Návrh metodiky pro tvorbu spádových obvodů školských zařízení s využitím geoinformační podpory

Lucie Tomášová
Institut geoinformatiky
VŠB - Technická univerzita Ostrava 
tř. 17. Listopadu 
708 33 Ostrava - Poruba 
E - mail: lucie.tomasova@centrum.cz

Abstract

This thesis treats of the methodical instruction proposal of school districts creating and there is described the concrete process of the creating of school districts in the outskirts Ostrava-Poruba. In the first part there is described the contemporary state of the actual problem. The next part has to do with the network analysis. In the next part there are described laws, which are used for the creating of school districts and there is the overview of the contemporary attendance of pupils to primary schools in Ostrava-Poruba. In the next chapters there are the concrete process of the creating of school districts in the outskirts Ostrava-Poruba and there is shown the process of the depict of the contemporary attendance of pupils to primary schools in Ostrava-Poruba. In the last part there is the methodical instruction proposal of school districts creating.

Abstrakt

V diplomové práci je zpracován návrh metodiky pro stanovení spádových obvodů školských zařízení a popsán konkrétní postup navržení spádových obvodů pro základní školy v městském obvodu Ostrava-Poruba. V první části je popsán součastný stav řešené problematiky. Následující kapitola se týká síťových analýz. V další části jsou popsány zákony, ze kterých se při stanovení spádových obvodů vychází a přehled současné docházky žáků do základních škol v Ostrava-Porubě. Dále jsou kapitoly popisují konkrétní postup navržení spádových obvodů pro základní školy v městském obvodu Ostrava-Poruba a postup zobrazení součastné docházky dětí do základních škol v Ostravě-Porubě. V poslední části je návrh metodiky stanovení spádových obvodů.

Úvod

V současné době, kdy v České republice převažuje úmrtnost obyvatelstva nad porodností, kdy obyvatelstvo vymírá v celé Evropě, je nutné se zabývat umístěním školských zařízení a jejich dostupností. Mění se věková struktura obyvatelstva v jednotlivých městských obvodech a část základních škol nemá dostatečné množství žáků, kteří je navštěvují. Je třeba správně rozhodnout o umístění budovy základní školy a o docházce dětí do té či oné školy. Možnost efektivního řešení tohoto problému umožňují geografické informační systémy. Velkou výhodou využití geoinformačních technologií je nabídka nástrojů pro provádění analýz a modelování. Na tuto problematiku stanovení spádových obvodů je využita možnost aplikace síťových analýz. Umístění školy záleží na počtu obyvatel, hustotě osídlení, charakteru zástavby a přirozených spádových poměrech. Nedostatečná síť základních škol znamená prodloužení jejich dostupnosti nad přijatelnou úroveň. Každé obci je dle zákona uložena povinnost stanovit základním školám spádové obvody. Diplomová práce poskytuje návrh metodiky pro tvorbu těchto spádových obvodů. Stanovení optimálních spádových obvodů může přispět k bezpečnější dopravě dětí do jednotlivých základních škol a také umožňuje určení oblastí, kde je třeba umístit novou budovu základní školy nebo zrušit školu stávající, která již nevyhovuje součastným požadavkům. Tento návrh metodiky pro tvorbu spádových obvodů školských zařízení navazuje na práce z minulých ročníku. Navržená metodika je určena pro správní a samosprávní instituce a pro potřeby Úřadu městského obvodu Ostrava – Poruba jsou určeny výsledné mapové výstupy.

Součastný stav problematiky

V České republice je stanovení spádových obvodů základních škol v současnosti dáno zákonem, ale prozatím neexistuje jednotný postup pro stanovení těchto spádových obvodů a nástroje geoinformatiky umožňují kvalitní řešení tohoto úkolu. V současné době jsou spádové obvody stanoveny podle zvyku. Z dané části obce posílají obvykle rodiče své dítě do jedné školy. Rodiče přihlásí své dítě do školy, která je nejblíže jeho místu bydliště, popřípadě ke které se nejjednodušeji a nejbezpečněji dítě dopraví. Jiným důvodem výběru základní školy může být specializace základní školy (základní školy s rozšířenou hudební nebo sportovní výukou), její pověst, úroveň pedagogického sboru, aktivita školy v mimoškolních akcích, úspěšnost žáků při přijímacím řízení na střední školy a učiliště a také na vybavenosti školy. Ze zahraničních zkušeností je možno nalézt práci [3], ve které autor vytváří spádové obvody základním školám ve městě Kodaň v Dánsku. Pro určení spádových obvodů stanovuje podmínky kapacita školy a maximální dobu dopravy studentů do školy. Jako další omezující podmínky uvádí počet křižovatek. Při analýze dává přednost cyklistickým stezkám a komunikacím bez automobilové dopravy. V práci jsou popsána potřebná data, uvádí zde jejich konkrétní zdroje a jejich možné nedostatky. Dále uvádí postup zpracování těchto dat. Autor využívá programový produkt ARC/INFO.

