交通系統(tǒng)與土地使用一體化模型研究及應用
歐洋
（長沙市規(guī)劃設計院有限責任公司，湖南長沙430111）
摘要：對國外交通系統(tǒng)土地使用一體化模型的研究進行綜述，介紹多種理論模型，并對這些模型的機制進行簡單的闡述。在模型研究的基礎上，通過長沙市湘府路快速化改造工程的實際應用，得出相應的結(jié)淪。
關鍵詞：交通系統(tǒng)：土地使用；一體化模型；湘府路；快速化改造
中圖分類號：U412 文章編號：1004-4655( 2016) 02-0004-03
1概述
隨著我國城市化機動化進程的加快，城市土地使用趨向于高密度集中開發(fā)，交通壓力越來越大。造成交通頻繁擁堵，出現(xiàn)嚴重的城市交通與土地使用問題。雖然對城市交通基礎設施進行大量的改造和建設，交通擁堵有所緩解。然而由于缺乏對交通需求結(jié)構(gòu)、土地使用結(jié)構(gòu)相互關系的整體性系統(tǒng)研究，這種傳統(tǒng)方法難以從根本上解決問題。因此，從交通需求產(chǎn)生的源頭一一土地使用人手，研究交通系統(tǒng)與土地利用一體化的模型方法，實現(xiàn)土地使用模式與交通模式合理結(jié)合，對于解決交通問題、實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
本文旨在系統(tǒng)介紹國外在交通系統(tǒng)與土地使用一體化方面的理論模型，以長沙市湘府路（湘江大道一瀏陽河西岸）快速化改造工程為例，通過國外理論模型結(jié)合本地化實踐，為國內(nèi)其他工程項目提供一定的借鑒和參考作用。
2典型模型介紹
2.1勞瑞衍生模型
勞瑞衍生模型中應用最廣泛的是由Putman等人在1983年開發(fā)，歷時20 a反復改編的南“非集聚的居民分配模型”( DRAM)和就業(yè)分配模型( EMAPL)構(gòu)成的“交通一土地使用軟件包”( ITLUP)。它提供一個在DRAM、EMPAL和交通規(guī)劃的UTPS中劃分和交通分配組件之間相互反饋的機制。在ITLUP中交通成本的變化反饋到居民分配模型和就業(yè)分配模型中，反過來受約于土地使用容量和規(guī)劃的限制，從而得到一個新的相互影響的矩陣作為一種修正區(qū)位可達性的度量。
2.2基于數(shù)學規(guī)劃方法的模型
從早期的以競租函數(shù)(bid-rent function)為代表的居住區(qū)位線性規(guī)劃模型，采用具有線形約束條件的凸規(guī)劃數(shù)學形式。這類模型的基本假設是：通過優(yōu)化交通成本和城市活動系統(tǒng)成本的目標函數(shù)，將住宅區(qū)和就業(yè)區(qū)的區(qū)位特征表述為一個新的土地使用配置情況。代表模型包括Kim模型和POLIS模型。
2.3基于空間投入產(chǎn)出理論的模型
基于投入產(chǎn)出理論的分析模型中應用最為廣泛的是MEPLAN。MEPLAN在交通模型中對“四步驟”技術(shù)方法進行改進，交通流( O-D)直接由投入產(chǎn)出空間聯(lián)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；增加出行時段子模型選擇，達到出行模型選擇的多樣化；由于增加房屋（土地）生產(chǎn)和交通供給子模型，加強了供給決策的模擬。此模型有助于制定房地產(chǎn)市場和交通市場協(xié)調(diào)供給的規(guī)劃和政策，使土地開發(fā)和交通設施建設得到合理控制，實現(xiàn)數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)上的匹配。MEPLAN模型框架見圖1。
2.4基于城市經(jīng)濟學的模型
基于城市經(jīng)濟學方法是用非經(jīng)典的經(jīng)濟學理論描述土地使用的特征，特別是居住用地，建立在確定土地價格過程之上的。這一理論的代表性模型是由Anas開發(fā)的METROSIM模型。
