土地利用规划理论 城市交通与土地利用相互关系的基础理论与方法研究_图文(4)
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土地利用规划理论 城市交通与土地利用相互关系的基础理论与方法研究_图文(4)
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1绪论
需求模式与交通系统结构,从而有效缓解日趋尖锐的城市交通供需矛盾,解决城市交通拥堵问题。
(2)为城市空间结构调整提供依据
由于缺乏科学的总体规划,我国城市的空间结构多为单中心同心圆模式,中心区城市功能的过度聚集以及土地的超强度开发,导致交通出行高度集中、城市空间资源利用极不均衡【孤。在中心城外围发展边缘组团和新城虽可分解中心区压力,但若不同步调整新区土地利用性质和功能布局,各区位单元功能设旌不健全,居住与就业不匹配,则会出现功能单一的“产业园■“卧城”等畸形格局。这样,不仅不能缓解中心城区交通压力,还会由此引发大量“潮汐”式交通,严重降低城市交通系统的弹性和稳定性。
通过交通与土地利用之间关系的研究,把握二者相互作用的一般规律,则可为城市空问结构的调整提供科学依据,避免盲目性。例如,在城市空间结构调整中,充分发挥交通系统(尤其是城市轨道交通系统)的先导作用,确保城市各分区的土地混合利用程度,构筑“居住.就业”平衡的城市土地利用形态等。
(3)为城市可持续发展奠定基础
城市具备可持续发展能力的一个最重要条件是构成该城市的各个子系统的协调能力和每个子系统的自身发展能力。城市交通系统与城市土地利用系统,作为城市的两大基本组成部分,二者的协调发展,将有助于构建高效便捷的城市交通网络与组织体系,形成集约型的土地利用形态,在一定程度上避免交通拥堵、环境污染、资源浪费等问题,为城市的可持续发展奠定坚实基础。
(4)拓宽了交通工程与城市规划等相关领域的理论与方法体系
城市交通与土地利用相互关系的研究,属交通工程与城市规划的交叉领域,国外在该方面的研究中积累了大量的理论成果和实践经验。但随着城市发展进程的推进,以及新方法、新技术的不断涌现,大量关于交通与土地利用相互关系的课题有待于深入研究。对城市交通与土地利用相互关系的不断研究,必将进一步拓宽、完善交通工程与城市规划等相关领域的理论与方法体系。i
1.2研究思路与内容
1.2.1研究思路
本论文在研究思路上遵循“wH蛆:wHY.H0w”式的学科研究一般演替规律。首先,通过分析我国城市发展现状与国内外相关研究进展,确定研究目标为“适合我l蛩城市发展特征的交通与土地利用相互关系的基础理论与方法”;然后,从机3
北京交通大学博士论文
理层面,分析城市交通与土地利用互动的一般规律,并据此提出协调我国城市交通与土地利用关系的两大基本途径,即建立公交导向的土地开发模式和以发展轨道交通为核心的城市交通结构优化;在此基础上,重点研究城市轨道交通建设影响下的土地利用变化规律以及城市土地利用形态与交通结构的组合优化问题;最后,研究城市交通与土地利用协调关系的评价问题。论文的研究思路如图1-1所示。
研究背景
圈内外研究综述
城市变道与i地翱用重动机理蟒究
城市毫ll遒空通建'嫂影响Fl
的土地利用蹙优糯雄研究Il城耵土地利用形奄与交l通结均豹组龠优化研究
墟酊交通与土地利用协谓天系孵详竹研究
研究鳍论
图1-1论文的研究思路
Figure1-l:OverallFrameworkoftheDissertation
1.2.2研究内容
本论文立足我国城市发展实际,研究城市交通与土地利用相互关系的基础理论与方法。全文共分7章内容,具体如下:
(1)绪论。为论文的展开提供背景,指明方向,包括研究背景与意义、研究思路与内容、研究方法与技术路线等。
(2)国内外研究综述。从国外和国内两方面,系统介绍交通与土地利用相互关系的研究进展,为论文的写作重点提供参考。国外述评从早期理论探讨、理论模型研究与实证研究等方面进行,重点述评理论模型的特征、类型及发展趋势;国内述评从理论研究和实证研究两方面进行,其中,理论部分包括交通工程领域研究进展、城市地理领域研究进展以及城市轨道交通领域研究进展。4
1绪论
(3)城市交通与土地利用的互动机理研究。从机理层面出发,从宏观、微观两个角度,建立数学模型,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,并据此提出协调二者关系的两大途径,即建立公交导向的土地开发模式和以发展轨道交通为核心的城市交通结构优化,为论文后续章节的展开奠定基础。
(4)城市轨道交通建设影响下的土地利用变化规律研究。着重研究先验数据有限情况下城市轨道交通沿线土地利用形态和土地(房地产)价格变化规律的预测方法,构建合适的预测模型(BP神经网络.马尔可夫链组合预测模型和灰色系统云.马尔可夫链组合预测模型);在此基础上,提出协调城市轨道交通与土地利用关系的一体化规划及联合开发方案。