Síťové analýzy

Síť tvoří ohodnocený graf složený ze souboru liniových objektů, které jsou propojeny nějakým fenoménem, mají délku, směr a spojitost. Sítě se modelují dvojrozměrné nebo trojrozměrné. K modelování sítí se používají vektorové reprezentace. Síťové analýzy se využívají například v dopravních úlohách, určení dopravní dostupnosti území. Patří zde také distribuce zdrojů, modelování zatížení sítě (transport vody ve vodních tocích, rychlost pohybu plynu v potrubí, zatížení dopravních tras, atd.), výběr optimální trasy z hlediska délky nebo potřebných nákladů a nejvhodnější alokace zdrojů. Podle [4] se model dopravní sítě, jak je obvykle chápán v prostředí topologicko-vektorového datového modelu GIS, skládá z určitého množství prvků sítě:

• úsek (segment) sítě – spojnice jeho definičních bodů o známých souřadnicích, tedy počátečního a koncového uzlu (node), příp. jednoho či více dalších bodů na této spojnici (vrchol, vertex).
• uzly sítě (nodes) – mohou být opatřeny atributem (node demand), vyjadřujícím potřebu či požadavek uzlu na přidělení určitého množství komodity nebo prostředků distribuovaných z centra.
• zastávky (stops) – místa v síti, přes které musí povinně procházet hledaná cesta. Z hlediska časové dostupnosti mohou znamenat určité zpoždění, které lze v modelu dopravní sítě uplatnit.
• centra (centers) – místa v síti, která jsou zdrojem komodity nebo prostředků distribuovaných v síti. Centra mohou být naopak i místem, v němž se koncentrují komodity nebo síly nacházející se v určitém okolí centra.
• odbočení (turns) – popisuje na základě hodnot speciálního atributu (turn impedance) možnost dalšího pokračování cesty v uzlu (na odbočce, křižovatce). S její pomocí lze v síti simulovat dopravních omezení (zákaz vjezdu, jednosměrná ulice).

Právní náležitosti stanovení spádových obvodů ZŠ

Dle §14 odst. 1 zákona č. 564/1990 Sb., o státní správě a samosprávě ve školství, ve znění zákona č. 139/1995 Sb., je obci uložena povinnost stanovit základním školám spádové obvody. Územní obvod obce tvoří spádový obvod základní školy. Pokud je v obci dvě a více základních škol stanoví obec jejich spádové obvody vyhláškou. Je-li v obci více než jedna základní škola, stanoví se spádové obvody pouze pro základní školy zřizované obcí. Obec se může dohodnout se sousední obcí nebo s okolními obcemi na vytvoření společného spádového obvodu základní školy. Spádové obvody musí být stanoveny tak, aby do spádové školy mohly být přijaty všechny děti s trvalým bydlištěm ve spádovém obvodu školy. Tyto děti musí být dle § 3 odst. 2 písm. d) uvedeného zákona do spádových základních škol přednostně umísťovány. Tímto opatřením není dotčeno právo rodičů vybrat si pro své dítě školu jinou. Důvodem nepřijetí dítěte do vybrané školy je hlavně kapacita této školy.

