基于交通需求的城市用地分类方法

王艳丽，李林波，易军伟，吴 兵

(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804)

交通问题已成为制约现代城市发展的主要瓶颈，严重影响了城市居民的工作和生活。交通问题的产生源于供需矛盾，其中“供”是指交通系统本身，“需”则源自土地利用。国内外实践证明，缓解供需矛盾必须从土地利用规划的角度来协调交通与土地间的关系［1-2］。

用地分类是落实城市用地政策、控制城市用地开发的重要前提和基础，对于城市用地分类的讨论与研究始终是各国城市规划领域关注的焦点，并随着机动化和城镇化的快速发展，在交通规划领域也引起了普遍重视。

土地使用布局(包括使用性质和开发强度)决定交通需求的强度和分布特征［3］，交通系统对土地使用布局的引导作用如TOD的思想也开始引起城市规划师的注意，但是交通思想并没有完全渗入到城市规划领域。目前，在对城市用地进行分类时，尚未考虑其产生交通需求的因素，没有附加说明其产生的交通需求特征或对交通系统的影响。为更好地指导我国城市规划和交通规划，协调土地和交通的关系，从源头上遏制交通拥挤的产生，有必要对城市用地所表现的交通需求特征进行分析和分类，以作为城市用地分类的补充。

1 现有城市用地分类及其不足

1.1 现有城市用地分类

用地规划作为传达规划控制目标的重要信息载体，它集中反映了规划控制城市用地的目标，因此，不同的城市控制目标，需要不同的城市用地分类划分标准，对城市用地进行分类也就成为编制用地规划的前提。通过将城市土地划分为若干类型，并制定每一类型用地的使用规则，从而实现对城市用地发展及其结构的控制。

1.1.1 我国的用地分类情况

自20世纪90年代以来我国一直使用的是GBJ 137—90《城市用地分类与规划建设用地标准》，但这一标准已不适应我国城市的发展，很多学者提出需要一套适应新形势的划分层次并为此进行了研究［4］;于是新标准GB50137—2011《城市用地分类与规划建设用地标准》［5］应运而生，并从2012年开始实施。在新标准中仍采用按照土地使用的主要性质进行划分的方法，但对类别进行了调整和精简，将城市建设用地分成8大类(表1)、35中类、44小类。

表1 《城市用地分类与规划建设用地标准》用地分类Table 1 Urban land classification in Code for Urban Land use Classes and Standards of Planning Construction Land

此外，还存在一些地方性的标准，如《深圳市城市规划标准与准则》以及香港的分类体系等［6］。这些标准仍是以土地的利用性质为主的分类，但考虑了建设用地的主导开发性质或者是土地权益制度等因素。

总之，我国的城市用地分类是一种面向规划设计和用地统计的分类方法，针对土地功能用途，从土地本身的属性和特征来进行划定，应用于总体规划、分区规划和控制详细规划各个层次。

1.1.2 其他国家的用地分类情况

在其他国家中，用地分类则呈现出不同土地管理、不同用地规划体制下城市用地分类的特征。德国的规划体系是根据各种法规的要求和开发使用的目的，从土地利用规划和建设规划两个层面详细列举了需要控制的土地用途，其中，针对建设用地分为4个大类和11个小类。英国是以政策区分类［7］，用政策描述替代统一的分类表形式，区别土地用途分类和建筑用途分类，开发控制根据不同功能的相容性，分为经常容许类型、需要规划申请和审批类型、不允许类型。加拿大则是在官方规划中用政策区分类型，而在具体的区划法中依照用地功能分类。日本作为单一的土地管理的国家，其分类主要依照的是用地的功能，但其将用地类型与具体的开发限制条件相结合。新加坡也是依据用地功能进行分类，但其用地兼容性与开放性特征明显。

不同国家与城市的用地分类方式是由其对应的控制对象所决定的，基于不同的理念和目的，大致可分为用地功能分类、政策区分类、兼容性分类、空间形态分类以及指标性分类等5种，体现了多样性和开放性，除了用地功能外，还引入了其他因素，并注重与开发控制相结合。

