（交通运输规划与管理专业论文）城市交通与土地利用互动模型研究.pdf

摘要 随着我国城市经济的迅速发展和城市化进程步伐的加快，城市交通问题日益 严峻。土地利用是城市交通问题产生的根源，探究城市交通和土地利用之间的互 动关系，对解决城市交通问题以及城市的可持续发展有着重要的意义。 本文一方面分析了现有交通需求预测模型的局限与不足，尤其是出行生成和 出行分布两个模块之间相互割裂，尝试将交通可达性和土地利用混合率两个指标 引入交通需求模型中去，建立了基于区域土地利用的反馈交通需求模型，加强各 步骤之间的联系，并初步给出了一个更加合理的交通可达性的理论计算公式。 另一方面，本文以瓶颈路段为基础，首先建立了路段交通量与小区土地利用 的基本关系；然后通过敏感性分析，得到路段交通量的变动对相关小区土地利用 密度的变动的反应程度，并给出了敏感性系数；然后在此基础上通过对城市小区 土地利用与交通关系测算方法的探讨，进而建立了最大强度增量约束模型。最后 通过瓶颈路段和约束模型的限制，测算小区是否达到开发的最大强度，如达到上 限，则需采取相应的控制措施，如没有达到上限，本文给出了土地开发余量模型。 关键词：交通可达性；区域土地利用；瓶颈路段；敏感性分析；土地开发余量模 型 a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a ne c o n o m ya n dt h eq u i c ks t e po fu r b a n i z a t i o ni n o u rc o u n t r y ，t h eu r b a nt r a f f i cp r o b l e mb e c o m e sm o r ea n dm o r es e r i o u s t h eu r b a n t r a f f i cp r o b l e mc o m e so ft h eu r b a nl a n du s e e x p l o r i n gt h ei n t e r a c tr e l a t i o n s h i p b e t w e e nu r b a nt r a f f i c a n du r b a nl a n du s ea n dt h e ne s t a b l i s h i n g t h ei n t e r a c t m e c h a n i s m ，w h i c hh a v ei m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei ns o l v i n gt h eu r b a nt r a f f i cp r o b l e m a n dp r o m o t i n gc i t ys u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o nt h eo n eh a n dt h ep a p e ra n a l y z el i m i t a t i o n sa n ds h o r t c o m i n g so fh ec u r r e n t t r a f j c i cd e m a n df o r e c a s t i n gm o d e l ，e s p e c i a l l yt h es e p a r a t i o n b e t w e e nt h et r i p g e n e r a t i o n a n dt r i pd i s t r i b u t i o nm o d u l e s ，t r y t oi n t r o d u c et w oi n d e xt r a n s p o r t a c c e s s i b i l i t ya n dm i x r a t eo fl a n du s ei n t ot r a f f i cd e m a n df o r e c a s t i n gm o d e l ，e s t a b l i s h f e e d b a c kt r a f j f i cd e m a n dm o d e lb a s e do nr e g i o n a ll a n du s e t h en e wt r a f f i cd e m a n d m o d e ls t r e n g t h e n st h el i n k sb e t w e e nt h es t e p sa n dt h ep a p e ri n i t i a l l yg i v e sam o r e r e a s o n a b l et r a n s p o r ta c c e s s i b i l i t yo ft h et h e o r e t i c a lf o r m u l a 0 nt h eo t h e rh a n d ，t h ep a p e rb a s e do nb o t t l e n e c ks e c t i o n sf i r s te