Povinná školní docházka v České republice

Dle zákona č. 29/1984 Sb., o soustavě základních škol, středních škol a vyšších odborných škol (školský zákon) je v České republice ustanovena povinná školní docházka. Součástí výchovně vzdělávací soustavy jsou základní školy. Základní školy poskytují základní vzdělání a připravují žáky pro další studium a praxi. Povinná školní docházka trvá devět let a člení se na první a druhý stupeň. První stupeň je tvořen prvním až pátým ročníkem a druhý stupeň šestým až devátým ročníkem. Základní školy mají průměrný počet nejméně 17 žáků ve třídě. Školní rok začíná 1. září běžného roku a končí 31. srpna následujícího roku. Je členěn na období školního vyučování a období prázdnin. Povinná školní docházka začíná počátkem školního roku, který následuje po dni, kdy dítě dovrší šestý rok věku. Dítě, které dovrší šestý rok věku v době od počátku školního roku do konce kalendářního roku, může být přijato do školy, je-li tělesně i duševně přiměřeně vyspělé. Není-li dítě po dovršení šestého roku věku tělesně nebo duševně přiměřeně vyspělé a požádá-li o to jeho zákonný zástupce, je mu začátek povinné školní docházky o jeden školní rok odložen. Povinná školní docházka trvá devět let a žáci ji splní ukončením období školního vyučování školního roku, v němž dovrší poslední rok povinné školní docházky. Výchova a vzdělávání se uskutečňují v jazyce českém. Žákům příslušejícím k národnostním menšinám se v rozsahu přiměřeném zájmům jejich národnostního rozvoje zabezpečuje právo na vzdělání v jejich mateřském jazyce. Neslyšícím a nevidomým se zajišťuje právo na vzdělání v jejich jazyce s použitím znakové řeči nebo Braillova písma. Ve školách, které jsou součástí soustavy základních a středních škol, mají občané právo na bezplatné vzdělání.

Základní školy v Ostravě - Pobubě

V součastné době je na území městského obvodu Ostrava - Poruba 14 základních škol. Adresy jednotlivých základních škol v městské části Ostrava – Poruba jsou v tabulce 1. Většina žáků navštěvující základní školy v Ostravě – Porubě žije v blízkém okolí těchto škol. Do základních škol v Ostravě – Porubě nechodí jen žáci, kteří mají trvalé bydliště přímo v městském obvodu Poruba, základní školy zde navštěvují i děti z dalších městských obvodů Ostravy a také z jiných měst. Porubské základní školy navštěvují také děti například z Bohumína, Českého Těšína, Havířova, Karviné, Opavy, Vsetína a dalších měst. Počty dětí navštěvující jednotlivé základní školy ve školním roce 2003/2004 jsou popsány v tabulce 1. V této tabulce jsou uvedeny i počty dětí, které nebydlí v městské části Ostrava – Poruba a přesto navštěvují ZŠ v tomto městském obvodu.

Tabulka č. 1: Počty žáků v základních školách v Ostravě – Porubě

To, že velké množství děti dochází do škol v Porubě, je způsobeno specializací některých z těchto základních škol.

Celkový počet žáků navštěvující základní školy v Ostravě-Porubě je 6925. Počet žáků, kteří nebydlí v městském obvodu Ostrava – Poruba je 1201, což je 17% všech žáků navštěvujících tyto školy. 31% žáků základní školy A. Hrdličky 1638/1 nebydlí na území městského obvodu Poruba. Procento žáků, kteří navštěvující tuto porubskou školu a žije v jiných městských obvodech Ostravy nebo mimo město Ostravu, je největší v porovnání s ostatními zpracovávanými ZŠ. Největší počet žáků dochází do základní školy I. Sekaniny 1804/15, těchto žáků je 669, což je 9,6% žáků navštěvujících základní školy v Ostravě-Porubě.

Příklad stanovení spádových obvodů

V diplomové práci bude zpracována oblast městského obvodu Ostrava–Poruba. Pro analýzu bude využita vrstva uliční sítě. Vrstva chodníků se ve zpracování používat nebude. Do zpracování budou zahrnuty děti, které ve školním roce 2003/2004 jsou povinny se účastnit školní docházky. Tyto děti se narodily v rozmezí 1.9. 1988 až 31.8. 1997. Skutečný věk dětí, které chodí do základní školy, tomuto vymezení částečně neodpovídá. Je to dáno tím, že některé děti nastupují školní docházku o rok později. Důvodem obvykle je jejich tělesná nebo duševní nevyzrálost. Dalším důvodem je, že někteří žáci musí opakovat ročník. Do zpracování budou zahrnuty údaje ze 13 základních škol. V součastné době je v městském obvodu Ostrava-Poruba 14 základních škol, ale spádové obvody budou stanoveny pouze pro 13 ZŠ. Základní škola G. Klimenta 3/493 pro školní rok 2004/2005 již nebude přijímat nové žáky a všichni stávající žáci budou přiřazeni pod základní školu Komenského 13/668. ZŠ G. Klimenta 3/493 bude zrušena. Celkový počet žáků ZŠ Komenského 13/668 v analýze je dán součtem stávajícího počtu jejich žáků a počtu žáků ZŠ G. Klimenta 3/493, takže ve zpracování se bude využívat počet žáků 771 pro ZŠ Komenského 13/668. Přestože spádové obvody budou vytvořeny pro porubské základní školy v analýze budou použity údaje o žácích žijících i v jiných městských obvodech a to Martinov, Plesná, Pustkovec a Třebovice. Tyto městské obvody s obvodem Poruba sousedí a děti, které v těchto obvodech žijí, docházejí převážně do ZŠ v Porubě.

