硕士学位论文-基于土地利用的交通需求预测方法研究.pdf

基于土地利用的交通需求预测方法研究 摘要 随着经济的发展，城市规模在不断扩大：城市人口的增多，用地强度的加大， 汽车产业的飞速发展，使得城市交通系统承受着严峻的考验。多年来，许多学 从事城市交通拥挤问题研究的工作者，提出了许多改善城市交通拥挤问题的方 法和建议，并且取得了良好的效果。但随着城市规模的继续增大，传统的“按 需增供”和局部区域的改善方法已不能完全适应当前交通拥挤问题。近几年的 实践证明，交通设施的供给速度远远跟不上交通需求的增长速度，“头痛医头， 脚痛医脚”的交通改善方法也不能彻底或长时间解决拥挤问题。如何让城市交 通有一个可持续发展的方案，需要去寻找其更深层次的原因。 交通拥挤问题直接原因之一是城市的交通需求量过大，超过了城市的交通系 统的容纳能力。而土地利用是交通需求的根源，因此需要从土地利用的角度去 寻找交通需求量过大的深层次原因。论文在总结交通与土地利用的关系和现有 交通需求预测方法的基础上建立了基于土地利用的交通需求预测神经网络模 型，通过神经网络对非线性复杂问题的处理能力寻找不同城市、不同区域的土 地利用与居民出行需求的关系。 城市交通需求过大的另一层面体现在交通需求分布的不均匀。局部区域的交 通需求量过大，导致了整个城市交通嘲络的拥挤。混合用地的目的是均衡城市 交通需求的分布，减少跨区域出行。论文从区间居民出行量最小化的角度提出 城市用地结构的优化模型，运用土地利用对交通的影响反向优化城市的用地结 构，以期达到城市交通需求分布均匀的目的。 两类模型研究内容都是交通与土地的关系模型，希望能为从土地利用的深层 次上解决城市交通拥挤问题提供一种方法，促进城市交通的可持续发展。 关键词：土地利用混合用地居民出行用地结构用地规划交通需求预测 R e s e a r c ho nT r a v e l d e m a n d i n gF o r e c a s tM e t h o dB a s e do n L a n d u s e A b s t r a c t A se c o n o m yd e v e l o p i n g ，t h eu r b a ns c a l ee x p m l dp r o m p t l y ；F r o mU r b a n p o p u l a t i o na n dl a n d u s ei n t e n s i t yi n c r e a s i n g ，t h em o b i l ei n d u s t r yd e v e l o p i n gm a k e ， U r b a nt r a f i l ew i l lf a c et ob et e s t e ds h a r p l y T h et r a 伍cp r o b l e m sh a v eb e e no n eo f t h em o s ti m p o r t a n tp r o b l e m so fa 1 1b i gc i t i e si nt h ew o r l d A l It h ew h i l e t h e r ea r e m a n yr e s e a r c ha n dl e a r n e rt om a k ee f f o f ti nt r a f f i cf i e l d a n dt h e yp u to u to fm a n y a d v i c e sa n dm e t h o d st oi m p r o v et h ec o n d i t i o no fU r b a nt r a m cw h i c hw o r kw e l l T r a d i t i o n a lw a y , “i n c r e a s es u p p l yb a s e do nd e m a n d i n g ”a n di m p r o v i n gw a yo f p a r t i a Ia r e ac a n th a v es u i tc u r r e n ti r a 硒oc o n g e s t i o np r o b l e m I nr e c e n ty e a r s ， t r a f f i ce s t a b l i s h m e n t ss u p p l yl a gt h es p e e do ft r a v e l d e m a n d i n g ，t h ei m p r o v i n g w a y so f “t r e a th e a db e c a u s eo fh e a d a c h e t r e a tf o o tb e c a u s eo ff o o ti l l n e s sc a n t s o l v e dt r a f f i cc o n g e s t i o nt h o r o u g h l y H o wt om a k eu r b a nt r a f