(5)城市土地利用形态与交通结构的组合优化问题。构建城市土地利用形态和交通结构的组合优化模型,并针对传统算法的局限性,设计一种新的混合遗传算法,在对模型不进行任何简化的基础上,实现准确快捷的求解,为土地利用形态和交通结构的组合优化提供理论依据。
(6)城市交通与土地利用协调关系的评价研究。立足我国城市高密度开发特征,建立基于TOD(Transit.OrientedDevelopment)模式的评价指标体系,采用新的非参数统计分析方法——DEA(DataEnvelopmentAnalysis)方法,构造评价城市交通与土地利用协调关系的数据包络分析模型,并对1990年-2005年北京市城八区以及2004年北京、上海等16个城市的交通与土地利用协调情况进行评价分析,为定量评价我国城市交通与土地利用之问协调发展情况以及有针对性地加以改进提供理论依据。
(7)研究结论与展望。研究成果的归纳总结,提出进一步研究的方向。
13研究方法与技术路线
1.3.1研究方法
注重多学科的融合,综合运用交通工程、交通运输、运筹学、经济学、现代智能优化算法、计算机技术等相关领域知识,强调理论与实践相结合、宏观与微观相结合、定量与定性相结合。
在理论研究方面,以定量研究为主,在数据分析的基础上,对问题进行合理抽象,构建城市交通与土地利用相互关系的理论、方法及模型;对于统计数据缺乏的闯题,则通过引入新方法或采用定量与定性相结合的方法予以解决。
在实证研究方面,选取北京、南京、重庆等具有代表性意义的城市,,对所构建的模型及方法,进行分析检验。5
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1.3.2技术路线
本论文研究的技术路线如图1.2所示。
瞎海外研究堍拭综述
7徽分方程理轮1
计簿枫仍粪技术城市交遁与十媲利用的鱼动机琏研咒
灰也系绕霉论
隧帆过糍理论
抻终网络技术城市辘邀交邂建设下翩』二地利jll盘化规律研鬣
运筹学眨现代智
能优化算疆城市t地利用形态马交通结构的缀合优他研究
'一……Ⅲ槲包络舒抓乃
缓(flEA『}城I缸蹙遥与士地制瘸协调笑蒜鹏详债搬究研究成果归纳
圈1-2论文研究的技术路线
Figure1-2:TechnicalRouteoftheDissertation
(1)通过总结、比较和评价的方式,系统分析国内外交通与土地利用相互关系的研究现状,为论文研究寻找突破口;
(2)在合理抽象的基础上,运用微分方程理论,建立描述城市交通与土地利用互动机理的数学模型,并据此提出协调我国城市交通与土地利用关系的两大基本途径;
(3)综合运用灰色系统理论和随机过程理论,构建灰色系统云与马尔可夫链的组合预测模型,以南京轨道交通1号线为例,预测城市轨道交通周边土地利用性质空间分异的演化规律;
综合运用非线性动力学理论和随机过程理论,构建BP神经网络与马尔可夫链的组合预测模型,以北京轨道交通13号线为例,预测城市轨道交通周边房地产价格的变化趋势:
(4)运用运筹学理论,构建城市土地利用形态与交通结构组合优化的非线性
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土地利用规划理论 城市交通与土地利用相互关系的基础理论与方法研究_图文(2)
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ofevaluationindexeswereproposedinaccordancewiththehigh—deositydevelopmentcharacteristicstomakethemodelsuitedtoChinesecities.ByapplyingthemodeltoBeijingand16othercities,theregularpatternandkeyinfluencefactomofthe
inChinesecitieswereidentified.relationshipbetween
ThefollowingurbantransportationandlandUsearethemaininnovationsofthisdissertation:
to(1)A
mechanismmodelofdifferentialequationswasbuiltillustratetheinteractionbetweenurbantransportationandlandUSe.Bygivingdifferentvaluetomodelfactors,thetrendoftheinteractionprocessunderdifferentconditionsWassimulated.Therefore,thegenerallawofinteraction
landUSebetweenurbantransportationandwasgained,whichisveryhelpfultogiveappropriatecountermeasurestocoordinatethem.