Podle metodiky popsané v dalších kapitolách byly navrženy spádové obvody základních škol v Ostravě - Porubě.

Obr. č. 1: Tématická mapa znázorňující spádové obvody základních škol

Podle spádových obvodů navržených v diplomové práci byly určeny skutečné spádové obvody pro ZŠ v Ostravě-Porubě pracovníkem Úřadu městského obvodu Ostrava-Poruba.

Obr. č. 2: Tématická mapa znázorňující spádové obvody základních škol stanovené pracovníkem ÚMOb Poruba

Postup zobrazení docházky žáků do ZŠ v Porubě

Pro názorné zobrazení docházky žáků do základních škol v Porubě z Ostravy byl vytvořen kartodiagram vektorový dosahový jednoduchý. Podle [2] je metoda kartodiagramů jednou z metod znázornění kvantitativních údajů do mapy. Kartodiagram vektorový dosahový se konstruuje tak, že se z určitého centrálního bodu rýsují rovné čáry (šipky) k jiným bodům, plochám, se kterými je centrální bod v nějaké souvislosti. Při samotné konstrukci jsou respektovány pouze dvě charakteristické vlastnosti vektorů: bod a směr. Znázorňuje-li se pouze jeden jev, nazývá se tento kartodiagram vektorový dosahový jednoduchý. V případě této práce kartodiagram znázorňuje spojnice mezi budovami základních škol a budovami, ve kterých bydlí jednotliví žáci navštěvující tyto základní školy. Do zpracování byly zahrnuty údaje ze všech 14 základních škol v městském obvodu Ostrava-Poruba. Žáci, kteří nebydlí v některém z obvodů města Ostravy nebyli v kartodiagramu nijak zobrazeni. Při této analýze není možno využít geokódování jako v předchozím postupu.

Příprava dat

Získání souřadnic budov

Pro vytvoření kartodiagramu vektorového dosahového jednoduchého je nutné znát souřadnice centrálního bodu (základní školy) a bodů, s kterými je centrální bod v souvislosti (bydliště žáků). Souřadnice bodů byly získány z vrstvy budov. Pro tento krok byl použit program ARC/INFO. Výstupem je soubor, ve kterém jsou zaznamenány souřadnice jednotlivých bodů (budov).

Úprava databáze adres žáků základních škol

Databáze adres žáků základních škol byly získány přímo z jednotlivých základních škol. Název ulice a číslo popisné bydliště každého žáka byly uloženy do jediného sloupce formátu *.dbf.

Přiřazení souřadnic adresám žáků

Pro vytvoření kartodiagramu musí být známy souřadnice adresy budovy, ve kterých žijí žáci. K dispozici jsou adresy bydlišť žáků. V této kapitole je popsán postup, jak k těmto adresám přiřadit souřadnice x a y. Potřebné operace byly provedeny v programovém prostředku ArcView. Došlo k přiřazení souřadnic x a y jednotlivým budovám. Atributová tabulka vrstvy budovy byla připojena k tabulce obsahující souřadnice budov. Tabulky byly připojeny podle položky identifikátorů budov. Dalším krokem je přiřazení názvů ulic z atributové tabulky vrstvy ulic do atributové tabulky vrstvy budov. Do atributové tabulky vrstvy budov byla přidána další položka, která obsahuje název ulice a číslo popisné (spojily se sloupce obsahující název ulice a číslo popisné). Posledním krokem je propojení atributové tabulky budov a databáze adres žáků pomocí atributu obsahujícího název ulice a číslo popisné, tímto byly do databáze adres žáků přidány souřadnice x a y jednotlivým adresám.

Přiřazení souřadnic adresám základních škol

Souřadnice budov základních škol byly získány tak, že jejich adresy byly vloženy do databáze adres žáků základních škol a jejich další zpracování probíhalo zároveň s určením souřadnic budov, ve kterých žijí žáci.