H cb ep e r s i s t e n c e ? I t n e e d st of i n dd e e pr e a s o n O n eo ft h ed i r e c tt r a f f i cc o n g e s t i o nr e a s o n si st h a tu r b a nt r a v e 】一d e m a n d i n gi ss o b i g t h a tu r b a nt r a f h c c a p a c i t y c a n ta f f o r d T h e n 1 a n d u s ei st h er o o to f t r a v e l d e m a n d i n g ，s ot h e r ei sar e q u i r e m e n tt h a tf i n d i n gt h ed e e pr e a s o no fb i g t r a v e l d e m a n d i n gf r o ml a n d U S e B a s e do ns u m m a r i z i n gt h er e l a t i o no ft r a f f i ca n d l a n d u s e t h eP a p e re s t a b l i s h e dt h en e u r a l n e tm o d e lc o m b i n i n gl a n d u s e I tw i l l f i n dt h er e l a t i o no fl a n d - u s ea n dr e s i d e n t - - t r a v e l i n ga m o n gd e f e r e n tc i t y , d e f e r e n t a r e a O t h e rd e f e r e n t m e a n i n g o f b i gt r a v e l d e m a n d i n g i s n o a s y m m e t r i c o f t r a v e l d e m a n d i n gd i s t r i b u t i n g ，o n l yi ss o m ea r e a St r a v e l - d e m a n d i n gS Ob i gt h a t r e s u l t i nc o n g e s t i o no fw h o l eu r b a nt r a f f i cn e t T h e 口u r p o s eo fl a n d m i x e di S b a l a n c i n gt h eu r b a nt r a v e l d e m a n d i n gd i s t r i b u t i n g ，d e c r e a s i n gt r a v e lf r o md e f e r e n t a r e a T h ep a p e rp u t so u to fo p t i m i z i n gm o d e lo fl a n dr i s ew h o s ea i mi sm i n i m i z i n g t h er e s i d e n t t r a v e l i n gf r o md e f e r e n ta r e a o p t i m i z e st h ef r a m e w o r ko fl a n d u s e m a k i n gu s eo fe f f e c to fl a n d u s et ot r a f f i ca n dh o p et oe q u a lt r a v e l - - d e m a n d i n g d i s t r i b u t i n g T h et w om o d e l sb o t hh o p et of i n dad e e pm e t h o df r 0 1 1 11 a n d u s ea n dm a k eu r b a n I r a f 最Ct ob ep e r s i s t e n t K e yw o r d s ：l a n d - u s e ；m i x e dl a n d - - u s e ；r e s i d e n tt r a v e l i n g - t i m e ；l a n d - u s es t r u c t u r e ； l a n d u s ep l a n ；T r a f f i cP l a n 插图清单 图卜l 城市总体规划理论框架1 0 图2 1 合肥市交通大区分布图1 9 图2 - 2 合肥市2 0 2 0 年多元线性回归模型预测吸引量与发生量对照图2 3 图3 一l 神经元的数学模型图2 4 图3 2 基于土地利用第一种方式的神经网络模型2 7 图3 3 基于土地利用的第二种方式的神经网络模型2 8 