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第三章交通与土地利用(TrafficandLandUse)第一节概述第二节城市土地利用分类第三节土地利用与交通模型1、汉森(WalterG.Hansen)模型2、劳瑞(I.S.Lowry)模型3、ITLUP模型4、优化模型第一节概述第一节概述第一节概述理念的变化传统的规划理念：将交通规划作为城市（土地利用）规划的专项规划，强调交通规划的附属作用；新的规划理念：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，相反土地利用的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。强调交通的导向，尤其是公交的导向TOD(TransitOrientedDevelopment)作用。交通规划促进或带动城市规划总体布局第一节概述第一节概述研究的历史Reilly:1930年代,“来自城市周边的小商品流通调查”Christaller&Losch:1940年代,“用地选择理论”1950年代－1960年代,计算机的应用Harris:1968年,“大规模土地利用与综合交通模型的开发”北美:规模大、成本高英国:Lowry模型(1964)的改良1970年以后，迅速扩大到其它国家1975年(Brotchie,Sharpe)：AustraliaTOPAZ(TechniquefortheOptimalPlacementofActivityinZones)模型日本：欧美模型的改良和应用，天野光三(AmanoKozo)、吉川(Yoshikawa)、铃木(Suziki)第一节概述区位理论-《交通区位论及其应用》，管楚度著，2000区位：自然地理位置、经济地理位置和交通地理位置在空间地域上的结合。区位理论：关于人类活动，特别是经济活动空间组织优化的理论。交通与区位理论：以交通基础设施为区位的基础物质之一，刻画其结构、密度和部局状况的理论。第一节概述交通与商业区位理论：满足人民的物质生活需要、将工业及其它各业的产品输送给消费者的服务行业。交通与工业区位理论：交通方便、集结成团、向市区边缘。交通与住宅用地区位理论：交通方便、可达性好、环境（自然、地理、人文）友好。诱增生成交通量第二节城市土地利用分类《城市用地分类与规划建设用地标准》(GBJ137-90)：城市用地分为10大类、46中类、73小类。10大类：R居住用地、C公共设施用地、M工业用地、W仓储用地、T对外交通用地、S道路广场用地、U市政公用设施用地、G绿地、P特殊用地、E水域和其它用地第二节城市土地利用分类第二节城市土地利用分类第二节城市土地利用分类第三节土地利用与交通模型土地利用模型：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。a.预测模型：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。b.优化模型：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。第三节土地利用与交通模型一、汉森(WalterG.Hansen)模型—HowAccessibilityShapesLandUse,1959目的：利用城市内小区的可达性计算住宅的开发模型的两个变量：A、可达性(Accessibility)：表示某区所具有、产生与它区相互作用机会的可能性。B、开发可能的土地面积人口的增加住宅分配给各区第三节土地利用与交通模型小区ij之间的可达性：Aij：i区对j区的某活动主体的可达性值；Sj：j区内某活动主体的规模，例如就业人口；Tij：i区与j区之间的时间距离；γ：参数。