区、沙依巴克区的人口高、较高密度区，新市区的中、较低密度区，水磨沟和头屯河区的低密度区。而城市灯光的分级统计结果表明，乌鲁木齐市的小学主要分布在各区的灯光指数高、较高等级区。相比而言灯光指数的统计结果更符合乌鲁木齐市各区小学分布的实际情况。
表4 乌鲁木齐市各区小学空间分级统计表

Tab. 4 Statistics on spatial grading of elementary schools in each district of Urumqi City

区名称 人口密度 灯光指数
高密度区 较高密度区 中密度区 较低密度区 低密度区 高等级区 较高等级区 中等级区 较低等级区 低等级区
天山区 6 11 6 2 5 12 13 4 1 0
沙依巴克区 9 11 2 6 4 2 14 8 8 0
新市区 0 2 10 9 3 1 16 6 1 0
水磨沟区 0 4 4 2 9 3 11 5 0 0
头屯河区 0 0 0 1 5 0 2 3 1 0
合计 15 28 22 20 26 18 56 26 11 0
综合以上图表可知，小学高灯光指数区和小学分布空间耦合较好的街道包括：天山区的解放南北路，沙依巴克区的友好路、长江路，水磨沟区的七道湾，新市区的迎宾路等街道。同时也可以发现一些高灯光指数区的小学数量相对较少，主要包括：新市区的二工、长春中路、八家户街道；水磨沟区的龙盛街、七道湾街道；沙依巴克区的高铁片区；头屯河区的白鸟湖片区。这些片区多有大量新建住宅，未来可能需要优先增加这些区域的小学教育资源供给。

4 讨论

与国内其他研究成果类似[10-11]，本文研究发现乌鲁木齐市也呈现城市中心城区的教育资源相对丰富，而城区外围或新建城区的教育资源相对不足的特点。本文使用缓冲区分析和OD成本矩阵法，分别从各区居住区的小学服务需求满足情况与小学的教育资源可达盈余程度进行了深入探讨。
从行政区划上看，天山区、沙依巴克区的小学教育资源相对集中且分布稠密，使得这些城区的居民享受到较高的就近入学率，尤其是天山区表现最为突出。相比之下，部分头屯河区、新市区、水磨沟区的居住区远离小学，凸显了教育资源空间布局上的不均衡。本文给出了位于0~4 min车程可达范围内的小学清单，这些小学多位于教育资源相对富余的区域，可成为未来教育资源优化输出的候选学校。通过对各年龄段儿童数量的分析，可以预见在全面二胎政策影响下，2023年会迎来小学学龄儿童的短暂高峰期，2026年之后学龄人数会逐渐回落。特别是天山区可能出现学龄儿童数量减少的情况，这意味着该区的教育资源有可能出现进一步盈余，这为优化资源配置、缓解其他区域教育资源短缺问题提供了契机。
对比乌鲁木齐市人口密度和城市灯光分布特征，发现两者在城市核心区域呈现出较好相似性，相对而言城市灯光分布数据所覆盖的建成区面积更大，空间分辨率更高，能够更好的反映城市发展强度和区内人口特点。结果表明新市区的二工、长春中路、八家户等街道；水磨沟区的龙盛街、七道湾等街道；沙依巴克区的高铁片区；头屯河区的白鸟湖片区存在高、较高灯光等级区的小学数量较少的情况。建议未来乌鲁木齐市在优化教育资源布局时，重点关注这些街区。
本文的研究也存在一定的不足。例如，本文所用的小学、居住区的空间数据来源于2020年，未来教育资源供求情况可能有所变化。且受所采集的教育资源数据限制，忽略了班级学位数量、学校教学质量、师生比等其他因素对教育资源均衡性的影响。在未来研究中，可以考虑扩大研究范围，收集更为全面的数据，以便对乌鲁木齐市小学教育资源优化提出更全面的建议。

5 结论

（1） 乌鲁木齐市的天山区、沙依巴克区的小学教育资源相对更丰富或更密集分布。而新市区、头屯河区和水磨沟区的部分居住区与学校的距离相对较远，需要在未来的教育资源优化中重点关注。
（2） 根据小学教育服务可达性分析结果，位于0~4 min车程可达范围内的小学，主要分布在天山区、沙依巴克区、新市区内，小学数量依次为24、23、10所。这些小学的教育资源相对富余，可以成为未来乌鲁木齐市小学教育资源优化输出或调整的候选学校。
（3） 乌鲁木齐市小学教育资源经历了2023年左右短暂的供不应求后，2026年可能将再次供大于求。未来教育资源较优的天山区学龄人口减少幅度大于新市区、头屯河区等教育资源稍弱地区，这为解决城市教育资源不均衡提供了客观有利的条件。
（4） 教育资源与城市灯光指数的空间耦合关系表明，部分高灯光指数区的小学数量较少，主要包括：新市区的二工、长春中路、八家户街道，水磨沟区的龙盛街、七道湾街道，沙依巴克区的高铁片区，以及头屯河区的白鸟湖片区。建议未来乌鲁木齐市在优化教育资源布局时重点关注这些街区。

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