图3 4 神经网络的交通需求预测系统结构图2 9 图3 - 5 神经网络的交通需求预测系统主界面图2 9 图3 - 6 基于土地利用的交通需求神经网络预测系统参数输入界面3 0 图3 - B P 算法流程图3 1 图3 8 神经网络预测吸引量与实际吸引量对照图3 4 图3 - 9 线性回归预测吸引量与实际吸引量对照图3 4 图3 - 1 0 神经网络模型与多元线性回归模型预测吸引量对照图3 8 表格清单 表2 - I 增加了出行发生、吸引地用地性质调查的居民出行调查表格1 6 表2 - 2 规范规定的各类用鲍分类1 7 表2 - 3 按出行特征的土地利用分类1 7 表2 - 4 合并后的土地利用分类O OO Bd 44 1 1 7 表2 - 5 合肥市2 0 2 0 年大区出行发生量2 0 表2 - 6 合肥市各大区的现状土地利用面积及居民出行吸引量2 0 表2 - 7 合肥市各类用地的出行吸引权重2 0 表2 喝合肥市各大区用绝强度系数表2 l 表2 - 9 合肥市2 0 2 0 年各类用地面积统计2 I 表2 一l O 合肥市2 0 2 0 年多元线性回归模型出行吸引量预测结果2 2 表3 - I 入工智能神经两络的常用分类2 5 表3 - 2 神经网络模型训练数据3 2 表3 - 3 神经网络模型检测数据3 3 表3 - 4 模型的检测数据的检测结采及误差3 3 表3 52 0 0 6 年合肥市城市总居民出行量预测数据和结果3 5 表3 - 6 交通小区训练样本3 6 表3 7 交通大区训练样本3 6 表3 - 8 神经网络预测模型预测吸引量结果3 7 表4 - 1 各类用地的现状和规划年吸引权重表4 4 表4 - 2 苏州市各组团面积4 5 表4 - 3 现状年规划年的居民出行总量4 5 表4 4 苏州市5 大组团现状用地结构与模型优化结果比较对照表4 6 表4 5 苏州市5 大组团规划年规划用地结构与模型优化结果比较对照表4 7 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导F 进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金壁王、业盍堂或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：李白。筠嘲炒 签字日期：司年月p 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权金照王些太堂 可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学 位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：桕淘厢炒导师签名：f 移J 也 签字日期：力曲7 年1 月妒日签字目期：沙7 年2 - - 月6 目 fI 学位论文作者毕业后去向：东南大学攻读博士 学习单位：东南大学电话：0 2 5 8 3 7 9 2 4 5 2 致谢 时光荏苒，我的研究生学习阶段即将结束。这两年半的时间是一个转变。一 个由只懂得学习的学生，向主动从事科学研究的学生方向的转变。这个转变为 我走向社会或深入进行科学研究奠定基础，也对我的人生观和科学观有着巨大 的影响。 在论文完成之际，首先感谢我尊敬的导师一张代胜教授、张卫华副教授，是 他们的悉心指导，才使得我的论文顺利完成。衷心的感谢他们在我的研究生阶 段给予的学习和生活上的关心和帮助。二位老师严谨求实的科学态度和深厚的 专业理论使我受益匪浅，同时他们宽以待人，严以律己的作风和豁达的胸襟，是 我今后工作和学习的楷模。二位老师对我论文撰写工作自始至终都倾注了大量 的心血，对我论文的选题、研究、修改直至定稿都给予了精心的指导。谨向我 尊敬的导师表示最诚挚的谢意。 感谢姜平、黄文娟、丁恒、郑小燕、黄志鹏、姜康老师在我做课题和做论文 期间给予的帮助，各位老师深厚的专业理论和学术修养使我受益匪浅! 感谢温千虹、方锡邦、石琴、谭继锦、李智超、杨伟华老师在我学习期间给 予的无微不至的关怀和帮助! 感谢王亚晴、耿志军、刘曼、杨丽群、张雷、初长宝等同学对本人在学习、 研究和生活上的帮助! 感谢董婉丽、彭敏、董瑞娟、王钊、林立凡、李静、孙浩、林明涛、唐藤娜、 王亭亭等师弟师妹对我帮助和支持。 最后，深深感谢我的父母、我敬爱的家人和朋友，正是由于他们坚定的支持 和鼓励，才让我能够安心顺利地完成学业! 作者：柏海舰 2 0 0 7 年2 月 第一章概述 1 1 研究背景及意义 随着经济的发展，城市规模在不断扩大，人口不断增加，交通拥挤问题也 随之成了城市发展的一个主要问题之一。交通拥挤使交通延误增大，行车速度 降低，带来了时间损失和燃料费用的增加；交通拥堵造成的汽车低速度行驶增 加了废气和噪声，导致环境恶化；另外，交通拥挤使交通事故增加，阻塞使人 烦躁和不安，不但容易产生事故，而且影响工作效率、人的健康和城市形象。 据中国社科院数量经济与技术经济研究所测算，北京市因为堵车造成的社会成 本一天是4 0 0 0 万元，一年就相当于1 4 6 亿元，全国一年因交通拥堵造成的损失 是1 7 0 0 亿人民币。 