γijjij/TSA第三节土地利用与交通模型小区i的可达性：可达性对住户数的影响：各小区可以开发利用的住宅用地面积比率＝任意时点小区住宅开发可能比率住宅开发率Di=住宅开发现状比率／住宅开发可能比率例如，雇佣的可达性与住宅开发率Ｄi的关系：ijjijj,γijj,iji/TSAA第三节土地利用与交通模型假设，每户的居住面积一定，那么，小区i的住宅开发现状比率：Pi：i小区的新增户数；Pt：全市在时刻t的新增户数；Oi：小区i的新增住户可能比；Oj：小区j的新增住户可能比。第三节土地利用与交通模型模型的特征：A、自区的可达性不能在其所在区考虑；B、时间距离不明确；C、适用于短期预测。第三节土地利用与交通模型二、劳瑞(I.S.Lowry)模型—AModelofMetropolis,19641、劳瑞模型目的：利用土地利用之间的相互作用定量关系式，原则上对象区域为封闭的城市区域（没有人员的出入）决定：满足各小区土地利用形态的住户数和就业人口的分布第三节土地利用与交通模型土地利用的活动主体（具有某种目的的土地利用者）a.基础产业部门(basicsector)－已知条件工业、大型贸易公司、中央政府机关、高校等。不由地区社会经济规模决定。b.非基础产业部门(retailsector)－由模型内部决定商业、服务业、地方政府、中小学等与居民生活密切相关。吸引顾客，受地区人口、经济规模影响。c.住户(employmentorpopulation)被上述两部门雇佣的住户数和人口。第三节土地利用与交通模型劳瑞模型流程图第三节土地利用与交通模型模型结构：A:面积；B:基础产业部门；D:时间距离F:就业人口；H:住户；N:住户数；R:非基础产业部门；U:土地利用对象外；α:住户平均人口；k:组;b:修正系数；e:人均土地面积φ:市场潜能；Ψ:住户潜能;m:非基础产业分组总数；n:交通小区总数；x:住户数权值；y:就业人口权值。非基础产业部门就业人数：面积：第三节土地利用与交通模型住户部门：约束条件：A:面积；B:基础产业部门；D:时间距离F:就业人口；H:住户；N:住户数；R:非基础产业部门；U:土地利用对象外；α:住户平均人口；k:组;b:修正系数；e:人均土地面积φ:市场潜能；Ψ:住户潜能;m:非基础产业分组总数；n:交通小区总数；x:住户数权值；y:就业人口权值。第三节土地利用与交通模型2、嘎琳-劳瑞模型嘎琳（R.A.Garin,1966）提出了劳瑞模型的矩阵形式，使劳瑞模型迭代计算更方便。潜能(potential)：连接两城市中心线相互作用力的大小与两城市人口的乘积成正比，与距离的平方成反比--J.Q.Stewart和G.K.Zipf，1940式中，Pi,Pj—城市i,j的人口；Dij—城市i,j间的距离；Fij—相互作用力；K—系数。第三节土地利用与交通模型城市（或小区）i的能量为i与所有城市（或小区）n的相互作用能量之和Stewart的人口潜能的概念：城市（或小区）i中的人，因城市j的人口诱发的相互作用的可能性，随着城市j的人口增加而增高，随着ij间距离的增加而降低。人口潜能：第三节土地利用与交通模型嘎琳-劳瑞模型：基础产业就业人口向量：基础产业人口向量：设Ejb为小区j的基础产业部门就业人口，Pjb为居住于小区j的基础产业部门人口第三节土地利用与交通模型a‘ij--在i区工作被分布到j区的函数，αj--居住在小区j的基础产业部门的家庭人口。第三节土地利用与交通模型非基础产业部门就业人口向量：B‘=[b’ij]：非基础产业部门的出行分布模式βi：为小区i的就业率第三节土地利用与交通模型最终，就业人口和总人口可以用下式求得：以上两式可以简化为：第三节土地利用与交通模型这里，与劳瑞模型中潜能对应的分布函数设定为：tij—小区ij间的行程时间同样，由工作单位到非基础产业部门的出行，同样通过导入矩阵：第三节土地利用与交通模型就业人口和人口可以改写成：第三节土地利用与交通模型三、ITLUP(IntegratedTrafficandLandUsePackage)模型ITLUP(Putman），由非集计居住分配模型(DRAM)和就业分配模型(EMPAL)组成；两个模型均为Lowry模型的修正形式。DRAM：采用小区吸引力和一个小区的工作人员到其他小区的就业岗位的可达性来评价各小区住宅分配的主要因素。