城市交通与土地利用一体化模型的核心算法进展及技术创新

发布时间：2020-10-27 10:14

　　 交通与土地利用的协调发展是缓解城市交通拥堵、提升交通水平的关键。城市交通与土地利用一体化模型则是分析和模拟城市交通与土地利用相互作用过程的重要科学支撑。多年来不同国家学者已研发出一些操作模型,并用于城市空间政策的制定研究,但这些模型的核心算法仍需进一步升级完善。本文首先梳理了当前已有主流模型的理论特征,解析了这些模型的核心算法发展及其优缺点;然后针对关键算法的不足,提出新的综合均衡模型,就区位可达性、用地混合度与强度、出行成本3个关键变量的核心算法展开讨论;最后,进一步形成模型各子模块的算法创新,包括考虑增量离散选择过程的居住与就业区位决策模块、细分房地产类型并将土地开发结果动态反馈至城市用地演变的房地产开发模块、采用改进的阻抗函数、小汽车拥有情况和动态出行成本的交通综合模型。本文对于定量化分析模拟城市复杂系统、研发我国城市交通与土地利用一体化模型具有一定的参考价值。
【部分图文】：

城市交通与土地利用之间存在循环反馈关系（图1），一方面城市土地利用是交通出行需求产生的根源，也是城市交通系统空间布局的基础，在一定程度上塑造了交通结构并对交通网络设施容量和服务水平提出新的要求。另一方面，交通系统对土地利用和城市发展具有引导作用，通过改变可达性重塑城市人口与经济活动分布，刺激新的土地开发，并再次开始土地利用与交通系统相互影响的循环，直至趋于平衡。国内外已有大量实证研究从不同方面探讨了城市交通与土地利用的互动反馈关系。一方面，就城市交通对土地利用的影响而言，多位学者研究发现城市道路网络设施水平提升能够促进城市增长[7]，提高土地租金与房地产价格，并与高土地开发强度、高用地混合度和高紧凑度等空间形态测度显著正向相关[2,8]。以道路交通拥堵水平或交通出行成本衡量的城市交通状况则是区位可达性[9]和土地利用结构[10]的重要影响因素。另一方面，从土地利用对城市交通的作用来看，城市空间结构与职住平衡关系对于居民出行方向、距离和交通流的分布具有显著影响[11]。高密度、高职住平衡度以及紧凑的城市空间形态增加了居民出行的可达性[12]，从而对居民交通出行距离和出行方式产生显著作用[13]。在布局上注重居住、工作、休闲、娱乐等不同功能之间的联系与匹配的土地混合利用方式有助于减少居民的出行距离和时间，并降低机动车出行可能性，促进非机动车和公共交通出行比例的提升[14]。

(1)土地利用特征方面，包括用地类型、混合度与土地开发强度变量的创新。大量实证研究表明用地混合度与土地开发强度显著影响交通出行的频率[3]、距离[14]、时间[51]、方式选择[52]等特征。但已有模型往往只考虑不同土地利用类型，对用地混合度和开发强度没有单独计算。本文将用地混合度和强度作为综合模型的内生变量，既是居民居住与就业区位选择、交通出行决策的影响因素，又是土地供应与房地产开发结果的输出变量，从而形成在子模块之间的反馈联系。土地开发强度反映土地利用程度和承载密度的高低[53]，模型采用政府调控和规划管理的主要指标建筑面积和容积率来表征。考虑可开发用地（居住用地、商业服务设施用地、工业用地）；规划控制用地（农业用地、其他非建设用地、教育科研用地）；服务配套用地（公共管理与公共服务、物流仓储、城市公共设施、绿地广场、道路交通用地）3大类别中不同性质城市用地的强度对职住选择与交通出行的影响，并与房地产开发模块中用地的发展演变形成互动反馈关系。t时段内区域i的第v类性质用地的建筑面积FAit,v与容积率FARit,v之间存在关系（式（8））。式中：是为该区域内第v类用地的占地面积。用地混合度以土地利用结构的熵指数形式测度[54-55],t时段内区域i的用地混合度LUMit为：

就业地区位决策与居住地区位决策相互影响[70]。在就业区位选择模型的效用函数初始变量中，用居住家庭数量替换就业数量来反映两决策间的影响过程，也在一定程度上构成了算法的收敛性基础。4.2.2 土地供应与房地产开发模块
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本文编号：2858381