一直以来，许多学者都积极探索和从事城市交通拥挤问题的解决方案，取 得了很多卓有成效的成果。但城市交通问题是一个随着城市发展而不断发展的 问题，没有一劳永逸的方法。它需要不断根据城市发展的实际情况，根据科学 技术发展的水平，不断寻找适合时代要求的解决方法。2 0 世纪早期的交通拥 挤问题我们可以解释为是由于交通设施不足、组织与管理不合理的混乱造成的， 但当前的交通拥挤问题已远远超出了这个范畴。当前城市规模的空前扩大，城 市的交通设施的增长速度已经远远跟不上城市交通需求的增长速度，同时，现 有的交通控制与管理方法也不能完全解决城市交通需求量增加所带来的压力。 也就是说，交通拥挤问题已不是单纯靠增加交通设施和控制设施所能解决的， 我们已经进入到交通需求管理和智能交通管理的时代。交通需求管理的目标是 通过各种手段来降低城市的交通需求量，这是交通管理理念的重要转折点：即 从过去增加交通设施来满足交通需求的增长转变为对交通需求加以管理、降低 需求量，以适应现有道路交通条件能够容纳的程度，即改“按需增供”为“按 供管需”。这种交通管理方法是当今的城市交通条件下产生的，因此，从某种程 度上说当前和今后很长一段时间的交通拥挤问题，可以认为是城市交通需求增 加过快，总量过大造成的。 当然，这种交通需求的增加是广义的，其一层含义是交通需求数量大，当 前特大城市的交通需求量绝不是2 0 世纪早期城市规模所能比。可以估算一下， 不妨取当前特大城市的人均日出行次数为3 次日，那么一个千万人口的特大城 市，它每日的出行需求量将会达到3 0 0 0 多万人次。若这些出行中有5 0 的人用 机动车出行，那么需要5 0 0 万车次的小汽车运行，或7 5 万车次的普通公交车运 行。其二层含义是交通需求增长所造成的影响大，主要体现在交通需求分布的 不合理性，这种分布的不均匀造成了城市部分区域的交通需求过于集中，导致 这些区域的交通过度拥挤，从而影响整个城市的交通通畅程度。 当今世界经济的飞速发展，控制城市规模的扩大已很难做到，城市交通需 求量不断增加已不可避免。退一步说，即使城市规模可控，当前世界各大城市 的交通拥挤也表明，现在的城市交通需求已经大大超出了城市交通的容纳程度。 因此，从改善城市交通需求分布的合理性上来考虑交通问题的解决方案是一种 值得去研究的课题。 研究交通需求的生成机制，很自然就能联系到另外一个概念一一土地利用。 正如许多专家和学者所认同的，城市土地利用是城市交通需求的根源，二者的 关系是相互的、共生的。土地利用的形态、结构和强度决定了城市交通需求的 大小，交通方式的选择；同时，城市交通能引导土地利用的变化，不同的交通 模式将会影响土地利用的状况。因此，要使得交通需求的分布合理化，则必须 让土地利用在现有交通条件下的分布更加合理化。 在我国，城市土地利用与城市交通是分属不同部门进行管理和规划的，这 种政府职能上的分离也导致了土地利用规划与交通规划的分离。单纯的土地利 用规划的不足之处主要体现在以下几个方面：( 1 ) 其中缺乏对交通因素的考虑， 相关的规划模型中很少有对交通需求的考虑，反而在很大程度上增加城市的交 通需求( 比如功能分区) ；( 2 ) 传统的土地利用规划模型由于其模型复杂、考虑 因素多，在实际规划中应用较少，严重影响了土地利用规划的科学性：( 3 ) 土 地利用规划在城市发展过程中没有形成较好的反馈机制，不能及时有效根据实 际情况对规划进行科学修改，缺少土地利用与交通的一体化规划方法。 土地利用与交通分离的直接结果使得城市的土地利用规划与交通规划不协 调，造成局部区域的交通需求集中化。传统的城市规划理念中，由雅典宪章 所崇尚的功能分区的土地利用规划的理念，在人口较少、用地密度较小的城市， 可以提高城市的生产效率，且不会产生严重的交通问题。但在当今的城市规划 中已是弊端尽显。首先，功能分区必然会造成城市居民居住地与工作地点的分 离，增加居民的跨区域出行的机会；其次功能分区也增加其他各种城市活动的 空间分离，同样也增加跨区域出行的机会。这些在当今出行需求空前扩大化的 城市中，无疑都会造成城市道路交通拥挤。在这种情况下，混合用地的概念应 运而生，它适应人口多，用地密度大、规模大的城市( 尤其在我国) ，能最大限 度就地吸纳本区域居民的出行，减少跨区活动，增加城市现有交通条件下的交 通容量。同时也产生另外一个问题，那就是，混合用地怎么混合以及混合到什 么程度，这是一个需要与交通互动的问题。 土地利用与交通需求的关系是很明显的，因此为了从深层次上解决日益严 重的城市交通拥挤问题，加强对土地利用与交通关系相关问题的研究，将会是 城市能否真正实现土地利用与交通一体化的关键。 在城市交通规划中，交通需求预测是进行交通规划的前提，它的科学性是 所有后续规划合理性和可靠性的保证。传统的四步骤法是比较经典而且至今也 2 应用很广的规划方法，其包括出行需求预测、交通分布预测、交通方式预测和 交通分配预测。四个步骤紧密联系，有着明显的启承关系。四步骤中传统的出 行需求( 交通生成) 预测方法主要有生成率模型、类别生成率模型、回归分析 模型、类别回归分析模型、土地利用与交通需求相关关系的线性模型“1 1 。 ( 1 ) 生成率模型 模型的基本思想是：从0 一D 调查中，可得出单位用地面积( 单位人口或单 位经济指标等) 交通产生、吸引量，如假定其是稳定的，则根据未来各交通区 的用地面积( 人口数量或经济指标等) 便可进行交通生成预测。 生成率模型是最早的交通生成预测模型，其特点是简单、方便，但由于其 只能考虑单因素，在有多个因素影响交通生成时，会有较大的误差，因此，生 成率模型只可用于较为粗略的交通生成预测。 ( 2 ) 类别生成率模型 类别生成率模型是考虑对交通产生或吸引影响较大的某些因素，由这些因 素组合成不同交通生成率的类别。根据现状调查资料，统计出不同类别单位指 标的交通产生、吸引量，进而进行交通生成预测。 类别生成率模型是目前广为采用的交通生成预测模型，它能考虑多个影响 因素。但影响因素过多、关系复杂时，组合会很多，该模型不适用。另外，由 于各种组合的生成状况需由现状调查资料统计得出，因此，当各影响因素的变 化较大时，现状调查资料如不能获得，此模型也不适用。 ( 3 ) 简单回归分析模型 简单回归分析模型是根据调查资料，建立交通产生或吸引与其主要因素之 间的回归方程，利用所建立的回归方程进行交通生成预测。 简单回归分析模型能考虑交通生成与其影响因素之间较为复杂的关系，影 响因素的变化可较大，但其考虑的影响因素只能是连续变量，而且是定量指标， 对于非定量指标的影响，回归模型则无法考虑。 ( 4 ) 类别回归分析模型 以上交通生成预测的实用模型各有特点，有其一定的适用条件，同时，这 些模型还不能满足各种情况的交通生成预测的需要，因此，又提出了类别回归 分析模型。 在大多数情况下，影响交通生成的因素均是复杂的，既有定量因素，也有 非定量因素，如果考虑非定量影响因素，将它们组合成不同的类别，对各种类 别分别建立交通生成与其他定量影响因素之间的回归方程，则既可考虑定量因 素，也可考虑非定量因素，这即是类别回归分析模型。类别回归分析模型目前 应用得比较多，但其考察的影响因素多，在基础数据不全的情况，预测精度不 高，同时这种预测方法不能体现各个交通小区之间的区别，如用地强度、小区 区位等因素“1 。 3 ( 5 ) 土地利用与交通需求相关关系的统计回归模型刊 该类模型与上述分类模型相似，也是通过回归的方式来确定关系。该模型 确定是交通生成量与城市各类城市用地的关系，以不同种类用地性质的土地面 积为自变量，交通生成量为因变量，以现状调查数据为基础资料，通过数理统计 回归分析出以上各类用地的权重值，继而结合规划年的土地利用，来预测规划年 的小区出行吸引量，从而推算出行生成。 这个基于土地利用的统计回归模型其结果吸引权重对参数的敏感度太小， 各城市或分区之间回归结果差别不明显，模型的部分内容可能还有待进一步研 究。 从以上五类交通生成预测的模型有以下几个特点：1 ) 都是以定性分析入手， 找出影响交通生成量的因素，然后建立因素与交通生成量之间的关系。2 ) 以上 五类模型中，前两类模型是简单把现状的指标量直接用在未来年，不能反映时 间的变化，预测精度不高。3 ) 后三种预测方法，其采用了线性回归模型，回归 确定影响因素与交通生成量之间的线性关系，这种关系相对时间稳定程度要高， 所以其预测精度较高。但影响因素和交通生成量之间的关系很复杂，并不是完 全的线性关系，而且很难用表达式表达清楚。因此，这种先确定二者关系再进 行预测的方法的预测精度更高，但需要寻找更为合适的，精确的菲线性关系表 达式。 这方面的研究主要立足土地利用与交通关系，基于土地利用的交通需求预 测反映了土地利用是交通需求的根源；用地结构的优化方法则是体现了交通对 用地结构的调整。 土地利用与交通的直接关系是交通需求，这也需要在规划方法上体现土地 利用的作用。基于土地利用的交通需求预测正是从土地利用的角度去寻找土地 利用与出行需求的直接关系，从而在预测的一开始就把交通与土地利用紧密相 连。 当前，在土地利用和交通关系的定量研究中，基于土地利用的交通需求预 测是一个热点问题。出行需求预测是城市交通规划中宏观控制因素，它的精度 和可靠性直接关系到后续其它交通规划的可信度。传统模型都不是直接由土地 利用得到出行需求，无疑降低了模型的精度和预测周期。因此，本论文尝试结 合土地利用对交通需求进行综合分析，建立各类用地的出行生成大小与其影响 因素之间的关系，从而预测未来年出行生成量。其意义可体现三点：( 1 ) 该方 法思路简洁，使用成型神经网络软件，预测周期短，可大大增加其应用性：( 2 ) 该方法所得出的结果可留作后续区域规划使用，如交通影响评价、交通改善设 计等，增加规划方法评价与修改的科学性。( 3 ) 这是基于土地利用交通需求预 测方法研究的一种尝试，为后续研究者提供参考。 城市用地结构的优化其主要作用有两点，( 1 ) 尝试解决混合用地混合到什 4 么程度的问题，( 2 ) 对反映交通对土地利用的反馈作用。提出混合用地的概念， 但混合用地在实际的土地利用规划中难以融合，原因之一是没有合适的混合用 地的模型。基于区间居民出行最小的用地结构优化模型，从交通的角度建立混 合用地的模型，从模型中得出城市各部分混合用地的比例，使得混合用地得以 实现。