Vytvoření textového souboru obsahujícího souřadnice

Pro provedení následující analýzy je potřeba převést soubor se souřadnicemi budov, ve kterých žijí žáci do formátu ASCII a tento soubor dále upravit. Je třeba vytvořit soubor, který bude obsahovat souřadnice budovy základní školy a souřadnice budovy, ve které žije žák. Struktura souboru je taková, že na řádku prvním je identifikátor linie, v rámci souboru je jedinečný, na druhém řádku, oddělené znakem mezery, souřadnice x a y budovy, ve které žije žák, na třetím řádku, oddělené znakem mezery, souřadnice základní školy, kterou žák navštěvuje a na řádku čtvrtém slovo „end“. Tato čtveřice řádků se opakuje pro všechny souřadnice budov, ve kterých bydlí žáci. Pro vytvoření tohoto soubor byl napsán jednoduchý program v jazyce Delphi.

Vytvoření kartodiagramu vektorového dosahového jednoduchého

Pro vytvoření linií je nutno připravit soubor ve formátu ASCII, který bude obsahovat souřadnice počátku a konce jednotlivých linií. Analýza se bude provádět v programu ARC/INFO. Výsledek analýzy je zobrazen na následujících obrázcích.

Obr. č. 3: Tématická mapa znázorňující docházku žáků do základních škol v Ostravě-Porubě

Obr. č. 4: Tématická mapa znázorňující docházku žáků do základní školy I. Sekaniny

Metodika pro tvorbu spádových obvodů školských zařízení

Úvod

Stanovení spádových obvodů základním školám je obcím uloženo zákonem. Metodiky pro tvorbu spádových obvodů školských zařízení je vytvořena pro potřeby správních institucí (Úřadu městského obvodu Ostrava-Poruba). Metodika je proto určena především pro pracovníky odboru školství městských úřadů. Pracovníkům zajišťujícím technickou realizaci podává informace o potřebných datech, postupu stanovení spádových obvodů a o problémech s tímto spojených. Cílem této metodiky je poskytnout prakticky ověřené metodické zázemí a návrh řešení problematiky stanovování spádových obvodů školských zařízení pomocí technologií geografických informačních systémů. Využití těchto technologií přináší možnost efektivního řešení tohoto problému. Za tímto účelem metodika poskytuje přehled zdrojů dat, postupu stanovení spádových oblastí a přehled požadavků na zpracovatelský systém. V obecné rovině tato metodika není vázána na žádný konkrétní programový systém, ale podává přehled požadavků, které musí takový systém splňovat.

Potřebná data

Vrstva uliční sítě

Tematická vrstva uliční sítě zájmového území v digitálním tvaru. Vrstva bude vrstvou liniovou reprezentující osy uliční sítě v zájmovém území. Potřebné atributy této liniové vrstvy jsou jedinečný identifikátor linie, délka liniového geoprvku, první číslo orientační na levé stravně linie, poslední číslo orientační na levé stravně linie, první číslo orientační na pravé stravně linie, poslední číslo orientační na pravé stravně linie a název ulice. Pokud bude zájmové území větší než jedno město a názvy ulic by se mohly opakovat je třeba mít v atributové tabulce i atribut s názvem města. Každý atribut bude v samostatném sloupci atributové tabulky. Vrstvu je možno posléze využít i při zobrazení výsledné tématické vrstvy spádových obvodů, kdy přispěje k snadné orientaci v území. Je potřeba, aby každé číslo orientační se vyskytovalo v záznamu pro danou ulici pouze jedenkrát. Pokud toto neodpovídá záznamům v atributové tabulce je potřeba tyto hodnoty opravit. Záznamy obvykle odpovídají reálnému stavu, ale při analýze jsou výsledky chybné. Nejvhodnější opravou těchto nepřesností je rozdělit takovýto úsek ulice na více části a každé části přiřadit záznamy tak, aby se shodovaly s realitou.

Databáze adres žáků

Databáze adres žáků žijících na zájmovém území. Databáze bude obsahovat adresu tj. název ulice, popřípadě název města (pokud bude zájmové území větší než jedno město a názvy ulic by se mohly opakovat) a číslo popisné budov, ve kterých žijí žáci, kteří jsou ve školním roce, pro nějž se budou spádové obvody základních škol určovat, povinni školní docházkou. Je třeba aby formát názvu ulic v této databázi žáků odpovídal formátu názvu ulic ve vrstvě uliční sítě, aby mohlo dojít k porovnání záznamů. Pokud se tyto názvy ulic liší je třeba je opravit podle záznamů ve vrstvě uliční sítě. U některých čísel popisných jsou jejich součástí i písmena, které odlišují jednotlivé vchody do budovy (např. ulice Nová 8A). Tyto písmena do zpracování zahrnuta nebudou, bude se brát v úvahu pouze číslice.