s t a b l i s h e st h eb a s i c r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et r a f f i c s e c t i o n sa n dr e s i d e n t i a ll a n du s e ，a n dt h e nb y s e n s i t i v i t ya n a l y s i sg e tt h ed e g r e eo fr e s p o n s et r a f f i cv o l u m eo fr o a ds e c t i o nc h a n g i n g r e l a t e dt or e g i o n a ll a n du s ed e n s i t yc h a n g i n ga n dg i v es e n s i t i v i t yc o e f f i c i e n t o nt h i s b a s i s t h e nd i s c u s s i n gm e t h o do fc a l c u l a t i o nb e t w e e nt h ec i t yd i s t r i c tl a n du s ea n d t r a n s p o r t a t i o nr e l a t i o n s h i p ，e s t a b l i s ht h em a x i m u mi n t e n s i t yo fi n c r e m e n t a lc o n s t r a i n t m o d e l f i n a l l y , b ym e a n so f t h eb o t t l e n e c ks e c t i o na n dt h ec o n s t r a i n tm o d e l r e s t r i c t i o n s ，e s t i m a t e sw h e t h e rt h ed i s t r i c tt ot h em a x i m u mi n t e n s i t yo fd e v e l o p m e n t ， i fr e a c h i n gt h el i m i t ，y o un e e dt ot a k ea p p r o p r i a t ec o n t r o lm e a s u r e s ，i fn o tt ol i m i t ， t h i sp a p e ri n t r o d u c et h el a n dr e s i d u a ld e v e l o p m e n tm o d e l k e y w o r d s ：t r a n s p o r ta c c e s s i b i l i t y ；r e g i o n a l l a n du s e ；b o t t l e n e c ks e c t i o n s ； s e n s i t i v i t ya n a l y s i s ；l a n dr e s i d u a ld e v e l o p m e n tm o d e l i i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本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和 汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到中 国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密町。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名：争f 建彬j 日期：叩届年月沙日 新签名缪例日期：加年易月2 ，日 i 1 1 研究背景 第一章绪论 近年来，随着城市的扩张和进程的日益加快，城市机动化程度快速提高，城 市交通需求的快速增长速度己远远超过交通基础设施供应的速度，两者之间的矛 盾日益加剧。交通问题已经成为城市发展中的一大难点问题，于是人们开始逐步 探究城市交通问题的根源一一土地利用。 城市交通与土地利用之间存在复杂的互动关系，上世纪2 0 年代以来，交通学 者和城市规划学者讨论和研究了这一课题。全面了解城市交通与土地利用之间的 互动关系，提高两者之间的协调程度，是促进城市布局和交通可持续发展的基础 保证。 长期以来，我国城市交通规划思路只是“就交通论交通”，没能与用地布局规 划进行互动，与城市开发步调不协调，致使城市交通规划与用地规划形成相对独 立的两个体系，从而形成了各自为政的混乱局面。只从建设的角度来看，城市交 通和土地利用的不协调的现象随处可见，道路设施的兴建与周边用地性质不相协 调，形成了城市交通与用地的无头绪发展，从而产生不合理的派生交通量的出现 与环境问题。而从管理的角度来看，现有政策很少体现城市交通与土地利用的互 动关系。 