在实际的土地利用规划完成后，需要对土地利用规划进行修正，用地结 构的优化模型可以对规划的用地结构根据现实状况进行修正，使得规划得以连 续，从而更加科学。 1 2 城市土地利用与交通的关系研究现状 1 2 1 国外概况 ( 1 ) 土地利用与交通的理论研究概况 国外早期的土地利用与交通的关系研究主要是在城市规划领域，将交通作 为一种额外因素考虑在土地利用规划之中，这期间主要形成了集中重要的理论： 1 ) 古典经济学派的区位经济理论”。”。主要是运用经济领域的分析方法来 研究理想市场模式下的经济活动区位选择和地域空间的分布特征。从这个角度 形成了早期的几个重要的区位理论，有农业区位论、工业区位论和市场区位论 等。 农业区位论是由T h u n e n l 8 2 6 年提出的，从运费最少，利润最大化的角度去 构建以城市中心区位核心的同心圆模式，但该模式并非是以农业为支撑，重点 阐明了农业队土地利用区位的影响。这些理论中，对交通对城市区位的影响给 与了考虑和研究，成为现今研究交通和土地利用关系的基础理论。 工业区位论是由韦伯( W e b e r ) 1 9 2 9 年提出的，在以工业经济为支撑的城市 中，影响工业经济的主要因素是工业成本，而工业成本重要的一部份是运费、 工资和集聚效应。因此，在城市工业的区位分析中，交通就成为一个重要的因 素，交通因素直接影响着运费和集聚，因此交通对工业区位的布局有着直接的 影响。 市场区位论是由泰勒C h r i s a t l l e r 和L o s c h 提出的，认为城市市场区和中 心区地形成是受很多因素制约，而商业中心分布、居住、工作岗位、服务与交 通系统之间有着紧密地关系，因此交通系统是影响市场区和中心区体系形成的 一个重要影响因素 2 ) 城市地域空间结构理论1 ”。这类理论所考虑的是人类的行为对城市空 间结构发展的作用，而交通出行作为人活动的重要部分，其对城市结构的影响 也起着很重要的作用，一定程度上体现了交通引导土地利用形态变化的含义。 伯吉斯( B u r g e s s ，1 9 2 5 ) 在城市同心圆结构理论中认为交通是影响城市区 域的重要因素，交通条件的好坏能直接影响该区域功能。城市中心商业区的交 通条件最好，能够形成城市的中心，集中着城市的主要商业。根据与中心城区 的距离的不同，土地的交通条件也不同，形成了不同的用地功能。因此他把城 市地域空间划分为5 个同心圆模式。 霍伊特( H o y t ，1 9 3 9 ) 在B u r g e s s 的基础上提出了扇形城市用地形态的理 论，提出一种中心城区+ 放射性交通干线的城市用地形态模式，这种规划的思想 在现今的城市规划也可以找到。 另外一种空间结构理论是1 9 4 5 年，哈里斯( H a r r i S ) 和乌尔曼( U l m a n ) 提 出的城市多核心理论模式。认为城市核心的分化和城市地域的分异是在区位、 可达性、集聚、分异和地价等因素综合作用下形成的，再加上历史因素影响和 局部地区的特殊性，使城市地域形成了多极核心。这种多级核心理论也是目前 组团模式、卫星城等多中心发展模式的基础理论。 3 ) 城市土地价值理论哺1 ”。城市土地价值理论是由阿朗索( A l o n s o ) 1 9 6 4 提出的，核心思想是土地的价值体现在土地的区位上，而土地的可达性决定该 土地的区位重要性。因此该理论认为，城市中心区作为城市可达性最好的区域， 土地利用的价值应该也是最高的。 现代国外对交通与土地利用关系的研究主要是随着汽车产业的发展，使得 城市的交通问题成为城市急需解决的问题之一，城市的土地利用对交通方式的 选择和交通需求的布局的影响来考察二者关系的。 6 0 年代，许多研究者开始对土地利用的研究感兴趣，并受到由威尔逊 ( W i i s o n ，1 9 6 7 ) 利用最大熵理论所建立的相互关系模型激励。威尔逊是把信 息熵的概念用于研究土地使用和交通相互关系的开创者。劳瑞模型、 G o r i n L o w r y 模型等其他形式的变种及威尔逊的最大熵模型都是聚集型的，即 土地使用和交通与人的阶层有关，而不是与人的个体有关。在7 0 年代，个体行 为模型，常称为非聚集模型，在交通需求分析上使用得更加普遍，特别是在表 达交通模式的选择上( R i c h a r d s 和B e n A k i v a ，1 9 7 5 ) ，其最普遍的形式是分对 数模型。这一模型是L u c e ( 1 9 5 9 ) 用选择心理理论来表述的，并形成一个由 M c F a d d e n ( 1 9 7 3 ，1 9 7 6 ) 的微观经济选择理论模型。在区位模型中，引入了活 动行为效用最大的概念。I s o b e 和H a y a s h i ( 1 9 8 3 ) ，I s o b e ( 1 9 8 4 ) 在土地使用 模型中使用了随机效用理论。1 9 8 4 年，M o r i s u g i 和Z w a s a 采用最大熵效用理论 而定量地解释了消费行为平衡，模型的主要目标是利用最大自然方法估计效用 函数吲。 