(2)An
modelintegratedmodelbasedonSystemCloudGreymodelandMarkovchainWasestablishedtoforecastthespatialdistributionoflandtypealongurbanrailtransit.Thetakesrandomnessoflandtypechangeintoaccount;moreover,themodelis
areavailablewhenstatisticsscarce.
(3)Inview
pricesalong
onofinapplicabilityofrailHedonicPriceModelinforecastingrealestateurbantransitinChinesecities,anintegratedforecastingmodelbasedBPNeuralNetworkandMarkovchainWasestablished.UsingthjSmodel.the
candistributionpatternofrealestatepricesalongurbanrailtransit
evenbeforecastedexactlyifthestatisticsarescarce.
modelforurbanlandUsepatternandtransportationstructure(4)Anoptimization
Wasestablished,andanewhybridgeneticalgorithmwasdevelopedtosolvethemodel.Thehybridgeneticalgorithmovercomesshortcomingsoftraditionalgeneticalgorithmandsimulatedannealingalgorithm,andcanobtainhigh—qualityresultswithhighefficiency.
(5)AmodelbasedonDEAWasproposedtoevaluatetherelationshipbetweenurbantransportationandlandUseinChinesecities.Themodelproducesmoreaccurate
theindexweights.resultsthantraditionalmethodsdobecauseitavoids
Furthermore,thekeyfactorsthatdetermininginfluencethecoordinatingdevelopmentofurbantransportationandlandUSecanbeidentifiedbythemodel.
CloudGrayKeywords:UrbanTransportation;LandUse;Relationship;System
BPNeuralModel;Network;MarkovChain;HybirdGeneticAlgorithm;DEAClassao:lJ491
表清单
表2-1集计分析与非集计分析的区别…………….13表2.2一些经典的城市交通与土地利用一体化模型……………………………….18表2.2一些经典的城市交通与土地利用一体化模型(续一)……………………..19表2.2一些经典的城市交通与土地利用一体化模型(续--)……………………..20表2.2一些经典的城市交通与土地利用一体化模型(续三)……………………。21表2.3几种基于公共交通的土地开发理念………。
表3-1我国城市用地分类表……………………………..
表3-1我国城市用地分类表(续)………………………
表3.2不同开发密度下的城市日常通勤交通方式构成…
表3-3各平衡条件下吼、02的取值………………………
表3-4轨道交通与常规公交比较………………………。
表4.11997、2001南京轨道交通1号线不同吸引范围内居住用地面积………….57……………………23........…….………36表4.2轨道交通沿线各主体的受益情况……………….
表舡31997.2002南京轨道交通1号线主要吸引范围内各类用地面积……………63表4.41997.2002南京轨道交通1号线吸引范围内各类用地面积的灰色拟合结果..64表4.5各类用地面积状态划分标准…….
表4.62003。2015南京轨道交通1号线主要吸引范围内各类用地面积预测值……66表4.7轨道交通13号线沿线编号01.20的楼盘价格及属性特征…………………73表4-8轨道交通13号线沿线编号21-40的楼盘实际价格及BP网络拟合值…….75表4—8轨道交通13号线沿线编号21-40的楼盘实际价格及BP网络拟合值(续)..76表舢9编号21.40的楼盘价格BP预测结果的马尔可夫状态转移表………………77表4.10编号41.50的楼盘价格预测状态向量………………………………………77表4.11编号41.50的楼盘实际价格、BP拟合值与马尔可夫改进值对比情况……78表4.12编号51.60的楼盘实际价格、BP预测值与马尔可夫改进值对比………。79表4.13轨道交通沿线各类区域的主要用地控制比例………………………………8l表5-1各组团分方式平均出行时耗函数/《ro)估算值………………………………..96表5.2各组团不同功能土地的出行发生强度瓤…………………………………….96表5.3各组团的交通关联度砧估算值……………………………………………….96表5.3各组团的交通关联度知估算值(续)…………………………………………97表5.4各组团不同交通方式平均运行速度蜥估算值………………………………97
目录
表5-5各组团现状(2004年)土地利用结构与优化结果比较………………………。97表5-6各组团现状(2004年)人口与优化结果比较……………。
表5.7各组团现状(2004年1交通结构与优化结果比较….98….98表5-7各组团现状(2004年)交通结构与优化结果比较(续)………………………99表6.11990-2005北京市城八区交通与土地利用系统的输入输出指标…………。111表6-2不同指标体系下的DEA评价结果………
表6.3各决策单元的昂(f)与昂’(f)值……………
表6-4我国16城市交通与土地利用系统的输入输出指标...112。113..115表6-4我国16城市交通与土地利用系统的输入输出指标(续)………………..116表6-5不同指标体系下的DEA评价结果…………………………………………。116表6-5不同指标体系下的DEA评价结果(续)……………………………………117表6-6各决策单元的S④与sj’(f)值…………………………………………………117表6-6各决镱单元的点心)与sAi)值(续)…………………………………………~118
jE京交通大学博士论文
图清单
图1-1论文的研究思路………………………。
图1.2论文研究的技术路线.