Základní školy

Pro každou základní školu na zájmovém území, která bude zahrnuta do zpracování je nutno znát adresu základní školy a kapacitu základní školy.

Zdroje dat

Volba zdroje dat pro stanovení spádových obvodů základních škol závisí na tom, která správní instituce má potřebná data k dispozici. Potřebná data jsou obvykle dostupná na městský úřadech nebo krajských úřadech. Data ke stanovení spádových obvodů by měla být k dispozici na výše jmenovaných správních institucích. Komplikace by mohly nastat pouze v případě získání vrstvy uliční sítě. Pokud by nebyla k dispozici je v tomto případě nutné tuto vrstvu zdigitalizovat vlastními prostředky nebo zadat tuto práci specializované firmě.

Požadavky na personální zajištění

Stanovení spádových obvodů vyžaduje vzhledem ke své náročnosti na odborné znalosti z oboru geografických informačních systémů dostatečně odborně připravenou obsluhu.

Volba způsobu zpracování

Existují dvě možnosti, jak stanovené spádové obvody základních škol získat. První možností je nechat si spadové oblasti stanovit firmou nebo akademickým pracovištěm, které se zabývá problematikou GIS a je schopna poskytnout tyto služby. Určitou výhodou tohoto řešení je, že nevyžaduje investiční náklady na nákup potřebného software pro zpracování dat a nevyžaduje zaměstnat odborníka na GIS. Druhou možností je provádět celé zpracování vlastními prostředky, tj. vlastními odborníky na vlastních zařízeních. Záleží na ekonomické rozvaze, která možnost bude zvolena.

Volba software pro stanovení spádových obvodů

Software pro stanovení spádových obvodů musí umět resp. umožnit načíst vektorová data, editaci struktury databáze, geokódování, určení servisní sítě, vytvoření rastrové vrstvy z vrstvy vektorové, překryvné operace rastrových vrstev, transformace rastrové vrstvy do vrstvy vektorové (vytvoření bodových geoprvků), interpolace bodových vektorových dat a tvorba nové polygonové vrstvy. Pro vytvoření spádových obvodů existuje několik programových systému ArcGIS (ARC/INFO nebo ArcMap), ArcView (nádstavba Network Analyst a Spatial Analyst), TNT mips a další.

Metodika stanovení spádových obvodů

Příprava dat

Kriterii, podle kterých se budou stanovovat spádové obvody základních škol, bude doba dostupnosti základní školy a kapacita této školy.

• Prvním krokem je určit dobu chůze dítěte pro každý úsek sítě. Do atributové tabulky vrstvy ulic bude přidán nový sloupec, který bude obsahovat dobu, která je potřebná pro projití tohoto úseku. Z délky úseku linie ji vypočteme základním fyzikálním vztahem t=s/v, kde t je doba chůze, s je délka úseku a v je rychlost. Průměrná rychlost chůze dospělého člověka je 4 km/h. Je možné tuto hodnotu snížit vzhledem k pomalejší chůzi dítěte na 2 km/h. Doba chůze bude udána v sekundách, zaokrouhlena na celé sekundy.
• Dále je nutné určit geografickou polohu bydlišť žáků. Pro provedení tohoto kroku bude použita vrstva ulic a databáze adres žáků. Pomocí geokódování je vytvořena bodová vrstva reprezentující geografickou polohu bydliště dítěte. Následně se pomocí funkcí programového prostředku vypočítá počet žáků žijících na každém úseku ulice a tyto hodnoty se přiřadí do atributové tabulky vrstvy ulic. Provedení tohoto kroku závisí na druhu programového prostředku a způsobu stanovení servisní sítě.