2.5基于微觀模擬分析的模型
基于微觀模擬分析方法首先從一個預先設定的概率分布中生成一些隨機數(shù)，代表一些特定的響應或響應值；然后在響應值和特定的出行者特性或出行選擇之間建立聯(lián)系，構(gòu)造詳細的出行行為或出行活動特征；再對出行特征模擬，提供規(guī)劃研究的集計值。
3交通系統(tǒng)與土地使用一體化模型應用實例
交通系統(tǒng)與土地使用一體化模型在國外研究和應用很多，常年的經(jīng)驗積累對模型的優(yōu)化起到重要的作用，使得模型能夠更好地滿足國外城市的規(guī)劃要求。國內(nèi)在這方面的研究雖然有長足的發(fā)展，但對模型的應用還比較欠缺，無法對模型進行有針對性的優(yōu)化調(diào)整。因此，本文在分析國外交通系統(tǒng)與土地使用一體化模型的基礎上，選取長沙市湘府路（湘江大道一瀏陽河西岸）快速化改造工程進行模型的實際應用，在驗證模型可靠性的同時，積累寶貴的與國內(nèi)交通需求相適應的模型數(shù)據(jù)。
3.1湘府路（湘江大道一瀏陽河西岸）快速化改造
工程簡介
工程西起湘江大道，東至瀏陽河西岸（不包括瀏陽河大橋），工程全長11.98 km。道路等級為城市快速路，設計車速80 km/h．全線以高架為主，包含地道和少量地面快速路，規(guī)劃沿線共設置9組上下匝道，1處定向匝道，2座全互通樞紐立交。湘府路（湘江大道一瀏陽河西岸）快速化改造工程方案圖見圖2。
3.2模型選取
典型模型比較表見表1。
湘府路工程采用上述模型進行沿線交通需求預測，排除基于數(shù)學規(guī)劃方法和基于微觀模擬分析的模型。
根據(jù)湘府路工程的編制依據(jù)，以工程掌握的資料為基準。由于湘府路沿線的就業(yè)、住房區(qū)位等參數(shù)獲取較為困難，且工程僅掌握沿線的用地和土地價格情況。
綜上所述，湘府路T程選擇基于空間投入產(chǎn)出理論的模型作為實際應用的交通系統(tǒng)與土地使用一體化模型。
3.3模型應用
3.3.1參數(shù)標定
湘府路沿線規(guī)劃用地以居住、商業(yè)和行政辦公用地為主，現(xiàn)狀包括湖南省政府、天心區(qū)政府以及大量已建成的中高檔居民區(qū)分布在湘府路沿線各路段。湘府路沿線用地情況示意圖3，湘府路沿線用地開發(fā)現(xiàn)狀情況表見表2。
按房屋價格作為土地價格的表現(xiàn)值，以反映模型所對應的價格參數(shù)（見圖4）。
3.3.2模型應用結(jié)果
將標定的參數(shù)代人到模型中，見式(1)。
經(jīng)過迭代計算，最終得到湘府路快速路的交通量預測結(jié)果（預測年份為2038年）見圖5。
基于交通量預測結(jié)果，規(guī)劃湘府路快速化改造道路的建設規(guī)模：主路雙向6車道，圭塘路一萬家麗路段為雙向8車道；輔路雙向6車道，局部雙向8車道；出入口匝道為單向2車道。其中，輔路兩側(cè)保留非機動車道；主輔合流跨越湘江，規(guī)模為雙向8車道，并保留兩側(cè)機動車道。湘府路道路建設規(guī)模見圖6。
交通系統(tǒng)與土地使用一體化模型歷經(jīng)半個多世紀，從早期的靜態(tài)模型逐步發(fā)展成為半動態(tài)模型，在發(fā)展過程中不斷吸收統(tǒng)計信息學、經(jīng)濟學理論，運用數(shù)學規(guī)劃和微觀模擬的方法描述出行、居住和就業(yè)等的變化，建立土地使用與交通之間的反饋機制。
在湘府路快速化改造工程中，通過引入基于空間投入產(chǎn)出理論模型，計算得到的交通量和道路建設規(guī)模，為規(guī)劃方案的推進提供堅實的基礎。實際應用不但驗證模型的可操作性，也積累寶貴的參數(shù)標定經(jīng)驗，能夠更好地與我國的交通規(guī)劃和工程實踐相結(jié)合，為城市的交通運輸發(fā)展做出重要的貢獻。
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