土地利用与交通系统研究的理论与模型范炳全徐亦文张燕平贺曙光金芬华东工业大学系统科学与系统工程学院上海一统它对土地使用产生重要的影响月叮舀土地利用产生对交通的需求城市的综合交通规划是一项十分复杂的间题而交通系两者之间存在着极为复杂的循环式的动态关系对这一关系进行深人的定性定量研究题在发达国家年的先河已成为我国土地利用和交通综合规划所面临的最基本课从年代初期就开始了城市土地利用和交通相互关系及模型的研究。著名的劳瑞之后动模型的提出可以说开创了土地利用和交通相互关系研究劳瑞模型的基础上对土地利用和交通相互关系的研究把地理又进而溶进了最大嫡理论济的社会的个体行为选择理论和随机效用理论物理的因素和经以及人们行为心理和土地利用一交通相互关系的研究溶为一体使土地利用和交通综合规划的理论研究发展到一个空前的水平并正朝着实用的土地使用和交通综由英国交通与道路研究室带头建立合规划模型和商业化软件发展一个国际交通一土地利用研究组特别从年开始在综合模型的研究方面已经取得了一些值得引起注意的年开发成功并被实际应用于制订发展规划和交通项目的软件成果而于是土地利用和交通系统综合规划的一个典型例子土地使用和交通相互关系的理论研究土地使用和交通相互关系的理论基础之一是表达特定区位结构的区位理论这方面的研究始于”世纪团的土地结构最初研究者为他所研究的是农业社进而研究了交通在土地使用区位中的重要性关于城市功能小区的研究盯盯关于城市扇面发展的模型提出了和认为在土地使用的分布中城市土地使用和交通之间的相互关系包含有很多因素这就是可达性经济规模毗连的土地使用特性公司支付高达性场地地租的能力等互联系的城市土地的价格取决于租金方便程度就是接近度效应的特定结果和提出交通费用和场地租金是相租金取决于土地的区位但最终区位取决于方便程度于是地价取决于接近度接近度是一个可达性问题做了另外一个重要研究他说明了城市社团是对于克服距离摩擦的聚集因此交通系统是城市发展方向的关键一一理论性的区位模型方面最重要的研究是的经济活动区位论及的相互关系的研究“年的工业区位理论的居住和工作岗位服务和交通系统之间开发了土地使用模型并在美国广泛使用揭开自年代开始年美国交通部提出了交通发展和土地发展的研究课题如了土地使用和交通综合研究的序幕而且已经有越来越多的学者对研究土地使用和交通之间的相互关系发生极大兴趣近金山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避免交通工具对环境的不良影响等这些比较研究涉及费位特尔菲或者寻求利用交通设施促进城市的发展最旧年来已作了大量的这种影响研究和比较研究华盛顿阿特兰大及其它的城市研究了交通对土地使用的影响并指出对土地使用影响的因素有蒙特利尔多伦多专门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等已经指出影响交通行为的土地使用四个因素①规模人口雇员和住房的规模②密度非居民分布和居民出行③设计待道空地分布建筑朝向停车站商业和服务场所的可达性④布局土地使用混合性雇员劳动力平衡量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在年代在英国对土地使用发生了空前的兴趣并受到由威尔逊利用最大嫡理论所建立的相互关系模型激励和交通相互关系的开创者威尔逊是把信息嫡的概念用于研究土地使用劳瑞模型的一模型等其它形式的变种及威尔逊的最大滴模型都是聚集型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年代个体行为模型常称为非聚集模型和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一其最普遍的形式是分对数模型这一模型是的微观经和用选择心理理论来表述的并形成了一个由济选择理论模型区位模型中引人了活动行为效用最大的概念在土地使用模型中使用了随机效用理论年和采用最大效用理论而定量地解释了消费行为平衡在土地使用的研究中模型的主要目标是利用最大自然方法估计效用函数日本研究者依据土地使用的区位特性而将土地使用分为三类即规划型土地使用竞争型土地使用和土地使用仅。