Určení servisní sítě

Stanovením servisní sítě je určena část uliční sítě, která je dostupná v určitých časových intervalech z daného centra, v tomto případě základní školy. Servisní síť bude určena pro každou školu zvlášť. Centra budou umístěna v uzlech sítě. Těmito uzly budou zvoleny ty uzly, který leží nejblíže budovy školy s ohledem na adresu školy. Škola tedy leží na stejné ulici, jako je ulice v její adrese. Před určením servisní sítě je nutné zadat potřebné parametry pro provedení analýzy a to dobu chůze popřípadě i kapacitu základní školy. Stanovení doby chůze závisí na vzdálenostech mezi jednotlivými ZŠ. Po zadání parametrů je možné zahájit výpočet servisní sítě. Pokud kapacita školy není zadávána jako parametr při stanovení servisní sítě, je třeba zjistit tento údaj jinak. Servisní síť se bude určovat postupně pro dobu chůze např. 5, 10 a 15 minut. Pro každou servisní síť se určí prostorovým dotazem počet dětí v dané oblasti. Tento postup se bude provádět tak dlouho, dokud na území servisní sítě nebude dostatečný počet žáků, který by naplnil kapacitu základní školy. Po stanovení servisních sítí pro všechny zpracovávané základní školy může dojít k následujícím případům:
Servisní sítě při jejich součastném zobrazení se stýkají. V tomto případě je možno určit hranice spádových území jednotlivých základních škola v bodech, ve kterých se sítě setkají Tato varianta je ale málo pravděpodobná.
Pokud se servisní sítě ani nepřekrývají ani na sebe nenavazují určí se spádové obvody v místech, kde končí servisní síť. Pokud nebyly všechny děti přiřazeny do jednotlivých základních škola, pak z tohoto vyplývá, že na daném území žije větší počet dětí než jsou kapacity škol zahrnutých do zpracování a je třeba se zabývat možností výstavby nové základní školy.
Obvykle se servisní sítě při jejich součastném zobrazení překrývají. V tomto případě je nutné provést operace popsané v následujících kapitolách.

Zpřesnění výsledných tras

Pokud se servisní sítě při jejich součastném zobrazení překrývají, je potřeba určit jejich hranici. Tento proces se skládá z následujících kroků.

• Rasterizace - převedení každé servisní sítě na rastrovou vrstvu. Je potřeba vhodně určit velikost buňky rastru. Pixely u niž není hodnota času, za který je oblast dostupná z daného centra mají hodnotu NoData.
• Reklasifikace I - je nutné tuto rastrovou vrstvu reklasifikovat. Hodnotám NoData byla přiřazena hodnota větší, než je největší hodnota buněk rastru. U ostatních buněk byla zvolena nová hodnota podle jejich vzdálenosti od centra.
• Překryvné operace - nad všemi vrstvami byla provedena překryvná operace. Pro operaci bylo zvolena funkce minimum, která jednotlivým výstupním buňkám přiřadí nejmenší hodnotu odpovídajících buněk, které jsou ve vrstvách vstupních.
• Reklasifikace II - vrstva vzniklá překryvem se znovu reklasifikuje. Buňkám, kterým byla přiřazena hodnota větší, než je největší hodnota buněk rastru v předchozí reklasifikaci se nyní přiřadí hodnota nová a to NoData. Ostatním buňkám byla ponechána jejich původní hodnota.
• Vytvoření bodové vrstvy - pro provádění následné interpolace je nutno převést reklasifikovanou rastrovou vrstvu na vrstvu bodovou vektorovou. Vzniklé body představují původní pixely.
• Interpolace - vzniklou vektorovou vrstvu je potřeba dále interpolovat, což znamená určit neznámé hodnoty ze známých hodnot okolí. Nejlépe je využít lineární interpolaci. Je třeba zadat optimální velikost buňky gridu.

Alokace II

Podle hodnot buněk gridu vzniklého interpolací se určí spádové oblasti jednotlivých škol. Na výsledný grid se načte původní vrstva uliční sítě a podle hodnot buněk gridu se stanoví uzly a jim příslušné linie na hranici spádových oblastí jednotlivých škol. Linie, které budou patřit do spádové oblasti jiných škol nebudou v procesu určení servisní sítě použity. Tyto uzly a linie se určí pro všechny školy. To, které linie nebudou do zpracování pro konkrétní spádový obvod základní školy zahrnuty, se vyznačí v příslušné tabulce vrstvy uliční sítě. Určení příslušné servisní sítě se opakuje. Vrstvy vzniklé v tomto procesu alokace se nebudou překrývat, pouze mohou na sebe navazovat.