图2-1Lowry模型的计算流程…………………………
图2-2哥本哈根的“手指形规划”……………………………………………………。24图2.3北京市“两轴.两带.多中心”的规划布局结构…….
图3-1城市交通与土地利用“源流”关系简图………………………………………..38图3-2交通容量与容积率的循环反馈关系………………………………………….41图3.3P4点稳定的相轨线运动趋势图………………………………………………43图34不同平衡条件—艮-(f)的演化趋势………….
图3—5不同平衡条件下删(f)的演化趋势………………
图3.6
图3—7……….45ol>1,02>1条件下^点稳定性的相平面分析…………………………………47ol<1,02<1条件下P4点稳定性的相平面分析…………………………………48图3.801<1,02>1,o102<1条件下P3点稳定性的相平面分
析…………………………………49
图3—9城市层面的TOD示意图………………………………………………………50图3.10社区层面的1'oD示意图…………………
图3.11实行TOD前后小区指标对比………………………………………………..51图垂1轨道交通对城市土地利用形态的引导过程………………………………….56图4.2美国蒙特高立郡“放射轴线”型城市结构……………………………………..56图4.31997、2001南京轨道交通1号线不同吸引范围内居住用地面积变化…….57图44交通设施改善前后地租与运费的关系………………………………………。58图4.5城市轨道交通开发利益受益对象与受益形式……………………………….59图4.6南京轨道交通1号线分布示意图…………………………………………….63图4.71997.2015南京轨道交通1号线主要吸引范围内各类用地面积演化趋势图..67图4-8BP神经网络结构图…………………………………………………………….69图4.9BP算法流程图………………………………………………………………….7l图4.1013号线、八通线在北京轨道交通线网中的布局示意图……………………72图4.11隐藏层节点数n=9时的误差训练图…………………………………………74图4-12隐藏层节点数n=12时的误差训练图……………………………………….74
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图4-13隐藏层节点数n=15时的误差训练图……………………。.75图5-1研究对象的空间结构………………………………………………………….86图5.2混合遗传算法的计算流程图………。
图5-3重庆市主城区各组团分布示意图…
图5-4混合遗传算法和传统遗传算法的种群均值收敛过程比较….
图5-5混合遗传算法和传统遗传算法的最优解收敛过程比较…….
图6-1城市交通系统与土地利用系统的输入输出关系.
图6.2100100DEA评价方法的步骤……………………………………………………………..105图6-3各决策单元的输入输出数据示意图,
致谢
本论文是在我的导师邵春福教授的悉心指导下完成的。论文写作的每一个环节,都凝聚着导师的心血和智慧。邵春福教授严谨的治学态度、渊博的学识、科学的工作方法深深地影响着我,激励我在学业上不断奋进,使我在三年多的学习与生活中收获颇多。与导师相处的日子将成为我一生中最宝贵的财富!
感谢预答辩专家组杨浩教授、袁振洲教授、高利教授给予的指导和宝贵意见!感谢论文评阅的所有专家们!感谢论文参阅资料的所有作者们!