1 9 7 1 年美国交通部提出了“交通发展和土地发展”的研究课题，揭开了土 地利用和交通综合研究的序幕，而且已经有越来越多的学者发生极大兴趣于研 究土地利用和交通之间的相互关系。如：研究新开设一条公交设施对土地使用 及其价格的影响；或是寻求利用交通设施促进城市的发展；或是寻求避免交通 工具对环境的不良影响；或者研究局部土地利用给周围交通和环境带来的影响 等。近几年，已作了大量的这种影响研究和比较研究。这些比较涉及费拉特尔 菲、旧金山、蒙特利尔、多伦多、华盛顿、阿特兰大及其它的城市。K n i g h t ， 6 T r g g g ( 1 9 7 7 ) 专门研究了交通对土地使用影响的因素有：土地可得性，土地连 片的难易程度，区域的社会和物理特征、经济条件、通信支持及土地使用政策 等。N i t h i n ( 1 9 7 9 ) 已经指出影响交通行为的土地利用方面的四个因素：规模 ( 人口、职工和住房的规模) 、密度、设计( 街道空地发布、商业服务设施的可 达想) 、布局( 土地利用结构、职员动力平衡、城市结构、中心的布局及特性， 沿交通走廊区域的居民和雇员) 。”。 德拉巴拉( d el aB a r r a ，1 9 8 9 ) 在他的综合土地利用与交通建模一书中， 概述了建立综合的土地利用与交通模型的理论。他首先总结、比较了阿朗索、 温戈、胡佛及其他经济学家的模型，而后提出了自己的模型，该模型考虑到了 土地利用与交通系统的互动共生的关系，通过相互的影响和反馈关系来表现土 地利用的变化如何影响相关的交通系统的变化，及交通系的变化如何改变通达 性，和对未来年土地利用决策的变化”3 。 同时也有人研究了什么样的土地利用模式适合公共交通的发展模式。 P u s h k a r e v 和Z u p a n 考察了何种发展方式能与固定轨道的公共交通相协调，即确 定何种用地规模和强度适合发展公交。他们的结论是，当人口密度为l 英亩7 栋住宅时，公交的实用性低：丽一旦密度超过这个数值，公共交通的利用率将 会大幅度上升，当密度达到l 英亩6 0 栋住宅以上时，一半的出行将以公共交通 方式出行”1 。这个研究是对土地利用与交通方式次重要的量化，对欧洲发达 国家而言，他们的低密度发展模式很难支撑公共交通的发展，但对于我国这样 一个人口多密度大的国家，公交优先将是一种非常科学的发展方式。 ( 2 ) 土地利用与交通的模型研究概况 土地利用与交通关系的研究实际上是为理论建模作准备，最终的关系需要 量化然后应用到实际的规划中去。国外在土地利用与交通的关系模型的定量研 究中有许多卓越的成果。 比较著名的模型有劳瑞L o w r y ( 1 9 6 4 ) 重力模型、改进的劳瑞模型G a r i n ( 1 9 6 6 ) 、威尔逊( W i l l s o n ，1 9 6 4 ) 的重力模型的熵最大模型。劳瑞模型涉及 影响一个区域的，包括人口、经济增长( 或衰退) 、居民、工作岗位、服务的区 位及交通供应等因素的变化。但它们在应用上受到了很大的限制。这是因为包 含长的时间期( 未来2 0 年) 变量及预测的不确定性，以及影响土地使用发展因 素特别多，预测特别困难和复杂。威尔逊的熵最大化模型的含义可演化为城市 交通出行总费用，或总距离最省”1 ”。 以上这些模型基本上都是属于集计模型，它是从整体将对象地区或群体划 分成若干小区或群体等特定的集合体，然后以这些小区或群体为基本单位来讨 论问题。但人们逐渐发现这种集计模型存在很大的缺陷，比如在方式划分、交 通分配以及预测所需大量数据过程中。后来人们开始渐渐考虑个体行为，以个 体行为为单位来进行讨论问题。而个体行为依据的原则是效用最大化，所以也 7 因此出现许多新的模型。有关考虑聚集经济因素的模型有w i l l s o n ( 1 9 8 1 ) 模 型。A 1 l e n 和S o n g l i e r ( 1 9 8 1 ) 提出了一个模拟随机二维系统。F u j i t a 和O g a w a ( 1 9 8 2 ) 模型中，借用了物理场的概念，将聚集经济通过一个区位势函数来表 达，它们类似于空间相互作用模型中的可达性量度。P r a s t o c a ( 1 9 8 6 ) 模型中， 在目标函数中引入了聚集势的函数，并给出了估计方法”1 ”。 1 2 2 国内概况 国内关于土地利用与交通关系的研究主要是在引进国外理论和模型的基础 上结合我国的国情进行思索，得出可应用于我国实际规划的理论和模型。 ( 1 ) 城市土地利用与交通系统的相互关系研究 城市土地利用与交通的关系一直以来在我国并没有被重视，中国的城市的 发展比国外要慢，一直都是以城市交通设施建设来满足交通需求的，没有考虑 土地利用的发展，但近几年随着中国经济的发展，城市的规模迅速壮大，交通 闯题已经成了老、大、难问题，土地利用与交通的关系得到重视。研究者们从 不同的角度给予了具体论述。认为两者之间存在一种相互联系、相互制约的循环 作用与相互反馈的共生性关系。土地利用决定了城市的交通模式，比如居民出 行方式，交通量的大小及分布等。而交通又是一个引导城市用地形态发展的重 要因素，它能诱导城市用地形态的变化。