Vymezení hranic spádových obvodů

Pro určení spádových oblastí se použijí výsledky analýzy časové dostupnosti území ze základních škol a rastrová vrstva vzniklá interpolací. Spádové obvody byly uloženy do nové polygonové vrstvy. Jednotlivé spádové obvody byly určeny na základě vizuálního posouzení. Pokud část linie náležící jedné škole těstě souvisí s linií náležící jiné škole bude hranicí spádových obvodů zvolen uzel, ve kterém se tyto linie stýkají. V ostatních případech byly hranice určeny v oblasti mezi liniemi, ve stejné vzdálenosti od každé linie. Pro posouzení vzdáleností mezi liniemi byly použity obalové zóny. Hranice obvodů budou stanoveny tak, aby neprocházely budovami a aby budovy které leží kolem ulic patřících do daného spádového obvodu byly součástí tohoto spádového obvodu. Vnějšími hranicemi vrstvy spádových obvodů jsou zvoleny hranice příslušné územní jednotky. Spádové obvody budou stanoveny vzhledem k frekventovaným komunikacím, které budou tvořit přirozené hranice spádových oblastí. Není vhodné, aby žáci tyto rušné komunikace přecházeli. Při stanovení spádových obvodů je třeba si uvědomit, že neustále klesá počet dětí a spádové obvody stanovené pro určitý počet dětí nemusí být po nějaké době platné.

Závěr

V diplomové práci byla navržena metodika pro stanovení spádových obvodů základních škol a ověřena na určení spádových obvodů základních škol v městské části Ostrava – Poruba. Při stanovení spádových obvodů byla snaha o naplnění kapacity základních škol. Spádové obvody navržené v této práci se liší od spádových obvodů stanovených pracovníkem Úřadu městského obvodu Ostrava – Poruba. Základní školy ve spádových obvodech stanovených pracovníkem ÚMOb Poruba nejsou kapacitně naplněny dětmi žijícími na daném území. Do těchto škol dochází také žáci z jiných městských obvodů nebo jiných měst. Důvodem především je, že tyto školy jsou školy specializované (sportovní, hudební, jazykové). Výsledky analýzy jsou zkresleny tím, že nebyla k dispozici vrstva chodníků, k dispozici byla pouze vrstva uliční sítě. V některých případech je vhodné, aby dítě chodilo do jiné základní školy, do které to má blíže po chodníku, než kam dojde, když jde po komunikaci. Spádové obvody nebyly určeny přesně podle algoritmu. Je nutné, aby do procesu zasáhl člověk. Při využití výpočetní techniky při stanovení spádových obvodů je nutné, aby pracovník určující tyto obvody znal dané území, aby byl seznámen s tím, které komunikace jsou nebezpečné pro přecházení žáků. Pokud nejsou určena kriteria, je obtížné správně spádové oblasti stanovit. Stanovené spádové obvody je nutné po určité době přehodnotit v závislosti na demografickém vývoji obyvatelstva v dané lokalitě.

Literatura

1. CHOU, Y.H.: Exploring Spatial Analyst in Geographical Information Systems. Santa Fe, OnWord, 1997
2. KAŇOK, J.: Tematická kartografie. Ostravská univerzita, Ostrava, 1999
3. MOLLER-JENSEN, L.: Data consideration for lacation-allocation modelling of public school districts in Copenhagen. University of Copenhagen, Kodaň, 1997. ESRI International User Conference, dostupné na WWW [cit. 4.3. 2004]: http://gis.esri.com/library/userconf/proc97/proc97/to200/pap174/pl74.htm
4. PEŇÁZ, T.: Vizualizace prostorových dat z činnosti složek integrovaného záchranného systému v prostředí geografického informačního systému (na příkladu jednotek požární ochrany). Doktorská disertační práce. PřF MU Brno, 2001
5. RENNER, O.: Geoinformační podpora návrhu optimalizace hasebních obvodů v moravskoslezském kraji. Diplomová práce. HGF VŠB Ostrava, 2003
6. ----------: ArcView Spatial Analyst. ESRI, California, 1997
7. ----------: Metodika vyhodnocování využití území pomocí metod dálkového průzkumu Země. Zpracování pro Ministerstvo životního prostředí České republiky, zakázka č. GA/3226/93, ARCDATA PRAHA, s.r.o., Praha, 1993
8. ----------: Pracujeme s geografickým informačním systémem ArcView GIS. Computer Press, Praha, 1999
9. ----------: Soubor pedagogicko organizačních opatření. Dostupné na WWW: http://ucitelskenoviny.cz/archiv27/soubor.html
10. Zákon č. 29/1984 Sb., o soustavě základních škol, středních škol a vyšších odborných škol (školský zákon) v pozdějších zněních
11. Zákon č. 564/1990 Sb., o státní správě a samosprávě ve školství, ve znění zákona č. 139/1995 Sb.
12. http://www.esri.com

Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.