3土地利用與交通模型

1、第三節(jié) 土地利用與交通模型土地利用模型是描述地區(qū)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的選址行為及其作用結(jié)果的土地利用空間分布的數(shù)學(xué)模型。分預(yù)測(cè)模型和優(yōu)化模型。其中，預(yù)測(cè)模型是指在一定的制約條件下，對(duì)各種經(jīng)濟(jì)主體的選址行動(dòng)結(jié)果的土地利用形態(tài)的跟蹤模型；優(yōu)化模型是指在一定的制約條件下，社會(huì)效益目標(biāo)最大化所對(duì)應(yīng)的土地利用情況。一、漢森模型 此模型的日的是預(yù)測(cè)城市地域內(nèi)各交通小區(qū)的住宅選址戶數(shù)。即此模型是用該分區(qū)至其它分區(qū)城市設(shè)施的可達(dá)性和該分區(qū)所具有的能夠作為住宅用地進(jìn)行開(kāi)發(fā)的土地面積作為自變量，將城市地域內(nèi)由新增人口產(chǎn)生的新需住宅向該地域的各交通小區(qū)分配的模型。“可達(dá)性”定義為某交通小區(qū)所具有的與其它交通小區(qū)發(fā)生某種聯(lián)系

2、的可能性的大小。即式中： 為分區(qū)對(duì)于位于分區(qū)中某一類活動(dòng)主體的相對(duì)可達(dá)性值；為分區(qū)中活動(dòng)主體的規(guī)模，如職工人數(shù)等；為分區(qū)、間的時(shí)間距離；為參數(shù)。分區(qū)的總可達(dá)性值為城市地域內(nèi)某個(gè)小區(qū)作為住宅地進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，其可達(dá)性對(duì)將要進(jìn)行住宅選址的戶數(shù)有何影響？首先我們定義任意時(shí)點(diǎn)小區(qū)間住宅開(kāi)發(fā)可能比為各小區(qū)所具有的可作為住宅地開(kāi)發(fā)利用的土地面積之比。此外，從這一時(shí)刻經(jīng)過(guò)一定時(shí)間至下一時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，城市地域全體中由于人口增加產(chǎn)生的新需住宅戶數(shù)按這一比例分配各小區(qū)。而實(shí)際各小區(qū)間的住宅開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀值的比與這一比值的差值，反映了各小區(qū)可達(dá)性的差別。例如關(guān)于雇用的可達(dá)性與式中，為住宅開(kāi)發(fā)率，且=住宅開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀比/住宅開(kāi)發(fā)

3、可能比這種情況下，若將每戶居住面積設(shè)為定值，則可通過(guò)下式預(yù)測(cè)出住宅開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀比。即：式中，為小區(qū)新增戶數(shù)；為城市地域全體在時(shí)間段過(guò)程中由于人口增加而產(chǎn)生的新增戶數(shù)；為小區(qū)的住宅開(kāi)發(fā)可能比。此模型的持征如下：小區(qū)的可達(dá)性不考慮該區(qū)自身；時(shí)間距離不明確；適用于短期預(yù)測(cè)。二、勞瑞模型該模型是在假定研究對(duì)象地域?yàn)榕c外界不存在人員流動(dòng)的封閉的城市地域的前提下，采用對(duì)各土地利用間的相互作用進(jìn)行定量表達(dá)的關(guān)系式，對(duì)決定各交通小區(qū)土地利用模式所需的住戶及就業(yè)者的分布加以確定的模型。 在作為模型對(duì)象的城市地域內(nèi)，將具有一定目的的土地利用者稱為土地利用的活動(dòng)主體，大致分為三種： 基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門，包括工業(yè)、大型貿(mào)易公司

4、、中央政府機(jī)關(guān)各部委、大學(xué)等，它們不是由對(duì)象城市地域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模決定，而是作為已知條件給出。 非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門，包括商業(yè)、服務(wù)業(yè)、地方政府、中小學(xué)等與居民生活密切相關(guān)的部分。這些部門吸引顧客到市內(nèi)，其規(guī)模即就業(yè)人數(shù)等依賴于城市地域的人口、經(jīng)濟(jì)狀況，其布局選址亦應(yīng)考慮居民的來(lái)去方便，這些由模型內(nèi)部計(jì)算確定。 住戶是指就業(yè)于基礎(chǔ)及非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的住戶、人口。 上述活動(dòng)主體在城市地域內(nèi)需要獲得用地進(jìn)行活動(dòng)，作為前提，這里采用“單方向作用”的假定。也就是說(shuō)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的就業(yè)人數(shù)及配置對(duì)非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門和住戶的就業(yè)人數(shù)及配置產(chǎn)生影響，而非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門和住戶對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門則不產(chǎn)生任何影響。另外，因?yàn)槌鞘械?/p>