城市交通与土地利用之间复杂的关系体现在以下两个方面，一方面土地利用 是产生交通流量的决定因素，它决定城市交通的发生、吸引、分布以及方式选择， 从宏观上规定了城市交通需求的模式；另一方面交通设施决定了各个区域的可达 性，而交通可达性决定了土地利用结构及形态布局。城市交通与土地利用与的互 动关系是现阶段研究的一个难点和热点问题，城市交通问题的解决有赖于土地利 用与交通之间的反馈研究。研究土地利用与城市交通系统之间的关联，寻求其内 在的变化规律，遵循互动反馈原理，建立两者之间的互动发聩模型，通过优化城 市交通和土地利用的建设进程，利用有限的城市土地资源更好的满足城市快速发 展的需要，从根本上解决城市交通闯题，促进城市交通的可持续发展【l 】【2 】【3 】。 正是基于上述背景下，本文力求总结城市交通与土地利用的互动理论，从多 个角度研究城市交通和土地利用的互动原理，初步建立两者之间互动模型，加强 两者之间的互动反馈，完善了现有理论的局限与不足。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 1 ) 土地利用和交通相互关系的研究 区位理论是土地利用和交通相互关系的理论基础。这方面的研究始于1 9 世纪， 最初的研究者为v o nt h u n e n ( 18 2 6 ) ，c h r i s t a l l e r ( 1 9 3 3 ) 进一步研究了交通在土地利 用区位中的重要性。 w e b e r ( 1 9 2 9 ) 的工业区位理论【4 】是区位理论最重要的研究成果。l o s c h ( 1 9 3 9 ) 进行了全面关系的研究包括四个因素：居住、工作岗位、服务和交通系统。h i l l 在1 9 6 5 年首次开发了土地利用模型，并在美国得到了广泛使用。 g u r e m b u r g 阐述了交通系统( 或交通技术) 是城市发展方向的决定因素，其 影响城市结构和城市布局。n i t h i n ( 1 9 7 9 ) 指出，影响交通行为的土地利用的四个因 素包括：规模、密度、设计、布局【5 】【6 】。 6 0 年代，英国入受到由威尔逊( w i l 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【7 儿8 】对土地利用发生了空前的兴趣。威尔逊首次把信息熵的概念用 于研究土地利用和交通相互关系研究中。 i s o b e 和h a y a s h i ( 1 9 8 3 ) 将随机效用理论应用到土地利用模型中。1 9 8 4 年， m o r i s u g i 和z w a s a 定量地解释了消费行为借助最大熵效用理论的帮助，最大自然方 法估计效用函数是模型的主要利用方法。 2 ) 土地利用和城市交通相互关系模型 从上世纪5 0 年代以后，预测土地利用的变化情况就已经开始借助土地利用模 型。但在当时，唯一不足的是做交通规划时忽略了土地利用这个影响因素，土地 利用不起决定作用。6 0 年代以后的互动关系模型模型开始借助计算机的强大的计 算能力与速度。城市土地利用和交通相互关系的基础就是劳瑞模型，这个模型涉 及一个区域的诸多因素，包括人1 5 1 数量、经济增长( 或衰退) 速度、居民数量、工 作岗位数量、区域位置及交通设施等，而且它们在应用上受到了某些变量及预测 的不确定性的影响，又因为影响土地利用的因素很多，而且一些因素无法定量的 描述，所以预测特别困难和复杂。基于上述的原因，这些模型的预测精度受到人 们的质疑，也大大减少了它们在规划中的重要性( l e e ，1 9 7 3 ) 。 从7 0 年代开始，人们逐步认识并采用传统的四步骤( 出行生成、出行分布、方 式选择和交通分配) 方法，但是没有认识到交通和土地利用之间的互动关系，没有 考虑到两者中的一方变化会对另。方产生促进( 或者抑制) 的作用( w g t c o n s u l t ， 1 9 7 7 ) ；或者解决交通问题只考虑交通设施的改善，而不考虑土地利用的影响。因 此，这一类模型往往缺乏预测的精度。 g a r i n ( 1 9 6 6 ) 对劳瑞模型的进行了一个重要改进。g a r i n 把相互作用的子模型 ( 包括重力模型公式) 作为一个整体，在每一次迭代过程中，所包括的子模型分配 所有的道路交通设施。g a r i n 为了简化了模型的描述，用矩阵标识整个模型，。 威尔逊( w i l l s o n ，1 9 6 4 ) 首次将优化概念引入两者关系研究中，由此构造了重 力模型式的熵最大模型。在该模型中，熵最大的具体含义就演化为交通出行者的 出行总费用最少或出行总距离最小。 7 0 、8 0 年代，许多城市经济学者提出了交通方式选择的个人行为理论。他们 认为交通行为是个人行为，个人的会根据自身的感受( 时间或者费用) 去选择交 通工具，个人交通行为选择的依据是“效用最大”。 交通出行行为，除了包括个人选择、效用两个方面以外，还与城市区位有关， 看该区域的经济活动是否有吸引力。 1 2 2 国内研究现状 国内对城市交通与土地利用关系的研究起步较晚，学者n 2 0 世纪8 0 年代中后 期才开始逐渐重视这一问题。