交通系统与土地使用一体化模型研究及应用

 欧洋

 （长沙市规划设计院有限责任公司，湖南长沙430111）

  摘要：对国外交通系统土地使用一体化模型的研究进行综述，介绍多种理论模型，并对这些模型的机制进行简单的阐述。在模型研究的基础上，通过长沙市湘府路快速化改造工程的实际应用，得出相应的结沦。

  关键词：交通系统：土地使用；一体化模型；湘府路；快速化改造

  中图分类号：U412 文章编号：1004-4655( 2016) 02-0004-03

1概述

 随着我国城市化机动化进程的加快，城市土地使用趋向于高密度集中开发，交通压力越来越大。造成交通频繁拥堵，出现严重的城市交通与土地使用问题。虽然对城市交通基础设施进行大量的改造和建设，交通拥堵有所缓解。然而由于缺乏对交通需求结构、土地使用结构相互关系的整体性系统研究，这种传统方法难以从根本上解决问题。因此，从交通需求产生的源头一一土地使用人手，研究交通系统与土地利用一体化的模型方法，实现土地使用模式与交通模式合理结合，对于解决交通问题、实现城市可持续发展具有重要的理论和现实意义。

 本文旨在系统介绍国外在交通系统与土地使用一体化方面的理论模型，以长沙市湘府路（湘江大道一浏阳河西岸）快速化改造工程为例，通过国外理论模型结合本地化实践，为国内其他工程项目提供一定的借鉴和参考作用。

2典型模型介绍

2.1劳瑞衍生模型

 劳瑞衍生模型中应用最广泛的是由Putman等人在1983年开发，历时20 a反复改编的南“非集聚的居民分配模型”( DRAM)和就业分配模型( EMAPL)构成的“交通一土地使用软件包”( ITLUP)。它提供一个在DRAM、EMPAL和交通规划的UTPS中划分和交通分配组件之间相互反馈的机制。在ITLUP中交通成本的变化反馈到居民分配模型和就业分配模型中，反过来受约于土地使用容量和规划的限制，从而得到一个新的相互影响的矩阵作为一种修正区位可达性的度量。

2.2基于数学规划方法的模型

 从早期的以竞租函数(bid-rent function)为代表的居住区位线性规划模型，采用具有线形约束条件的凸规划数学形式。这类模型的基本假设是：通过优化交通成本和城市活动系统成本的目标函数，将住宅区和就业区的区位特征表述为一个新的土地使用配置情况。代表模型包括Kim模型和POLIS模型。

2.3基于空间投入产出理论的模型

 基于投入产出理论的分析模型中应用最为广泛的是MEPLAN。MEPLAN在交通模型中对“四步骤”技术方法进行改进，交通流( O-D)直接由投入产出空间联系的土地使用模型生成，不再需要出行生成和出行分布子模型；增加出行时段子模型选择，达到出行模型选择的多样化；由于增加房屋（土地）生产和交通供给子模型，加强了供给决策的模拟。此模型有助于制定房地产市场和交通市场协调供给的规划和政策，使土地开发和交通设施建设得到合理控制，实现数量和空间结构上的匹配。MEPLAN模型框架见图1。

2.4基于城市经济学的模型

 基于城市经济学方法是用非经典的经济学理论描述土地使用的特征，特别是居住用地，建立在确定土地价格过程之上的。这一理论的代表性模型是由Anas开发的METROSIM模型。

2.5基于微观模拟分析的模型

 基于微观模拟分析方法首先从一个预先设定的概率分布中生成一些随机数，代表一些特定的响应或响应值；然后在响应值和特定的出行者特性或出行选择之间建立联系，构造详细的出行行为或出行活动特征；再对出行特征模拟，提供规划研究的集计值。

3交通系统与土地使用一体化模型应用实例

 交通系统与土地使用一体化模型在国外研究和应用很多，常年的经验积累对模型的优化起到重要的作用，使得模型能够更好地满足国外城市的规划要求。国内在这方面的研究虽然有长足的发展，但对模型的应用还比较欠缺，无法对模型进行有针对性的优化调整。因此，本文在分析国外交通系统与土地使用一体化模型的基础上，选取长沙市湘府路（湘江大道一浏阳河西岸）快速化改造工程进行模型的实际应用，在验证模型可靠性的同时，积累宝贵的与国内交通需求相适应的模型数据。

3.1湘府路（湘江大道一浏阳河西岸）快速化改造

 工程简介

 工程西起湘江大道，东至浏阳河西岸（不包括浏阳河大桥），工程全长11.98 km。道路等级为城市快速路，设计车速80 km/h．全线以高架为主，包含地道和少量地面快速路，规划沿线共设置9组上下匝道，1处定向匝道，2座全互通枢纽立交。湘府路（湘江大道一浏阳河西岸）快速化改造工程方案图见图2。

3.2模型选取

典型模型比较表见表1。

 湘府路工程采用上述模型进行沿线交通需求预测，排除基于数学规划方法和基于微观模拟分析的模型。

 根据湘府路工程的编制依据，以工程掌握的资料为基准。由于湘府路沿线的就业、住房区位等参数获取较为困难，且工程仅掌握沿线的用地和土地价格情况。

 综上所述，湘府路T程选择基于空间投入产出理论的模型作为实际应用的交通系统与土地使用一体化模型。

3.3模型应用

3.3.1参数标定

 湘府路沿线规划用地以居住、商业和行政办公用地为主，现状包括湖南省政府、天心区政府以及大量已建成的中高档居民区分布在湘府路沿线各路段。湘府路沿线用地情况示意图3，湘府路沿线用地开发现状情况表见表2。

 按房屋价格作为土地价格的表现值，以反映模型所对应的价格参数（见图4）。

3.3.2模型应用结果

将标定的参数代人到模型中，见式(1)。

 经过迭代计算，最终得到湘府路快速路的交通量预测结果（预测年份为2038年）见图5。

 基于交通量预测结果，规划湘府路快速化改造道路的建设规模：主路双向6车道，圭塘路一万家丽路段为双向8车道；辅路双向6车道，局部双向8车道；出入口匝道为单向2车道。其中，辅路两侧保留非机动车道；主辅合流跨越湘江，规模为双向8车道，并保留两侧机动车道。湘府路道路建设规模见图6。

 交通系统与土地使用一体化模型历经半个多世纪，从早期的静态模型逐步发展成为半动态模型，在发展过程中不断吸收统计信息学、经济学理论，运用数学规划和微观模拟的方法描述出行、居住和就业等的变化，建立土地使用与交通之间的反馈机制。

 在湘府路快速化改造工程中，通过引入基于空间投入产出理论模型，计算得到的交通量和道路建设规模，为规划方案的推进提供坚实的基础。实际应用不但验证模型的可操作性，也积累宝贵的参数标定经验，能够更好地与我国的交通规划和工程实践相结合，为城市的交通运输发展做出重要的贡献。