1.2 现有城市用地分类的不足

不管是国内的还是国外的城市用地分类，都是从城市规划的角度出发，没有充分体现土地与交通的关系，也没有完整考虑交通因素，即使对用地分类时有考虑到交通设施的完善与否(如我国新标准中对居住用地的分类)，却并没有对交通需求特征的说明。但是，城市用地分类的应用贯穿于城市规划的各个层次，而无论在最初的城市用地规划还是后期的土地功能置换，交通是一个必须要考虑的重要因素，需要根据区位、交通、相邻土地及建筑等条件来配置合法的最具收益的土地使用组合［8］。所以，城市用地分类中对用地的交通特征描述的缺失，将无法保证所有规划师都能很清楚的明白各类土地使用布局的交通需求强度和分布特征。特别是随着交通拥挤的加剧，减少或缓解交通拥挤理应成为一个重要的规划控制目标，于是对城市用地分类中各类用地交通需求特征的分析说明就显得极为必要。

当然，国外个别国家有对土地的交通生成特征进行研究作为用地分类的补充为开发控制提供依据，如美国城市交通研究所中颁布的《出行生成手册》对出行源按土地使用功能分为10大类，包括162种土地利用方式［9］。但是由于人口、土地使用和居民出行等的差异，手册并不能完全适用于我国。我国仅有考虑交通因素的分类则是在进行交通影响评价时对建设项目进行的划分，如最新的《建设项目交通影响评价技术标准》中根据用地类型等将建设项目分成了11大类［10］。但是，这些建设项目的分类主要用于建设项目在审批时的交通影响评价，而这个阶段几乎很难对城市规划和交通规划产生影响，加上分类过细，也很难用于前期的城市规划。

笔者在分析城市用地交通需求特征的基础上，从交通的视角对城市用地进行分类，为城市用地分类提供参考或补充，使城市用地规划从一开始就能够充分考虑到对交通所带来的影响。

2 城市用地的交通需求特征分析

2.1 城市用地与交通的作用机理

土地是城市社会经济活动的载体，城市用地是交通需求的源头，不同功能或性质的城市用地在空间上的分离引发交通生成(包括产生和吸引)。不同功能类型的用地，引发的交通生成不同，城市用地在空间上的分布决定了城市各类活动在空间的分布，也决定了交通出行在时空上的分布［11］。同时，交通系统的供给提供了交通需求即用地功能实现的可能和途径，表现为用地的可达性，不同的土地利用要求交通系统提供不同的可达性，当供给不足以满足交通需求时则可达性降低，反过来作用于城市土地的利用。所以说城市用地功能的实现与否，在一定程度上取决于交通系统的供给情况。

可见，城市用地和交通系统间通过交通需求这一中介进行相互作用和影响，这种相互作用和影响为城市规划带来了挑战。所以在进行城市和交通规划时必须明确不同城市用地的交通需求特征，才能寻求土地利用与交通系统的协调发展。

2.2 不同城市用地的出行时空特性

不同城市用地具有不同的交通需求特征，先避开聚类统计的多样性和复杂性，采用非集计的方法，从单一出行行为角度入手，不难发现任何一次出行不考虑具体出行方式和路径等复杂因素，无非具有时空两个属性：出行的起讫点和出行的时段。出行的这两个属性直接与出行的目的相关，而出行的目的与用地的功能相一致，出行行为作为城市活动系统内部的动态联系，反映了居民在城市中的时空参与性。所以，从出行的时空特性来描述用地的交通需求，更能体现不同城市用地使用的差异，也更容易理解交通问题产生的本质。此外，为更好地发现出行的时空规律，不仅要分析各类用地在一次出行所占的时空位置，更需注意到其在1个人1 d的活动，即1 d出行链中所处的时空维度。

2.2.1 居住用地(R)

居住用地的功能主要是人类日常居住的主要场所，通常为人类在1 d活动中迈出第1步的地点，也往往是到达的最后1个地点，即居住用地往往是1 d出行链的起点和终点(称为据点)。在这类1 d活动链中，第1次和最后1次出行均为基家出行，但出行的空间指向以及出发和结束的时间则因出行目的不同而不同。一般来说，较多地基家出行目的是工作或上学，呈现早出晚归的潮汐特征，也有部分基家出行是为休闲娱乐等，其出行时间则较为不固定等。图1是某居住用地工作日的出行时间分布。

