交通工程规划第三、四章

第三章交通与土地利用交通与土地利用互为因果关系，交通设施的建设拉动沿线的土地利用，相反土地利用变化带来人们出行活动的变化，从而诱发交通的生成，促进交通设施的建设。本章作为交通规划的基础，主要讲述交通与土地利用之间的关系、土地的用途决定分析、预测交通小区住宅开发户数的汉森模型、预测交通小区土地利用模式所需的住户及就业者的分布模型—劳瑞模型以及最优化城市开发模型等。此部分包含以下各节：第一节概述第二节城市土地利用的分类第三节土地利用模型复习思考题第一节概述交通设施与土地利用(LandUses)之间的关系可以用系统中的不同组成部分之间的关系来描述。PeterHall与Fagen(1956)将系统定义为“相互之间存在关联的一系列组成部分的集合”。因此，土地利用(批发市场、工业、商业、住宅、娱乐设施等)与交通设施(交通网络、枢纽、港口、站场等)都是我们所研究的该特定系统的组成部分，而连接它们的媒体就是交通。城市土地利用的研究始于20世纪30年代。1930年，瑞利(Reilly)通过对来自于城市周边地区的小商品流通调查，进行了若干重要研究。Christaller和L?sch等于20世纪30～40年代，进行了理论研究。推动空间影响力模型在城市规划研究中的应用并取得重要进展的是最大熵(Wilson,1967,1970)理论与效用最大化理论(NeidercornandBechdolt,1969)。它们为空间影响力模型提供了坚实的理论基础。70与80年代的理论研究将这两种方法联系起来，进一步提出了Logit形式的影响力模型(Anas,1983)。目前大多数应用中的交通与土地利用模型是20世纪60与70年代各种文献中提出的思想和模型。20世纪60年代以来，对土地利用与交通的理论研究以美国为中心展开。由于道路交通量的持续增长产生了大量不必要的交通拥挤和严重的空气污染问题。交通污染增长的明显结果是城市污染，仅来自公路汽车运输的排放一项即占碳氧化物总量的70%，占氮氧化物的39%，VOCs的30%，PM-10的28%(Curran等,1992)。1970～1990年间，道路车公里数年增长率为3.2%，美国道路运输能耗在全部能耗中达22%，其中94%为石油。它直接导致了1990年净化空气修正法案(CAAA)和地面联运效率法案(ISTEA)的出台。城市机动交通出行量增长的直接效果是石油进口的增加，因此，在城市交通规划中促进出行数量的减少已成为公众关注的焦点。人们讨论最多的政策措施包括鼓励减少出行，缩短出行距离，使出行向利用率高的车辆或非机动出行方面转移，将出行安排在非拥挤时段等。英国最早对交通与土地利用模型从理论与实践两个方面进行探讨的是利兹大学的Wilson和他的同事(Wilsonandetal，1977)以及后来伦敦大学的Mackett。Mackett在构造及标定利兹一体化交通与土地利用模型包(LILT)及基于微观模拟的MASTER模型系统方面做了大量工作(Mackett,1983,1990b,1991a,b)。后来，剑桥大学的Echenique及其同事构造并成功地开发了MEPLAN模型系统并使其商业化，该模型被用于西班牙及巴西、委内瑞拉、智利等第三世界国家的部分城市。澳大利亚在该领域的开创性工作是联邦科学与工业研究组织(CSIRO)经过长期不懈的努力后取得的，它很大程度是以TOPAZ(techniqueforotimalplacementofactivitiesinzones)模型系统为基础的(Brotchie,1969)。Monash大学的Young和他的同事研究了基于博奕模拟的土地模型(Guetal,1992)，提出了PIMMS(PricingandInvestmentModelforMulti-ModalSystems)模型(Hensher,1993)。加拿大在一体化的交通土地利用模型方面最初的工作是在Hamilton都市区完成的，研究的重点是模拟汽车燃料消耗及排放。