并在竟争型土地使用中首先引人区位附加值的概念附加值来考虑实际上不同活动对区位的竞争可以通过区位的区位附加值是一个社会的经济的而且是动态的概念前面的理论无法解释就业中心在许多新的散布的城市地区一个城市的中心或子中心能在一个难以描述的地点得以发展的原因就是聚集经济和其它企业的接近和联系中获得了附加的效益即一个企业通过在宏观的规模上聚集经济是这是一类经济的度量由对每个企业说和大量聚集的企业比少量企业聚集所产生的效益高的研究所阐明的一一三、土地使用和交通的交互反馈系统交通需求的根本原因是土地便用由于土地使用上的人必需进行生产生活的形形色色的社会经济活动土地使用强度越高社会经济活动强度越高交通需求就越高一句话土地使用产生了交通需求即交通产生和交通吸引另一方面由于社会经济活动具有毗邻效应和聚集效应交通条件和可达性又促进了土地使用强度的提高这就是交通促进和影响土地使用的反作用它们之间构成了一科循环式的互为反馈的系统图因此土地使用和交通相互关系的基本实质就是一个动态的反馈系统系统的观点理论和方也就必然应该成为土地使用和交通相互关系研究的基本方而无论进行土地使用规划还是进行交通规划都离不开以这种观点理论和方法对土地使用与交通相互关系进行深人研究更不用说要讲行土地使用和交通的综合规划传统的土地使用规划和传统的交通规划往住是两者彼此孤立进行的传统的土地使用规划过程可以表示如下图未来交迹系目前城市功统设施的能设施约空现行变化问分布清况清况区城范围的土地使用人口经济居住商业工发展预测业预测过程城市功能设施约空问分布预土地使用洛况约评价友相应约改策评价图传统的交通规划过程可以表示如下图功能设施空问分布布出行,分布未来交通路网的交化出行,分配交通模式分解解交通月及务水平评价加载后约网络特征的现状用土使地的现状出行量分布布分解解模式式土三仓使用称经出行量量分配济改策建议土地吏用沁选址清况评价加载后交通网络清况区域范歹约欠口经济发畏预炭炭人口经济空问分布布功能没施空问分布预测图一一基于以上的观点认为预测无论是传统的土地使用规划还是传统的交通规划都忽视了所做的两者之间的一个最最重要动态的反馈无论是土地使用发展预测因而使其规划过程缺乏关联性和协调性还是交通发展预测与实际发展相差甚远土地使用和交通发展是一个相互关联的互为反在这从以后年代初人们开始逐步认识到于馈的整体系统和交通发展的相互关系和交通发展情况一般地年首次将土地使用和交通发展结合在一起考虑等先后从不同角度研究了土地使用不再孤立地看待和处理土地使用土地使用和交通发展综合规划根据土地使用的状况分析它对交通的需求反过来再从交通系一个地统的现状及未来发展中区分析其对土地使用的要求及反作用在不断协调和不断调整的过程过到土地使用与交通系统的最佳匹配和协调一个城市亦即达到社会经济效益最佳所示乃至一个区域的土地使用都是由该地区城市及区域的社会经济发展目标所决定的土地使用与交通发展综合规划一般过程可表示如图四自年代开始土地使用和交通相互关系模型当时就已经用土地使用模型以预测土地使用的变化象包括人口土地使用模盯型仅作为交通规划的输人芝加哥都市区域交通研究的开始及其及经济增长或衰退和对其进一步发展的贡献年代以后的模型已用作面向计算机模型的工具础特别是著名的劳瑞重力模型是城市土地使用和交通相互关系的基这些模型涉及影响一个区域的居民工作岗位服务的区位及交通