5、域內(nèi)的交通系統(tǒng)、土地利用制度作為已知條件給出，所以用此模型對(duì)未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，還必須假定沒(méi)有大的政策變動(dòng)及技術(shù)革新。模型的流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖：國(guó)家及地方的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)總體系基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的從業(yè)人數(shù)，配置，利用面積非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的從業(yè)人數(shù)，配置，利用面積住戶數(shù)、部門、利用面積交通系統(tǒng)土地利用制度一個(gè)城市地域可視為地域及國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系的子系統(tǒng)。由總體系所確定的規(guī)?；A(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的就業(yè)者及面積，將根據(jù)經(jīng)驗(yàn)事先分配給城市地域劃分的多個(gè)交通小區(qū)內(nèi)?；A(chǔ)產(chǎn)業(yè)配置在各交通小區(qū)后，其就業(yè)者的家庭就會(huì)相應(yīng)地分布在工作單位周圍，以向該產(chǎn)業(yè)提供勞動(dòng)力。住戶配置之后就需要設(shè)置日常用品商店、百貨店、中小學(xué)等維持基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員生

6、活的設(shè)施，非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的就業(yè)者相應(yīng)于住戶配置在地域內(nèi)，隨之非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門就業(yè)者的家庭又要與其工作單位相對(duì)應(yīng)在地域內(nèi)進(jìn)行配置。由于這一部分附加的居民的分布，住戶的總量及分布心態(tài)發(fā)生變化，據(jù)此重新把必要的非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的就業(yè)人員再進(jìn)行分配。按照這樣的順序重復(fù)推算下去，直到非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門就業(yè)者數(shù)及分布狀態(tài)、住戶的數(shù)量及分布狀態(tài)都趨于穩(wěn)定為止。模型結(jié)構(gòu)：面積 表示交通小區(qū)j的面積由不能利用面積、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門利用面積、非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門利用面積和居住利用面積組成。非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門為就業(yè)率，該式表示非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)k業(yè)種的就業(yè)人數(shù)，可以表達(dá)為非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)k業(yè)種在整個(gè)區(qū)域的就業(yè)率(人戶)與總戶數(shù)N的乘積。 表示分區(qū)j的

7、非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門中第k個(gè)業(yè)種的潛在市場(chǎng)，這是表示“作為市場(chǎng)的可能性的強(qiáng)弱”的指標(biāo)。為修正系數(shù)，分區(qū)i對(duì)分區(qū)j的潛在市場(chǎng)的影響由分區(qū)i的人口數(shù)，在分區(qū)i工作的就業(yè)人數(shù)，分區(qū)ij間的時(shí)間距離決定。、分別為總?cè)丝跀?shù)與總就業(yè)人數(shù)的權(quán)重，對(duì)所有分區(qū)為一定值。表示第j分區(qū)的非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門中k業(yè)種的就業(yè)人數(shù)按此潛在市場(chǎng)的比例進(jìn)行分配。表示分區(qū)j的總就業(yè)者數(shù)可以表示為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門就業(yè)人數(shù)與非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門就業(yè)人數(shù)的和。表示，若非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門中k業(yè)種的就業(yè)者人均土地面積記為，則分區(qū)j中非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的面積為各業(yè)種面積的總和?？?cè)丝?表示總?cè)丝贜可表達(dá)為總就業(yè)人數(shù)的f倍。表示分區(qū)j的潛能取決于各分區(qū)i的總就業(yè)人數(shù)，以

8、及i、j間的時(shí)間距離。g 為修正系數(shù)。該式成立的前提是住宅選址主要取決于戶主的工作地點(diǎn)。表示總?cè)丝诜峙浣o各小區(qū)的人數(shù)與該分區(qū)的潛能大小成正比。約束條件（使用于集團(tuán)選址）或（適用于非集團(tuán)選址）其中，A為面積；N為總?cè)丝跀?shù)；D為時(shí)間距離；Z為約束條件；為潛在市場(chǎng)；為潛在住戶；U為不能利用的土地；B為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門；R為非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門；H為居住用地；m為非基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)分業(yè)種數(shù)；n為交通小區(qū)數(shù)三、住宅選址的凱因模型該模型著眼于交通費(fèi)用對(duì)家庭進(jìn)行住宅選址的影響。與其它模型一樣，它采用在住宅選址中僅考慮上班因素的假定。（1）模型結(jié)構(gòu) 某個(gè)單身生活者的每月交通費(fèi)用T，可用下式表達(dá)：式中，為對(duì)在居住處獲得的服務(wù)的支