城市交通系统的实际运行水平影响城 市土地利用，有些学者从城市居民出行角度，以广州、南京等城市为例研究了居 民出行与土地利用之间的关系，并建立了居民出行与土地利用之间的多元回归 模型。研究结果表明，城市居民出行与土地利用之间存在相互作用关系，居民出 行空间分布很大程度上反映了城市土地利用格局与空间分布特征，并从居民出 行角度对未来城市交通发展与土地利用布局提出了建议。同时国内目前对交通 影响分析( T r a f f i CI m p a c tA n a l y s iS ) 的应用正在加快，许多大城市已经立法 规定城市的重大建设项目的建设都需要进行交通影响评价。1 9 9 6 年全国城市规 划学术年会上代表们明确提出要做好土地开发、大型建筑对交通影响的分析， 并将其纳入土地使用、修建管理的审批之中。研究者论述了城市土地开发中进 行交通影响分析的必要性和重要性，详细阐明了交通影响评价政策的基本思想 【l 卜1 2 【1 7 】 o ( 2 ) 城市土地利用模式与城市交通系统空间布局关系研究 这部分的研究主要是针对城市用地形态的变化与交通系统的模式来研究 的。国内目前研究比较多的是轴向城市、团状城市和组团式城市，从对这些用 地形念的研究来建立合理的城市交通模式，比如轨道交通模式、大运量地面客 运交通模式( B R T 系统) 。 土地利用模式可分为两种类型“。3 。一类是低密度分散模式，一类是高密度 集中模式。低密度分散模式是指城市土地利用用途单一、开发密度低、城市布 局分散的一种土地利用模式。高密度集中模式是指城市土地利用高度综合化、 g 多元化，土地利用密度高，城市布局集中的土地利用模式。一般而言，低密度 分散模式适合于自由交通发展模式，高密度集中模式适合公共交通发展模式。 应用到我国大城市城市发展模式的选择当中，许多学者从各个方面论证了我国 作为一个人口多，土地利用密度高，城市以高密度集中为主的国家，发展以公 共交通为主模式的重要性。 在城市模式的选择中目前讨论比较多的应属T O D ( T r a n s i tO r i e n t e d D e v e l o p m e n t ) 模式了，它实际上是一种土地利用与交通相结合的一种发展模式 T O D 模式虽然现在是讨论比较热的话题，但T O D 真正含义的解读仍然是一个值得 讨论的问题。T O D 是一种模式，同样T O D 也是一种方法，简而言之就是以交通发 展来引导城市发展的一种方法。如以交通建设来引导城市土地开发利用的发展， 如北京的轻轨1 3 号线，北京市以1 3 号线的建设引导居民外迁到北京回龙观和 天通苑“”，从而带动该地区的发展就是T O D 模式的一种很好的体现。同样香港 的公共交通发展也是T O D 模式的一种体现，他们都是以交通的建设来带动周边 土地的开发利用乃至城市的发展。在我国T O O 模式的研究中，主要包含了以下 几个核心问题：1 ) 抓住T O D 模式的实质，在规划中务实T O D 方法；2 ) T O D 模式 是一个系统工程，需要有一个系统的规划方案，也需要有一个系统的实施方案， 因此要加强规划方案和实施方案的研究；3 ) T O D 模式提倡公共交通，合理规划 围绕公共交通的土地开发，使得公共交通得到充分利用，在这一点可以借鉴国 内外的城市开发成功案例；4 ) 从政策和技术上合理规划公共交通，增加公共交 通的优势；5 ) 制定相关宏观政策辅助调整城市的交通方式结构，从而引导城市 土地利用；6 ) 引入市场机制，在政府宏观控制的基础上，以市场来调节用地和 公共交通建设及运营的关系，保证公共交通的可持续发展。 在土地的空间模式的讨论中，组团模式的讨论比较多，也是适合我国很多 城市的发展模式。有些学者研究了基于组团模式的土地利用与交通的组合模型， 在城市交通供应模式中，实现由时间效率向时间距离综合效率目标的转化“”。一 同时在组团模式的研究中提出了以下几个需要注意的问题：1 ) 保证中心组团的 优势地位的前提下，充分发展各外围组团；2 ) 各组团内部注重土地的混合利用， 减少居民的组团间出行；3 ) 各组团间要有良好的交通走廊，尤其是中心组团与 其他组团之间要有通畅的交通走廊，这不仅可以保证中心组团的地位，也可以 带动走廊两边的经济发展，从而促进各组团的可持续发展；4 ) 合理规划和协调 公共交通与组团空间模式的关系。 T O D 模式和组团模式是两种不同角度的城市发展模式的概括，前者是从交 通的角度，后者是从用地形态的角度，但二者可以相互配合，协调。T O D 模式 是实现组团模式的一种很好的手段，成功的组团模式需要T O O 思想的支持；反 之，组团模式为T O D 模式的应用创造了条件，其走廊式的交通通道适合T O D 模 式的实现。 9 ( 3 ) 土地利用规划与交通规划协调研究 一直以来，传统的城市规划方法中，土地利用规划和交通规划是分开的。 二者分属不同的职能部门去开展，互相之间只是简单共享一些原则性的信息。 土地利用规划和交通规划存在的争论是二者在规划中的先后关系，早期城市规 划常采用先土地利用规划方案，但随着经济的发展，规划赶不上交通变化的情 况明显突显