1 9 8 7 年底，中科院交通研所承担的国家“七五”重 点科技攻关项目大城市综合交通体系规划模式研究，城市用地与交通发展关系 首次被全面研究，提出了城市土地利用强度与交通需求之间动态关系的定量分析 方法，从此相关研究得到进一步发展。范炳全等( 1 9 9 3 ) 系统地阐述了城市土地利 用和交通综合规划理论和模型研究的进展，并指出这一研究的基本点是城市土地 利用和交通相互关系，它们之间构成了一个动态的反馈系统【9 】。杨吾扬( 1 9 9 4 ) 应用 了中心地方论的原理与方法，对北京市大城市区零售商业和服务业的形成机制， 空间结构与合理预测进行了讨论【l0 1 。李泳( 1 9 9 8 ) 指出了城市交通实质上是土地利 用的函数。为使城市建立高效舍理的交通系统，交通规划应重视土地利用结构与 交通的相互联系，将交通预测模型与土地利用模型结合起来【1 1 1 。王殿海( 1 9 9 5 ) 在 其博士学位论文中讨论了土地利用与交通的互约关系，进一步研究了利用路段交 通量推算o d 的理论和方法，并提出以此方法为基础研究土地利用与交通互约关 系的思想和基本模型【1 2 】。张高军( 1 9 9 8 ) 在其硕士学位论文中指出，土地利用和交 通是城市系统中的两个子系统，且两者密不可分，土地利用是交通产生的源，而 交通则是土地利用活动的支持和依托，该文研究土地利用与交通需求的相互关系 的理论，旨在建立高层次的交通需求土地利用模型、提高交通需求预测的精度等 【1 3 】 o 进入2 1 世纪以来，城市交通问题非但没有缓和的迹象反而有进一步加剧的趋 势，理论界与规划界的共识就是寻求交通与土地利用相互关系的重要性。以东南 大学王炜教授为代表的交通工程领域学者，对相关关系展开了一系列研究包括： 城市人口、土地利用与交通模式。曲大义、王炜等( 2 0 0 0 ) 以可持续发展作为出发 点，把土地利用与交通作为一个整体联系起来，从宏观角度把握土地利用与交通 的相互作用，及其互动关系对城市可持续发展的影响；其次，在以往的城市规划 中，城市土地利用放在首位，交通规划是从属于土地规划的，随着土地利用开发 强度的变化，交通设施改善一味的满足其需求增长，这种单一解决问题的思想必 然导致城市交通的从属位置；文章提出了土地利用作为制约因素，应在规划中加 以考虑。曲大义( 2 0 0 3 ) 在随后的博士学位论文中，对上述问题进行了深入研究。 过秀成( 2 0 0 1 ) 在其博士学位论文中，在基于与城市总体规划协调性的角度出发，提 出了地利用与交通系统相互关系三层次分析模型【l4 1 。杨明、王炜等( 2 0 0 2 1 分析 城市土地利用与交通需求之间的相互作用关系，指出传统的交通需求预测方法的 不足之处，建立土地利用与交通生成的相互关系模型，实现由土地利用出行生 成相关因素交通需求的三步式预测方法向土地利用交通需求两步式的过渡 必将大大简化交通规划过程【i5 1 。葛亮、王炜等( 2 0 0 3 ) 针对我国城市布局发展的趋 势，探讨了城市空间布局与城市交通的相关关系，并探讨了对多中心城市空间布 局与城市交通之间关系，从定性及定量两个方面分别对二者的“互动关系进行 了研究【l 引。王炜、陈学武等( 2 0 0 4 ) 出版专著城市交通系统可持续发展理论体系 研究包括城市交通系统发展模式、城市人口一土地利用一交通模式相关关系、 城市交通系统总体容量分析方法、城市交通系统环境容量分析方法、可持续发展 城市交通合理结构分析方法f l 7 1 。 与此同时以中山大学阎小培教授为代表的城市地理领域学者，从另一角度展 开了两者相互关系的研究。阎小培等( 2 0 0 0 ，2 0 0 2 ) 系统研究了广州c b d 的功能 特征与空间结构，包括c b d 范围界定、c b d 功能的总体特征和分区特征、c b d 平 面结构和垂直结构及空间结构的形成机制，并探讨了我国特大城市c b d 功能与结 构演变的一般规律f 1 8 】【”】。毛蒋兴和阎小培( 2 0 0 2 ) 论述了城市交通系统发展对城市 空间格局演化的引导作用：接着应用g i s 和r s 技术分析论证了城市交通系统建设 对土地利用开发的刺激作用；然后应用g i s 技术和多元统计分析方法探讨了城市 交通系统对土地利用价格的影响作用；最后阐明了城市交通系统对广州各类用地 布局的影响【2 0 1 。曹晓曙和阎小培( 2 0 0 3 ) 以东莞为研究案例，分析改革开放以来经 济发达地区交通网络的变化情况，通达性空间格局作为影响经济发展的主要因素， 本身受交通网络的发展影响【2 1 1 。周素红和阎小培( 2 0 0 5 ) 9 广州为背景，结果表明， 在城市形态与交通需求的关系研究中，广州城市二维形态和三维形态与交通需求 的空间分布之间具有一定的耦合性，二者互为一定因果关系，交通方式的转化促 进城市形态的演化，交通需求的总量和布局被城市形态所引导。同时，城市形态 与交通需求产生的原因和相互联系的纽带体现为社会经济活动及其发展【2 2 】- 【2 4 1 。 目前，我国的城市交通拥堵的趋势愈演愈烈，有一系列急需解决的问题，为 实现城市的可持续发展，学者们必须深入研究城市交通与土地利用的互动关系， 以土地利用模式引导对应的交通系统的发展或者以交通模式引导相适应的土地利 4 用模式的发展，实现两者的互动反馈，以现有的资源实现城市交通与土地利用的 可持续发展。 