9、出；為對(duì)從就業(yè)地點(diǎn)起算的居住距離的支出；為對(duì)從居住地外到居住地的居住距離的支出。為通勤出行總費(fèi)用，為其他目的出行的總費(fèi)用。的水平隨家庭所選住宅地址種類的不同而變化。但由于城市地域的基本上為定值，且在家庭收支中所占比例相對(duì)較小，這里僅把作為考察對(duì)象。根據(jù)現(xiàn)有調(diào)查，通勤出行約占半數(shù)。所以可以認(rèn)為其他社交活動(dòng)如購(gòu)物等出行的目的地均在工作地點(diǎn)附近，并且家庭經(jīng)濟(jì)中一般都是根據(jù)用最小支出獲得最大收益的原則來(lái)決定住宅地址及消費(fèi)模式的。交通目的不同交通目的的出行占總出行的百分比/%每戶出行數(shù)通勤43.91.010業(yè)務(wù)6.80.155社交21.40.490購(gòu)物11.90.275上學(xué)4.80.110其他11.20

10、.260合計(jì)100.02.300因此，模型的主要因素為兩點(diǎn)：（1）選址地租，因使用土地在一定區(qū)間所需費(fèi)用；（2）通勤費(fèi)用。主要假定如下：（1）交通成本隨工作地點(diǎn)的遠(yuǎn)離而增加；（2）存在著與工作單位距離的加大，其單位價(jià)格減少的住宅空間市場(chǎng)；（3）工作單位固定；（4）居住地不是劣等資產(chǎn)。得邊際費(fèi)用圖：四、土地利用與交通生成1.土地利用結(jié)構(gòu)決定交通運(yùn)輸需求城市土地開(kāi)發(fā)方式對(duì)城市交通的發(fā)展具有能動(dòng)的作用，這種作用會(huì)愈來(lái)愈明顯。在由居民完成的所有交通當(dāng)中，上下班交通是最重要的。因?yàn)檫@種交通十分必需，要按時(shí)上下班，在集中時(shí)間內(nèi)，有重復(fù)性。所以，城市交通網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式在很多方面取決于居住區(qū)和工業(yè)區(qū)的布置。在一

11、般情況下，交通源的空間分布、出行生成（吸引）強(qiáng)度及流向取決于城市土地利用布局。不同的土地利用布局、不同的土地利用性質(zhì)和不同的土地利用強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)著不同的交通需求。城市內(nèi)部居民的出行方式、交通量和交通方式分布，基本上是利用空間分布的一個(gè)函數(shù)。土地的開(kāi)發(fā)，其結(jié)果或是發(fā)生以該區(qū)為起點(diǎn)的新出行，或是吸引另一個(gè)區(qū)的新出行，或者二者兼有。因此，需要建設(shè)新的交通設(shè)施，或使現(xiàn)有設(shè)施更有效率地運(yùn)營(yíng)。衡量城市內(nèi)部各種聯(lián)系之間的方便程度，可引用“可達(dá)性”的概念，交通系統(tǒng)便是為協(xié)助達(dá)到這種“方便程度”的預(yù)期值而建立的?？蛇_(dá)性的一般意義是：一種給定形式的活動(dòng)機(jī)會(huì)對(duì)于一個(gè)特殊地點(diǎn)的大小和遠(yuǎn)近的總量度，它是表征城市交通路線網(wǎng)

12、合理程度的最重要的指標(biāo)之一。如某人從居住分區(qū)去零售商店購(gòu)物機(jī)會(huì)的可達(dá)性可以這樣量度：式中，從分區(qū)i去購(gòu)物機(jī)會(huì)的可達(dá)性；分區(qū)j內(nèi)的零售業(yè)占地面積（規(guī)模）；從分區(qū)i到分區(qū)j的行程時(shí)間；n設(shè)有零售商店的分區(qū)個(gè)數(shù)；b表明出行對(duì)行程時(shí)間的靈敏度參數(shù)（即b值愈大，人們?cè)讲辉敢饣〞r(shí)間在路上，人們走長(zhǎng)距離去商店的可能性愈小）；式中，、n都是反映城市土地利用特點(diǎn)的一個(gè)側(cè)面，如、n分別反映零售商業(yè)中心（點(diǎn)）的規(guī)模、數(shù)量，反映居住區(qū)離商業(yè)中心（點(diǎn)）的遠(yuǎn)近。城市布局的形式（包括布局的緊湊、松散，功能分布的純凈、混雜等等）影響每一個(gè)城市活動(dòng)相對(duì)其目的地的可達(dá)性，影響居民出行的密度及出行方式，并以此對(duì)交通運(yùn)輸設(shè)施的改善提