EMPAL：根据前一时间的就业和小区的吸引力来分配就业。例如，假定住宅选择在对雇员最有吸引力的地点，就业岗位在住宅最易接近的地点。第三节土地利用与交通模型1.非集计居住分配模型(DRAM)DRAM与EMPAL模型针对数据差异几经修正。在目前的应用中，住宅被分配到小区的模型是：式中，—小区i在时间t的住宅估计数；—小区i在时间t的吸引力测度；—小区j到i之间高峰期出行时间；—小区j到i之间非高峰期出行时间；—全区域范围内时间t时住宅与雇员之比值βop与βp—经验衍生参数。第三节土地利用与交通模型小区本阶段吸引力计算模型如下：式中，Li,t：小区i在时间t的总土地面积；Ni,tk：小区i在时间t中收入为k级的居民数量；θ与γ1…γ4：经验参数。家庭按年收入分4类，因此上述两个公式共有4个版本；而这种一体化的模型中DRAM部分就有28个参数。第三节土地利用与交通模型2.就业人口分配模型(EMPAL)EMPAL方程中，将就业人口分配到小区的模型为：式中，Ej,t—小区j在时间t相关部分(基本的、零售业与服务业)的就业人口；Hi,t-1—小区i在时间t的住宅数量；Wj,t-1—小区j在时间t-1的吸引力函数；rth—全区域范围内时间t的就业与时间t-1的住宅的比率；rte—全区域范围内时间t的就业与时间t-1的就业的比率；δ—经验参数。第三节土地利用与交通模型小区上一阶段吸引力计算模型为：式中，Lj—小区j的总图例面积；δ1与δ2—经验参数。DRAM模型参数用1997年美国德克萨斯州奥斯汀地区住宅及就业数据标定过。当时，家庭根据收入估计分为4类，即年收入3万美元以下、3万～4.25万、4.25万～5.5万以及5.5万以上者。第三节土地利用与交通模型EMPAL的参数用1997年的家庭数据及2007年的预测就业数据标定过。这些研究中隐含的假定是工作地点第一、住宅第二。就业分为3类：基础产业就业(5200个岗位)、零售业就业(800个就业岗位)和服务业就业(3800个就业岗位)。第三节土地利用与交通模型标准ITLUP模型的局限性：其一，没有考虑土地利用密度的约束。ITLUP模型将就业岗位分配到小区，即使它们没有足够的容纳就业岗位和住宅的能力。在美国，每公顷居住土地的最大住宅容纳能力一般在25户左右，每公顷商用土地的最大岗位容纳能力一般在100个位置左右。从EMPAL和DRAM得到的家庭与工作岗位分配结果首先用来满足小区中的商业和居住面积，如果不够，按比例再分配一些空余土地。其二，DRAM与EMPAL模型只能顺序使用，忽视了就业岗位与住户之间作用的相互与同时性。其三，ITLUP在分配就业岗位与住户数时没有考虑土地价格与货物流。第三节土地利用与交通模型四、优化模型小区活动最优配置手法（TechniquefortheOptimalPlacementofActivitiesinZones)模型(澳大利亚rotchie和Sharpe,1975年)TOPAZ模型在划分为n个小区的区域、以m种土地利用活动为对象，决定寻求区域整体的新开发费用和交通之和最小的活动分布。第三节土地利用与交通模型Z=开发费用+交通费用式中，νkj—在小区j中开发的土地利用性质k的单位费用；Xkj—在小区j中开发的土地利用性质k的新开发量；cij—小区i，j之间的交通费用；qij—小区i，j之间的日出行数。第三节土地利用与交通模型其他土地利用与交通关系模型第三节土地利用与交通模型交通设施建设的诱增交通量分析—周伟、王颖诱增交通量：交通系统中，由于新建设施或等级改造，改变了出行者出行的条件，从而使交通设施多余产生的交通量。趋势交通量：交通系统中，按照正常的经济和社会发展的交通量。转移交通量：交通系统中，由于某种交通方式的变化，而从其他方式转换过来的交通量。第三节土地利用与交通模型诱增交通量的特征：潜在性。在某区域的经济布局、土地利用状况条件下，存在的态势在交通线路开通后引发区域的土地布局和经济结构的变化，从而引发交通量的诱增；滞后性。对当地经济发展和居民交通出行的影响需要一定的时间，因此诱增交通量的产生并不是交通系统一旦发生变化就立刻非