1 。3 研究思路与论文结构 1 3 1 研究思路 本文在研究思路上遵循“w h a t - w h y - h 0 w 式的学科研究的一般演替规律。 本文首先总结了国内外研究进展和经验，从土地利用对交通的影响，以及交通对 土地的影响两方面来阐述二者之间的互动关系。然后在此基础上一方面研究了土 地和交通因素共同作用下的交通需求预测模，通过将交通可达性与土地利用混合 率两个指标添加到模型中去，建立了基于区域土地利用的反馈交通需求模型。另 一方面以瓶颈路段为基础建立了瓶颈路段对小区土地利用的限制模型及土地开发 余量模型。论文研究思路如图1 1 所示。 i 硪兖背景i i ， 1 国内外研究现状| 隘南交通与土地利用互动关系研究 i 基于区域土地利用构 道路通行能力对区域 l 反馈交通需求模型 土地利用的限制模型 圆 图卜1 论文的研究思路 1 3 2 论文的结构 全文共分为5 章，具体如下： ( 1 ) 绪论。阐述了论文的研究背景、国内外研究现状及论文的研究思路。 ( 2 ) 城市交通与土地利用的关系研究。主要从宏观、微观角度及互动影响因 素两个方面，全面分析城市交通与土地利用互动的方向、程度及演化趋势，并据 此提出了协调两者关系的途径，即建立公交导向的土地开发模式和精明增长模式。 ( 3 ) 基于区域土地利用的反馈交通模型。在分析传统“四阶段”交通需求预 测的基础上，将交通可达性与土地利用混合率两个指标添加到模型中去，增强各 步骤之间的内在联系，通过各步骤之间的反馈循环，增强模型的实用性。 ( 4 ) 道路通行能力对区域土地利用的限制模型。通过对瓶颈路段的分析，初 步建立了路段交通量与各小区土地利用密度的关系模型。在对路段交通量敏感性 分析的基础上，研究了路网交通负荷的测定。然后研究路网通行能力中最大流量 最小截量理论，建立了瓶颈路段对小区土地利用的限制模型。 ( 5 ) 结论。研究成果的归纳总结，提出进一步研究的方向。 6 第二章城市交通与土地利用的互动关系研究 2 1 相关概念的界定 2 1 1 城市交通系统 城市交通的含义有多种理解，从供需的角度可分为交通需求和供给两个方面。 其中，交通需求是指社会活动所提出的对交通设施和交通工具的需要，包括人和 物的空间位移两个方面；交通供给是指交通设施及交通工具所提供的交通服务的 数量，包括供给能力以及为交通需求提供的其它相关服务。交通需求和交通供给 互为影响因素，因为有需求才产生供给，而供给的存在的意义就是满足需求【2 纠。 人们在理解上有种偏差，认为发展城市交通就是发展城市道路交通和机动交 通，在物质形态上就表现为片面的为机动车增加道路供给量、采取交通管理手段 增加机动车行驶速度等。 城市交通系统包括城市运输系统、城市道路系统和城市交通管理系统三个方 面内容，如图2 1 所示。城市运输系统、城市道路系统属于交通基础设施，它们 与城市土地利用有直接的关系，也与本文的一个重要研究内容。交通管理系统是 整个交通系统的中枢神经，它保证城市交通系统的正常高效的运转，与现有管理 的政策、法规密切相关，而与城市土地利用没有任何的关联。 图2 - 1 城市交通系统构成 2 1 2 城市土地利用 l 城市土地利用的概念 城市土地指的是用于城市建设和满足相关功能需求的用地，包括生产、生活、 7 交通、游憩等，各种性质的土地利用具有相关性。城市土地包括已经开发完毕的 建筑用地，也包括已列入城市发展规划的土地。土地利用是具有目的性的人类活 动，是交通基础设施建设、经济活动和人口流动在空间范围内的集聚表现。人类 的经济发展的体现就是土地利用，利用土地资源来满足人类特定的需求。以有限 的土地资源最大限度地满足整个社会经济增长的物质和文化需要是土地利用的社 会目标。土地利用的社会效益、经济效益和生态效益达到最佳是最理想的状态。 城市土地利用的主要目标包括对城市的土地进行不同层次的布局及功能的配 置。从内容来看，城市土地利用包括一下几个部分：土地利用规模、土地利用性 质和强度、地利用的结构与比例等。城市土地利用作为一个复杂的概念，其内涵 包括土地利用密度、土地利用结构、人口密度、住宅及工作岗位密度、汽车拥有 量和货物流量等。 2 城市土地利用模式 城市空间扩展的重要标志就是不同性质的城市土地利用的布局和强度，同时 城市服务设施水平、环境质量和用地配置的完善程度评价也是衡量一个城市发展 水平的重要指标。 1 ) 城市土地利用结构 土地利用结构是指在某一区域范围内，各种利用性质的土地的对比关系，以 及它们共同组成的一个格局，或者说是各类用地在城市范围内的搭配关系。城市 土地利用结构合理性的主要指标有：城市土地利用数量结构指标、城市土地利用 空间结构指标、城市土地利用强度指标及城市土地利用潜力指标等。 根据我国建设部批准的城市用地分类与规划建设标准( g b j l 3 7 - - 9 0 ) ，城 市用地分为1 0 大类，4 6 中类和7 3 小类2 6 1 。表2 1 所示为城市用地1 0 大类。 表2 - 1 城市用地分类 代码 rcmwt 用地性质居住用地公共设施工业用地 仓储用地对外交通 用地用地 代码 s ug pe 用地性质道路广场市政公用绿地 特殊用地水域和其 用地设施用地 它用地 下面本文用信息熵表示城市土地利用的结构特征。 