13、出要求。例如，由于零售商業(yè)中心過(guò)分集中于市中心，導(dǎo)致市中心往返各區(qū)的交通量增大，政府為此進(jìn)行市中心交通管制，限制小汽車，優(yōu)先發(fā)展公共交通，并在中心外圍設(shè)內(nèi)環(huán)路，或拓寬外側(cè)一些原有道路的作法，就是土地利用結(jié)構(gòu)影響交通系統(tǒng)使之被動(dòng)地接受改良的例證。許多發(fā)達(dá)國(guó)家的城市市中心人口銳減，大量居民向郊外遷移，形成規(guī)模龐大的交通通勤流，造成城市通勤交通的混雜和道路堵塞、通勤不便的現(xiàn)象。所以，這些城市非常重視交通系統(tǒng)的發(fā)展，把解決城市交通問(wèn)題作為一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)。例如日本的東京市，城市半徑40km的圈內(nèi)每天到市中心的通勤人數(shù)1965年為139.4萬(wàn)人，1990年則增長(zhǎng)到361萬(wàn)人，25年內(nèi)增加了1.6倍。為

14、了解決這些遠(yuǎn)距離的通勤流量，東京在歷次經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃和城市規(guī)劃中，都把交通建設(shè)作為重點(diǎn)內(nèi)容來(lái)安排，采取發(fā)展高速、舒適、大運(yùn)量的地鐵的對(duì)策，形成比較合理的綜合交通體系。目前，東京擁有10條地鐵，13條高速鐵路，再輔以其他公共交通工具，到1994年已經(jīng)具有近2000萬(wàn)人次的日客流量運(yùn)載能力?？梢?jiàn)，城市土地利用是城市交通需求的根源，它決定了城市交通源、交通量及交通方式，從客觀上規(guī)定了城市交通的結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)，不同的城市土地利用狀況要求不同的交通模式與之相適應(yīng)，反之低密度的土地利用方式則導(dǎo)致自由方式的交通。2.交通設(shè)施建設(shè)的誘增交通量分析誘增交通量指交通系統(tǒng)中，由于新建設(shè)施或等級(jí)改造，改變了出行者出行的條件

15、，從而使交通設(shè)施多余產(chǎn)生的交通量。趨勢(shì)交通量指交通系統(tǒng)中，按照正常的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的交通量。轉(zhuǎn)移交通量指交通系統(tǒng)中，由于某種交通方式的變化，而從其它方式轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的交通量。 誘增交通量的特征： 潛在性。在某區(qū)域的經(jīng)濟(jì)布局、土地利用狀況條件下，存在的態(tài)勢(shì)在交通線路開(kāi)通后引發(fā)區(qū)域的土地布局和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化，從而引發(fā)交通量的誘增。 滯后性。對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和居民交通出行的影響需要一定的時(shí)間，因此誘增交通量的產(chǎn)生并不是交通系統(tǒng)一旦發(fā)生變化就立刻非常顯著的表現(xiàn)出來(lái)，而往往在變化一段時(shí)間后才開(kāi)始逐步顯現(xiàn)。 區(qū)域性。與區(qū)域交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及項(xiàng)目沿線土地利用性質(zhì)有很大關(guān)系，不同的區(qū)域，誘增交通量的產(chǎn)生

16、原因、增長(zhǎng)幅度和表現(xiàn)形式不同。 變化性。隨著時(shí)間的推移，影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整和經(jīng)濟(jì)水平提升，誘發(fā)交通量將越來(lái)越多； 有限性。誘增交通量的增加并不是無(wú)止境的，等增長(zhǎng)到一定程度就變得非常緩慢，并逐漸趨于穩(wěn)定； 難區(qū)分性。誘增交通量產(chǎn)生后，很難把它從總交通量中區(qū)分出來(lái)，更難于做出數(shù)量上的統(tǒng)計(jì)。誘增交通量的計(jì)算 ：式中，T新建或改建線路的誘增交通量； t時(shí)間變量； k誘增交通量的上限值； a、b模型參數(shù)。京津塘高速公路：成渝高速公路：3.小結(jié)解決城市交通問(wèn)題的最上層面的對(duì)策是調(diào)整城市結(jié)構(gòu)和土地利用形態(tài)。因?yàn)橐坏┩恋乩眯螒B(tài)確定了，交通需求的總量、時(shí)間空間分布特性、強(qiáng)度特性和平均出行距離就確定了，合理的交通結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵也就隨之確定了。本章首先分析了城市交通與土地利用的相互關(guān)系和相互影響的機(jī)理，然后介紹了城市用地分類，從而更