日本一体化都市模型包括CALUTAS模型(computer-aidedlandusetransportanalysissystem)(Nakamuraetal,1983)、大阪模型(Amanoetal,1985)。其他地区的交通与土地利用模型包括Eindhoven城市地区的vanEst模型，意大利都林和罗马的模型(Bertugliaetal,1981)及瑞典斯德哥尔摩采用的模型等。中东地区的模型有德黑兰规划与政策模型(Garnett,1980)，Martinez(1992a,b)最近在智利圣地亚哥的应用中标定了他自己提出的交通与土地利用一体化模型。目前采用的土地利用与交通规划模型重点是在一体化城市分析模型的开发方面。目前的模型可以综合处理最大熵与地区可达性最优间的协调，这也是效用最大化经济合理说明的空间影响理论与消费者选择的基础。数学上，这些模型利用了非线性数学规划方法、区域间投入产出方法，而最近的计量经济学和微观模拟方面的进展可综合解决出行需求、居住、就业、服务和城市用地建模问题。第二节城市土地利用的分类土地利用这一术语来自农业经济学，最初用来描述一块土地以及它的经济学用途（牧场、农田和采石场等），后来被用于城市规划中(Chapin,1976)。“城市土地利用”的一般意义是城市功能范畴(如居民区、工业、商业区、零售区、政府机关空间及休闲区)中的空间分布或地理类型。传统上，土地利用是指对地面空间的利用(或建筑物内部的空间利用)。一、我国城市土地的用途分类我国1991年3月颁布的国家标准《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ137-90）中，将城市用地分为10大类、46中类、73小类。表3.2-1表示了城市用地的大类，每一大类又可分为若干中类，例如居住用地大类分为四中类，即一、二、三、四类居住用地。一类居住用地为市政公共设施齐全，布局完整，环境良好，低层为主的居住用地；二类居住用地为市政公共设施齐全，布局完整，环境较好，中、高层为主的居住用地；三类居住用地为市政公共设施比较齐全，布局不完整，环境一般，或与工业等用地混合交叉的居住用地；四类居住用地为以陋房简屋为主的居住用地。多数中类又分为若干小类,例如公共设施用地大类下的体育用地中类，又分为体育场馆用地及体育训练用地两小类。详细情况可参考上述国家标准。表3.2-1我国城市用地分类表代码用地名称内容说明R居住用地住宅用地、公共服务设施用地、道路用地、绿地居住小区、居住街坊、居住组团和单位生活区等各种类型的成片或零星的用地，分有一、二、三、四类居住用地C公共设施用地行政办公用地、商业金融业用地、文化娱乐用地、体育用地、医疗卫生用地、教育科研设计用地、文物古迹用地、其它公共设施用地居住区及居住区以上的行政、经济、文化、教育、卫生、体育以及科研设计等机构和设施用地，不包括居住用地中的公共服务设施用地M工业用地一类工业用地、二类工业用地、三类工业用地工矿企业的生产车间、库房及其附属设施W仓储用地普通仓库用地、危险品仓库用地、堆场用地仓储企业的库房、堆场和包装加工车间及其附属设施等用地T对外交通用地铁路用地、公路用地、管道运输用地、港口用地、机场用地铁路、公路、管道运输、港口和机场等城市对外运输及其附属设施等用地S道路广场用地道路用地、广场用地、社会停车场用地市级、区级和居住区级的道路、广场和停车场等用地U市政公用设施用地供应设施用地、交通设施用地、邮电设施用地、环境卫生设施用地、施工与维修设施用地、殡葬设施用地、其它市政公用设施用地市级、区级和居住区级的市政公共设施用地，包括建筑物、建筑物及管道维修设施等用地G绿地公共绿地、生产防护绿地市级、区级和居住区级的公共绿地及生产防护绿地，不包括专用绿地、园地和林地P特殊用地军事用地、外事用地、保安用地特殊性质的用地E水域和其它用地水域、农村用地、闲置地、露天矿用地、自然风景区用地除以上九大类城市建设用地之外的用地二、国外城市土地用途分类每个国家均根据具体情况的不同制定自己国家的城市土地用途分类标准。