假设城市土地利用面积为a ，将其分为n 个职能类型，各类型的面积分别为： a l 、a 2 、a n ，其中： 彳= 4 + 4 + + 4 l = 4 ( 江1 ，2 ，加 计算概率只为： 只= 4 a = 4 4 由概率求和得出罗层= 1 ， 因此得到城市土地利用结构的信息熵公式：h = 一y 层l a p , 公式中，h 为信息熵，并且有：h 0 。 土地利用的均衡程度可以用信息熵的高低去体现，熵值越高，说明城市土地 利用的职能类型越多，混合利用程度越高。 2 ) 城市土地利用强度 土地的利用强度是经济活动在空间上的集聚体现。城市土地利用强度指标一 般而言，城市土地的利用强度可以用城市的平均建筑密度和平均建筑容积率来表 示。各类用地由于其类别不同、用途不同，因此土地的利用强度也有差别。通过 对城镇地籍调查成果统计分析，得到商业金融、住宅、工业仓储、市政、公共建 筑、交通、水域、特殊、农业及其他用地的平均建筑密度和平均建筑容积率，与 城市规划比较来判断城市土地利用强度的合理性。 3 ) 城市土地利用布局模式 城市土地利用布局包括城市的大小和形态、各类用地性质、规模和空间分布， 及其开发建设的密度和强度等。布局模式对城市的交通需求预测的前三阶段起主 导性作用，反之，交通可达性会影响到城市的功能布局即所谓的区位理论。 城市土地利用布局模式可以分为下列几类： ( 1 ) 单中心发展模式 城市的发展以建成区为中心边缘向外同心圆的形式扩展，或沿交通干线( 或 河流) 形成带型结构。在1 9 8 0 年以前我国城市空间的发展模式多属于此类型。当 城市规模比较小时，单中心模式具有适用性。城市紧凑的格局有以下优势，如可 以最大程度的利用土地面积，抑制城市的无序的扩张。对单中心发展模式的交通 而言，因为居住比较集中，有利于发展公共交通。但是当城市规模发展到一定程 度时，则会发生一系列的问题，比如产业布局和人口布局过分集中，产生道路交 通负荷过大，土地价格过高，发展空间狭窄、居住环境恶化等问题。大城市过分 集中所带来的诸多弊端已被许多城市发展历史充分证明了。对于城市交通而言， 过分集中的交通量会使道路停车场的利用受到受限，形成供给不能满足需求的尖 锐矛盾，但是解决出现的交通问题将十分困难。 ( 2 ) 多中心发展模式 伦敦、巴黎等特大城市自上世纪6 0 年代以来就开始应用多中心理论来指导规 划实践，在郊区新建新城区( 或副中心) 来缓解主城区的工作与居住的压力。大 城市的多中心发展模式可以分为两种，种是城市内的多中心模式；另一种是城 市区域的多中心模式。前者作为一个功能区，每个中心的位置都处于城市内部； 后者作为一个单独的城市，构成区域多中心网络结构，其中的节点是由一个大城 9 市和周围多个中小城市形成的。不论是城市内的多中心还是城市区域的多中心， 每个中心必须满足两个条件：一是具有某种功能或同时具有多种功能；二是每个 中心必须具备完善的基础设施，能满足居民的基本生活需要。 ( 3 ) 网络化空间发展模式 信息化、全球化和网络化不仅催生了新的社会经济发展范式，也影响了地域 经济形态，最终使城市和区域空间发展模式发生了根本变化，并呈现出了新的特 征。 首先，随着城市的郊区化，郊区出现新的聚集中心，又称郊区次中心。这些 郊区次中心具有相对综合的功能，并高度专业化，促使城市空间结构向多中心转 化。其次，城市由中心向边缘扩张过程中，区域联系日益密切，区域化程度加强。 这不仅在老的城市中心以外造就了新的城市中心，而且也加强了区域内不同城市 中心之间的全方位联系，使传统的“中心一边缘”关系趋于淡化，单中心聚焦的空 间发展模式不再适应城市发展需要，最终导致城市发展观念和模式的革新。最后， 受网络化经济生产体系影响，城市地域空间组织呈现大范围集中、小范围扩散的 发展趋势，即在大城市地域内从城市中心向城市边缘扩散和再集中；同时在整个 区域范围内，城镇群体化的发展在更大空间尺度上实现集中，形成大的都市区域。 而大都市区域的快速发展，提升了它们在本国和全球经济中的地位。特别是依托 于全球城市发展起来的全球城市区域，成为全球经济、金融、商贸中心和跨国公 司的控制中心，在国家和全球经济发展中具有枢纽作用。 多中心、网络化的空间发展模式也在我国一些特大城市的规划中被强调。如 北京城市总体规划( 2 0 0 4 - - - 2 0 2 0 年) 明确指出，要打破传统的单中心聚焦蔓 延的空间发展模式，北京全市域构建“两轴一两带一多中心”的空间格局：天津市 城市总体规划( 2 0 0 5 - - - 2 0 2 0 年) 确定了“一轴两带三区”的市域空间布局结构， 并明确提出以中心城区和滨海新区核心区为主副中心，建立由主副中心、新城、 中心镇和一般建制镇组成的四级城镇体系：杭州不仅提出了构建市域网络化大都 市，并且组建了“推进杭州市域网络化大都市建设领导小组”，开始了实质上的杭 州市域网络化大都市的建设。 2 2 城市交通与土地利用互动机理 2 2 1 城市交通与土地利用的宏观互动机理 1 城市交通与土地利用的“源流关系 城市社会经济活动需要土地提供场所，各种性质土地分布在城市不同的区域， 交通流的就是因为这种分离而产生的，往来于各类用地之间的人流或物流构成了 复杂的道路交通网络。 