供应等因素的变化含长的时间其未来预测特别困难和复杂划中的重要性自配的方法反馈到目前为止但它沉在应用上受到了某些严重的这是因为包年变量及预测的不确寂性正白于以上理由以及影响土地使用发展因素特别多这些模型已经受到批评也大大减少了它们在规年代开始逐步认识到采用传统的四步骤出行产生出行分布模式选择和分常常忽略了交通和土地使用之间的联系或者将交通仅仅作为土地使用预测而没有它们二者之间的的一种粗略方法或者仅仅将土地使用预测作为交通模型的输人因此这一类模型往往导致预测的错误回归模型认为土地使用和交通之间存在一个轮转式的相互关系研究土地使用和交通相互关系的模型有在美国东北部地区交通走廊研究时一数学规划模型相互作用模型年建立了这种回归模型工。、刀的一模型数学规划类模型。最早的例子是和对宾夕法尼亚一新泽西州交实际应用的数学规划类模型是年由通研究的费城部分时开发的但没有实际应用模型等在澳大利亚开发的其主要目的是寻求墨尔本的最佳发展形式及寻求加强墨尔本一悉尼之间联系效果一一年开发了这一模型包含了可达性量度并应用于瑞典斯德哥尔摩该模型类似于将经发展为主要用于研究和评价区域的各种投资项目年模型但没有表示交通需求相互作用模型即重力模型表示了城市小区与小区之间的交通流并使全部出行总数与吸引总数相等经所描述的相互关系构成了土地使用一交通综合模型其中最著名的是年的劳瑞模型劳瑞模型具有双重优点即理论比较简单又通过包括居住人口雇员销售的相互关系而很综合基本雇员分布在各小区模型可描述如下它把雇员分为基本类雇员和非以重力模型对这些雇员基本类雇员本雇员的家庭这些雇员有他们的居住区的居住区布局而雇员的家庭可通过总人口对总雇员的比而产生服务需求就确上了非基对非基本雇员也借助重力模型布局人口布局同样产生非基本雇员的活动及非基本雇员直到平衡为止因间题的综合性及其模型结构的简单之间的矛盾导致了很多偏差而模型有了不断的发展和改进第一个这种修正的模型是考虑了时间的大都市模型的该模型引人了半动态和非聚集的特点模型中和就业人口比劳瑞的重力函数被机会介人函数所替代同时使用了各小区设施增长率再后一点的改进模型的改进本该模型应用于旧金山教授所发展湾地区模型研究是由宾夕法尼亚大学交通和土地使用综合的计算机软件包并把它同网络系统一起合成为对劳瑞模型的一个重要改进是由型包括重力公式给出的合并了相互作用的子模同提供了在计算的每一次迭代过程中这些子模型分配所有的设施时用矩阵标志整个模型简化模型的描述模型和有关考虑的聚集经济因素的模型有一个计算机模拟随机两维系统和一模型中聚集经济是通过一个区位势函数来表述的它类似于空间相互作用模型中的可达性度量模型中在目标函数中引人了聚集势的函数并给出了估计方法这一模型实际上是一个拟动态非性线规划间题年化策略规划研究组模型开发成功是土地使用与交通综合规划模型实用化的一个重要标志该模型的特点是将土地使用与交通规划结合在一起进行整体优并且注重经济效益的分析实际是一个多目标优化然后该模型的基本路线是先给定初始条件给出最大交通网络和土地利用初始方案对应于此最大交通网络及给定的土地利用方案土地利用方案计算交通流量再通过其成本子模型计算每一规划小区土地使用决策变量改变的边际成本再通过土地使用优化模型迭代求出给定最大交通网络条件下最优的接着通过交通优化模型对每组备选道路估算删除该道路后可能导致的成本如果对所有备选道路组都导致成本增加则表明此时的土地利用方案和最大交通网络是一个最终的整体优化方案年代中论展中后期以来国内学者也逐步开始了土地利用和交通系统相互关系的理模型研究如并开发出计算机模型年开始并正在朝着适合我国特点的实用化的模型和软件发上海机械学院交通运输系统研究中心开始了上海土地使用与交通运输的基本关系研究在这项研究中明确地提出了土地使用与交通运输系统相互关系的