感谢师门所有的兄弟姐妹们l最后,感谢家人对我的理解和支持,使我能够在学校专心完成学业。
1绪论
1绪论
1.1研究背景与意义
1.1.1研究背景
随着城市化的迅速推进,交通问题己成为制约现代城市发展的主要瓶颈。交通拥堵、交通安全、交通环境污染等现象层出不穷,严重影响了城市的经济建设和运转效率,给人们的工作生活带来诸多不便与损害。据美国德克萨斯州运输研究所估算【¨,2005年全美39个主要城市每年因交通拥堵而造成的经济损失约为410亿美元;欧洲每年因交通拥挤和事故造成的经济损失分别为5000亿欧元和500亿欧元;据我国有关部门统计分析,2003年我国因交通拥堵造成的经济损失约为2000亿元人民币。
交通供需不平衡是城市交通问题产生的直接原因,城市交通问题的解决包括两大层面。一方面,从扩大供给的角度,通过不断加强交通基础设施建设来缓解交通供需矛盾;另一方面,从土地利用、城市规划的角度,通过协调城市交通与土地利用之间关系,减少交通需求总量,优化交通需求分布,来缓解交通供需矛盾。国内外实践已表明,单纯依靠扩大交通供给已难以满足同益增长的交通需求,欲从根源上缓解城市交通供需矛盾,必须从调整土地利用形态及交通结构入手。因此,城市交通与土地利用之间关系,成为城市规划及交通工程领域的研究热点。
城市交通与土地利用之间存在复杂的互动关系。一方面,土地利用是产生城市交通的源泉,决定城市交通的发生、吸引、分布与方式选择,从宏观上规定了城市交通需求及其结构模式;另一方面,交通改变了城市各地区的可达性,而可达性对土地利用的属性、结构及形态碲局具有决定性作用。
国外关于城市交通与土地利用之间关系的研究,始于20世纪初期,积累了大量理论模型及实践经验,但研究往往针对西方城市的实际情况,绝大多数研究成果不适合中国城市发展实际。例如,由于我国城市轨道交通建设起步晚,周边土地利用历史数据有限,在预测城市轨道交通建设对沿线土地利用性质空『自J分布及房地产价格的影响时,就难以采用国外常用的多元回归方法和特征价格方法:又如,由于我国城市的高密度集中发展特征不同于西方国家,在进行城市交通与土地利用协调关系评价时,不能照搬国外在相关研究中常用的评价指标和评价方法。国内关于交通与土地利用关系的研究尚处于起步阶段,大部分研究仍停留在国外相关理论和方法的引进以及二者关系的定性分析和判断上,缺乏原创性研究(注:
北京交通大学博士论文
国内外研究的综合评述详见论文第2章)。
目前,我国经济持续快速发展,城市化与机动化特征凸现。一方面,城市化进程不断加快,城市高密度集中发展特征明显,表现为人口密度高、土地开发强度大,土地利用多元化、城市布局形态集中紧凑等;另一方面,机动化进程迅速推进,北京、上海等城市每年机动车增长速度高达20%.25%,城市轨道交通处于建设高峰时期,城市交通系统正由以步行、自行车为主的传统交通结构向机动化交通结构转变。
我国城市发展的独有特征,使得交通与土地利用之间存在较发达国家更为密切的关系【2】。目前,许多大城市都在积极调整城市空间布局,规划建设城市轨道交通系统,正是全面整合交通与土地利用关系的最佳时机。
长期以来,我国城市交通规划与土地利用规划一直处于半脱节状态,交通与土地利用之问关系的不协调主要体现在以下方面:城市土地的高密度开发与城市交通系统结构的不协调;城市新区(主要指开发区、卫星城等城市外围新发展地区)的大规模建设与低效交通设施的不协调;城市中心区的高强度交通需求与单纯的道路设施供给不协调;超前交通设施供给与低效土地利用的不协调。
上述问题解决的关键是城市交通与土地利用之间关系的整合,而二者关系整合的前提,是迅速构建一套基于我国特有国情的交通与土地利用相互关系的基础理论与方法体系。其首要工作是深入分析二者互动的作用机理,揭示二者互动关系的实质与演化规律,寻找高密度发展特征下协调二者关系的根本途径。在此基础上,结合我国典型城市发展特征,提出城市轨道交通建设下的土地利用变化规律理论、城市土地利用形态与交通结构的组合优化理论以及城市交通与土地利用协调关系的评价理论等,从而为协调我国城市交通与土地利用之间关系,实现城市可持续发展提供坚实的理论依据。
1.1.2研究意义
研究城市交通与土地利用相互关系,能够为交通政策分析、交通规划制定以及土地利用形态调整提供依据和参考,对从根源上解决城市交通问题、优化城市空『日J结构以及实现城市可持续发展具有重要的现实意义。同时,对于拓宽交通工程与城市规划相关领域的理论与方法体系具有一定的学术意义。本论文研究的意义具体体现在以下方面:
(1)提供从根源上缓解城市交通拥堵的方法
土地利用是城市交通产生的根源,通过研究城市交通与土地利用之间关系,有助于从根源上改变交通需求的生成强度、空间分布特征与方式选择,优化交通2
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本文关键词:城市交通与土地利用相互关系的基础理论与方法研究,由笔耕文化传播整理发布。
本文编号:215982
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