l o 城市交通与土地利用之间所产生的互动关系，在宏观上表现为一种“源流 关系，如图2 2 所示。 源 源 源 源 图2 2城市交通与土地利用源流关系简图 “源 和“流 之间相互为对方的影响因素。一方面，城市交通的源头就是 土地利用，不同的土地布局决定城市交通需求及其结构模式；另一方面，城市各 地区的可达性因为交通设施的完善而改变，可达性决定了土地的利用形式。 2 城市交通模式与土地利用模式的相互关系 城市用地与城市交通一体化规划的过程体现了城市的演变，土地利用和城市 交通相互促进、相互制约发生在整个城市演变过程中。两者之间关系协调必然共 同促进城市的发展；反之，两者之间关系不协调抑制城市的发展。 土地利用模式决定城市交通模式 城市交通与土地利用之间的关系是双向的、互动的。特定的城市土地利用模 式会导致某种相应的交通模式，而交通建设带来的可达性提高和外部性利益又引 导着土地利用的方向，体现出二者的高度关联性。对于城市不同的土地利用模式， 在城市交通规划时必须规划与之对应的交通模式。 城市交通类型与土地利用模式密不可分，公共交通的发展适合密集的城市结 构，而小汽车交通的发展适合分散的布局。城市交通基础设施与土地利用形态相 互联系，公共交通方式的运量越大，就越具有内聚力，因此城市就呈紧凑的形态。 ( 1 ) 低密度分散模式 低密度分散模式所具有的特点就是为数不多的土地利用用途，土地利用密度 低，不同性质的土地利用布局分散。低密度土地利用模式的城市通常据有多个中 心区域，居住、上班、购物、上学各自分离，城市边缘向郊区无限蔓延，用地分 散，土地利用效率不高，浪费现有的土地资源。 如果城市采用低密度分散土地利用模式，则该城市单位土地面积产生的交通 需求量很小且分布在该区域的不同位置，因为交通流过于分散不适合公共交通组 织，运量小、自由分散的私人交通适合其发展，即小汽车交通适合低密度分散土 地利用模式。美国大多数城市属于该类型。 ( 2 ) 高密度集中模式 土地利用性质的全面化、多样化，土地利用程度高，城市功能布局集聚的利 用模式就是高密度集中模式。该类城市通常只具有一个具有吸引力的市中心，土 地利用布局非常合理，排除为数不多的购物广场、工厂区域、高档居住小区以外， 土地利用呈现多样性的特点。此类用地模式可以充分利用现有的土地资源，节省 居住地与工作地之间的出行时间，同时节省资源以及防止城市的无限扩张。 高密度集中发展模式的城市其土地利用集约化程度一定很高，土地利用布局 非常合理且集中，这种模式必然导致集中的交通出行或者交通吸引，从而要求与 之适应的交通模式必须具备高效的、大量的运载能力，即公共交通模式。 当前我国城市通常采用这种高密度的发展模式。伴随着城市的高速扩张，城 市用地量需求量与现有土地资源之间的矛盾凸显，对城市土地利用的高效性提出 了严格的要求。 土地利用方式和城市交通模式两者具有复杂的互动关系，见图2 3 。城市交 通模式取决于该城市所采用的土地利用模式，不同的土地利用模式要求有相应的 交通模式的存在；类推城市的交通模式影响城市采用怎样的土地利用模式。 图2 - 3 城市土地利用模式与城市交通的关系 城市交通对城市土地利用的影响 土地利用受交通因素的影响主要体现在，高效的交通系统能影响城市土地利 用布局和性质，使过于集中的城市核心区域能够把过于集中的人口向城市边缘疏 散，核心区域的功能将更加集中，利用规模进一步扩大，土地的利用类型划分更 加清晰。相反的方向，交通系统影响土地利用区域的交通可达性，对于土地价值 的影响不言而喻。新开发的土地利用项目除了影响交通出行和吸引，对于道路运 输网络中的交通的影响同样不可忽视。城市道路交通系统的实际运行的服务水平 对该区域土地利用结构和区域发展速度具有影响，从而与土地的利用布局与性质 1 2 形成一种反馈关系，需重点强调的是城市商业、工业和娱乐文化活动的空间布局 取决于交通可达性，良好的交通可达性将促进该区域的发展，反之亦然【2 ”。 著名的交通规划师k n i g h t 对交通如何影响土地利用进行了专题研究，影响因 素包括以下几个方面：区域土地的交通可达性、不同区域土地连通的难易度、经济 活动的发展水平、相关的土地利用政策等。研究专家n i s s e n 的关注点放在土地使 用方面的影响研究，得出了土地影响交通的因素主要有：土地利用布局、土地开 发密度及土地利用模式( 高密度或者低密度) 。 1 、城市空间布局变化受到交通新技术的影响 伴随世界范围内科技水平的不断进步，从1 9 世纪中期一直到现在，城市主要 交通方式历经5 次重大变化，每次城市空间形态的变化都是与当时起主导作用的 交通方式的特征相适用l z 引。 交通技术的创新都导致新的运输方式的出现，而新的运输方式必然影响土地 利用布局，所以城市每个时期的发展都与当时的交通状况相联系。 ( 1 ) 马拉有轨车时期( 18 3 2 一l8 9 0 ) 一星状形态城市空间的出现 第一条马拉有轨车路线于1 8 3 2 年出现在美国纽约，它的出现使城市人口的出 行范围扩大到有轨车线路的周边，原来集中的城市布局逐步向星状形态转变。 ( 2 ) 有轨电车时期( 1 8 9 沪1 9 2 0 ) 一城市扇形模式的出现 城市空间形态的一次显著变化就出现在有轨电车时期。