日本的《城市规划法》规定了居住类、商业类和工业类3大类、12小类土地用途，如表3.2-2所示。图3.2-1给出了12类土地用途在城市中的布置情况。表3.2-2日本的城市土地用途分类用地大类细分类说明居住类1.第一类低层居住专用地保证良好的低层居住环境的土地2.第二类低层居住专用地以保证良好的低层居住环境为主的土地3.第一类中、高层居住专用地保护良好的中、高层居住环境的土地4.第二类中、高层居住专用地以保护良好的中、高层居住环境为主的土地5.第一类居住专用地以保护居住环境的土地6.第二类居住专用地以保护居住环境为主的土地7.准居住地作为道路的沿道、谋求提高与所在地特性相吻合的业务的方便，同时保护与之相协调的居住环境的土地商业类8．近邻商业用地以对附近居民提供日用品为主要业务、供商业和其它业务用途的土地9．商业用地供以商业为主的业务用途的土地工业类10．准工业用地供对环境没有恶化影响的工业为主用途的土地11．工业用地供工业用途为主的用地12．工业专用地主要供工业用途的用地图3.2-112类土地用途在城市中的布置情况德国的福兰克夫于1891年、柏林于1892年分别将城市土地分成了居住用地和工业用地两大类；美国土地用途采用分区制(zoning)分类并由各州政府制定，国家没有统一的标准。三、土地利用分析变量一般地，土地利用模型包含的变量包括：人口、土地利用限制、就业地点政策、零售设施布局、出行费用、特定运输方式的出行速度及其网络结构、运输投资的时序、一般经济环境。在交通规划研究中，小区活动可以根据它们与交通之间的关系分为三部分：(1)基本部分。这部分的就业满足非本地需求，它产生货物及服务，可输出到城市外部地区。它产生向心的资金流，流入城市，导致增长及剩余，多数工业部分的就业属于这类。一般认为这部分不太受城市位置问题约束，因为地区市场不是最主要的关心点。这种考虑是劳瑞(Lowry)模型的一个外部因素，必须是已知的。(2)非基本部分(零售部分)。这部分的就业满足本地需求。它不输出任何货物及服务，且将该地区作为主要的市场地区。它主要考虑零售、货物及建设之类的服务。由于这部分严格服务于本地/区域需求，本地是一个重要的焦点。就业水平也可假定与本地人口相关联，这种考虑是劳瑞模型的一个内在因素。(3)居住部分。居住的数量与基本部分及零售业就业岗位数量相关，居民区的选择也紧密地关联于工作地。这种考虑也是劳瑞模型的一个内在因素。这里，“基本部分”指制造出口商品的工业部门，尽管也会有部分本地需求。基本部分的就业影响着人口和服务性就业的空间分布。交通与土地利用之间关系的核心是区域经济预测，它预测并分配基本就业部分的位置。第三节土地利用模型Clark(1951,1968,1982)可以被认为是最早将科学方法用于研究城市人口密度和区位理论的研究人员之一。第一代模型中，劳瑞(1964)模型所取得的突破为第二代模型(Hutchinson,1974;Batty,1975)提供了坚实的基础。土地利用模型是描述地区内部经济活动的选址行为及其作用结果的土地利用空间分布的数学模型，分为预测模型和优化模型。预测模型是在一定的制约条件下，对各种经济主体的选址行动结果的土地利用形态的跟踪模型。优化模型是在一定的制约条件下，社会效益目标最大化所对应的土地利用状况。目前交通与土地利用模型很多，多数是在上世纪60与70年代地理学基础上发展而来的。一、汉森模型由以上可知，汉森模型中有两个变量，即可达性(Accessibility)和开发可能的土地面积。可达性是指表示某小区所具有的、产生与其他小区相互作用机会可能性的度量，可以用式(3.3-1)表示。(3.3-1)式中－i小区对j小区的某活动主体的可达性值；－j小区内某活动主体的规模，例如就业人口等；－i小区与j小区之间的时间距离；－参数。因此，i小区的总可达性可以表示为：(3.3-2)这样，汉森模型研究城市中某小区作为住宅开发时，所具有的可达性对住户数的影响。它将任意时点的两小区之间的住宅开发