一一理论并提出了一个综合规划的数学模型该模型是一个多目标非线性规划模型模型考虑了经济约束条件在此基础上发展了一项中加国际合作项目上海土地使用与交通系统优化现正在继续进行此方面的研究年北方交通大学系统分析所的同志首先将系统动力学的方法引人土地使用与交通相互作用的分析中并开发了模型对北京交通设施规划进行模拟和分析这是一种具有创新意义的尝试我们认为运用系统的动力学方法来分析土地使用与交通相互关系特别对于研究中长期发展状况和中长期的土地使用与交通综合规划可能具有其优越性上海城建学院在大城市土地利用与交通发展械式中提出了往移度和离散度的概念以评价一个城市就业岗位的区位分布重心相对于城市人口居住区位分布重心的一致程度以及就业岗位相对城市人口分布的离散均匀程度具重要的实用意义四土地使用一交通综合研究的方对交通影响的注意年代就已开始起初主要基于使用大模型。都做过这种研究后来研究的兴趣已从区域或区域间的层次上转向集中于局部地区的围绕设施诸如快速交通站的微观规模的分析研究的兴趣愈来愈放在土地发展和公共部门工具变化的修正中联结公共和么人企业活动方面重实效的方法上即区域发展积极性公交站点的选择土地的获得和再出卖公共机构设施布局由于区域中很多经济的社会的和的因素同时存在城市区域的特定布局及它们的交通设施各区和各地之间的截然不同因此所选择的最实用的研究往往集中于一个地方一个时间的一个交通系统而不关心总的应用性自年代末年代以来人们日益认识到土地使用和交通之间的密切联系性并认识到要从微观宏观两个方面同时研究要把土地使用和交通之间的平衡与经济的因素社会的因素及出行者个体行为特征密切相联才能获得更加有效的研究结果研究分析所使用的主要方法有①描述性方法②探索法直接对基本原因或其它因素进行测试检验③事前事后估计法对事前事后情况进行比较常常使用经济分析特定的回归模型或以可比较的非影响区进行控制的方法④评价研究考虑若干替代方案对一个特定的交通问题的影响⑤影响研究主要研究交通或决策过程的影响从方的观点看可以分成定性和定量两类研究方法定性方法有文献综术案例研究关键信息和评价特尔菲法土地使用调查和作图法控制区域列表法定量方法有投人产出分析数学规划城市模拟模型理论微以经济份析效用分析经济和统计法因素分析个体行为模型墒最大方法动态模拟模型和聚集经济或效益分析法定性定量相结合的方法有系统分析与系统工程系统动力学方法随着我国改革开放经济在飞速发展社会和城市化发展速度不断加快无论对城市或区域以及整个国家第一大问题而且变得日益困难和复杂研究交通首先必须研究作一一为产生交通需求的源‘研究这两个子系统之间的相互关系一土地使用而土地使用又给交通系统以反馈因此必须深人正由于如此土地使用和交通的综合研究之最新发展不仅为创立交通系统工程学科奠定基是引人系统科学和系统工程的概念础理论和方法也为区域规划和城市规划和土地使用与交通的综合规划注人新的活力在他们所著的《土地使用和交通系统》一书中在日本澳大利亚明确指出了应该把土地使用和交通看成一个系统早就基于系统方法之上城市系统代。止系统交通和土地使用综合研究的发展这一方法是把城市作为一可控制的系统并利用数学模型来描述而且土地使用和交通之间应该构成一个动态的反馈这是综合土地使用和交通研究的发展趋势等系统地开展土地利用和交通相互关系的基础性研究规划打下科学的基础应该引起我国的重视为土地利用一交通系统综合参考文献范炳全徐亦文等年上海土地使用与交通运翰墓本关系研究研究报告上海机械学院系统工程研究所学院月委克非等大城市土地利用与交通发展模式研究城市交通规划学术会议交流论文上海城市建设年月棋型简介山份胡天军等范炳全北京市应用研究组,年,月日土地使用与交通相互作用系统分析研究报告年月,,张燕平城市土地利用和交通综合规划研究的进展《系统工程》年月一一一