因为有轨电车的出现， 居民出行速度明显提高，达到不同区域的交通可达性也相应提高，城市外围土地 慢慢进入人们出行的范围当中。城市的发展以有轨车线路为主轴，然后蔓延到周 围，形成了独特的扇形模式。大众交通工具第一次代表的就是有轨电车。 因为运输速度的提高，人们不再一味的考虑居住地与工作区域或者购物区域 的距离，反而是人们开始重视居住地是否便于乘坐有轨电车，于是有轨电车两侧 的住宅建设活跃起来。原有的同心圆的城市结构，沿轨电车线路向外围扩展，城 市布局原有的紧凑形态被打破。 ( 3 ) 市际和郊区铁路发展时期( 1 9 0 0 1 9 3 0 ) 一城市扇形模式的强化 铁路的出现对城市形态的改变更为明显，铁路运输速度的进一步提高，节省 人们的出行时间、出行费用。不同区域之间的交通可达性因铁路的出现而提高， 城市空间布局沿着铁路线路向外围迅速蔓延，城市的扇形结构由于城区和郊区铁 路的出现而被强化。 ( 4 ) 小汽车发展时期( 1 9 3 0 一现在) 一郊区化的加速 影响最大的交通技术革新就是汽车的出现，可以说汽车的出现从根本上改变 了人们的出行方式。l8 8 5 年德国工程师卡尔本茨在曼海姆制成了的一辆汽车， 该车为三轮，采用一台两冲程单缸0 9 马力的汽油机，具备现代汽车的基本特点。 汽车具有原有交通工具无法比拟的优点：灵活性、方便性和舒适性，这是由于这 些优点，使人们摆脱了轨道线路的束缚，可以更加自由的选择居住地和工作地。 随着经济的发展，居住地向郊区蔓延的势头越来越明显，而且一些大型购中心在 郊区附近的出现，城市的发展模式越来越复杂【2 9 】【3 1 1 。 ( 5 ) 高速公路与环路快速发展时期( 1 9 5 0 一现在) 一城市多核心模式的出现 高速公路与环路的快速发展在上世界5 0 年代已经开始，高速公路在很大程度 上提高了远离城区区域的交通可达性。在大多数城市中，电车逐步被汽车所取代， 人们出行采用公共交通的比例不断下滑，汽车成为主要的出行工具。由于汽车的 便利性，人口不在局限在某一个区域居住，而且由于城市中心区域地价昂贵，许 多企业为了自身更好的发展，开始把目光瞄准了郊区。解决城区与外地各条道路 的快速连接，尤其是过路外地车不需要进城区就可以直接转道其他公路这就是修 建环城高速的目的。环路的出现加强了郊区各部分相互间的联系，于是具有良好 交通可达性的区域即快速路与城市交通干线的交点区域，成为城市一个新的经济 发展区域，吸引大量的城市经济活动。 由上述发展历程可以得出，交通技术革新的最显著的反映就是城市的空间形 态的变化过程。在交通技术支持的基础上，城市的空间布局始终遵循同心圆状一 星状一同心圆状的类似年轮的增长方式。交通技术创新和城市空间形态的特殊关 系，人们在这种关系的帮助下再进行城市规划时，寻找到了一个切入点，该切入 点具有重要的、操作性强的特征。预见城市化主轴线的作用力方向是我们控制措 施实施的前提，在交通技术创新的空间扩散规律的引导下，完全可能大致预见其 趋向。建立比较理想的城市发展地域结构和空间格局的工具就是运用宏观调控手 段【3 2 】【3 6 1 。 2 城市交通的发展将引导城市用地结构的变化 城市交通与土地布局之间相互影响、相互作用，居民的生活方式被该城市的 交通模式所制约，而城市的土地形态决定与居民的生活方式。 总结j mt h o m s o n 的观点，地理特征因子、相对的交通可达性、城市开发速 度和动态控制是决定城市结构的四个要素。其中地理特征因子是先天性的，非人 类造成的，而在其余三个要素中，与城市交通条件直接相关的是相对交通可达性 和动态控制。相对交通可达性，通过比较一个区域的交通可达性与另一个区域的 交通可达性得出来的。比方说两个区域其它外部因素都相同，相对可达性高的区 域必然就能比可达性低的区域吸引更多的交通量，这样就形成了新的中心，城市 结构因此而改变。除了地理环境因素影响以外，一个城市的结构在很大程度上是 由相对交通可达性决定的。 城市物质实体的骨架是由道路交通网络所构成的，骨架上的机体是各种不同 性质的用地。由交通技术创新的过程可以看出，城市的发展通常是沿交通线路扩 张的。在交通干线的两侧，聚集了大量的经济活动，城市的活力因交通而释放出 1 4 来，新的用地布局就这样发生了变化。 2 2 2 城市交通与土地利用的微观互动机理 不同的特征量代表不同的含义，城市交通与土地利用的关系需要不同的特征 量去描述，并且任意两个特征量之间所表示的微观机理是大不相同的，比方说， 存在相互促进的正相关关系的是“交通容量”和“容积率”两个特征量，存在制 约的负相关关系的是“土地混合利用程度”和“出行距离”两个特征量，存在一 定程度的依存关系的是“交通容量”与“土地价格”两个特征量。城市交通与土 地利用之间复杂的互动关系是由各特征量之间的微观作用机理共同构成的。 1 交通容量与容积率的互动机理 城市交通与土地利用的互动关系在微观层面的体现有多个方面，其中一个就 是交通容量与容积率的关系，如图2 4 所示。 图2 4 交通容量与容积翠的循环反馈关系 由图2 4 所示可以看出，所有环节都是相互关联的，任意环节的变化都有引 起关系链的变动。无论是商业用地开发还是居住用地开发，都会引起大量的交通 流，致使容积率上升，伴随着交通需求的不断