图1 居住用地出行的时间分布示意Fig.1 Trip distribution of residential by time

2.2.2 公共管理与公共服务用地(A)

公共管理与公共服务用地包括行政、文化、教育、体育、卫生等场所，通常是基本日常活动如上班、上学等的目的地，也是1 d出行链中的暂停逗留地，其出行一般源于居住用地，是基家出行的目的地，同时又是大部分非基家出行的起点。由于该类用地功能较多，每类的出行时间特征不同。A1行政办公用地主要是通勤交通，早上到达晚上离开，呈现潮汐特征，也有部分访客是随机性的到达离开;A2文化设施用地，主要是文化活动，非工作日到达较多，一般上午到达下午离开，但是潮汐特征不特别显著;A3教育科研用地，其出行又因用地的小类不同而有所差异，A33中小学用地和A35科研用地，主要是基家出行，到达离开的时间潮汐特征非常明显，而其他类的教育科研用地，大多有宿舍较为独立，与外部的出行不多较为随机;A4体育用地，平时到达相对较少较为随机，但当有比赛等活动时该类用地所引发的交通则是大规模的、集中性的到达和离开，如图2;A5医疗卫生用地，其出行包括潮汐的通勤交通，又包括更多离散的访客出行，总体到达离开在时间上有一定的早晚小高峰;A6社会福利设施用地相对较为独立引发的出现较少，主要是访客，较为随机，但非工作日会相对多些;A7文物古迹用地，有一定的随机访客出行;A8外事用地则同A5类似;A9宗教设施用地与A4类似，当有宗教活动是出行较为大型集中，一般多发生在周末较多。

图2 体育用地出行的时间分布示意Fig.2 Trip distribution of sports stadium by time

2.2.3 商业服务业设施用地(B)

商业服务业设施用地是各类商业经济活动(商业、商务、娱乐康体等)的场所，通常是1 d出行链中的暂停逗留地，但因其包括旅馆类用地B14故也有可能是出行链的起点或终点。该类用地引发的出行的时空分布较为复杂。B1商业设施用地到达离开的时间较为离散和随机;B2商务设施用地，主要是商务办公场所，其到达离开规律为早上到达晚上离开的潮汐型;其他的B3娱乐康体以及B4公用设施营业网点和B9其他服务设施用地，所诱发的出行到达离开较为随机离散性较高。

2.2.4 工业用地(M)

工业用地是工作生产商品货物的场所，是人1 d出行链中的暂停逗留地，其出行的空间源于居住用地，出行在时间上表现为早上到达晚上离开，呈现潮汐特征(图3)。另外，其也是货物出行链的始发点和终点，货物运输则依据产业类型的指向不同的空间，时间上多为非早晚高峰时段的随机或集中性。

图3 工业用地出行的时间分布示意Fig.3 Trip distribution of industrial by time

2.2.5 物流仓储用地(W)

物流仓储用地主要是货物的存储、中转、批发交易等的场所，出行以货运为主，指向的多为非居住用地，时间上多为非早晚高峰时段的随机或集中性。

2.2.6 交通设施用地(S)

交通设施用地各种出行得以实现的载体，用于人和物的流动和休憩，是客货出行的中转、流通地，在出行链中一般不是起点也不是终点而是属于出行过程，一般所承载的交通有潮汐现象。

2.2.7 公用设施用地(U)

则主要是安放公用设施的场所，主要出行是工作人员上班作业，属于出行链的暂停逗留地，其出行主要源于居住用地的部分具有一定的潮汐性，但源于其他用地的部分则更多的是随机性。

2.2.8 绿地(G)

绿地主要是游憩的场所，除了G2防护绿地几乎没有交通出外行，其他类型的绿地主要是出行链的暂停和逗留地，空间上平时的出行分布多来源于近距离的居民或上班族，周末节假日多源于不同空间的游客，时间上分布离散较随机(图4)。

图4 绿地出行的时间分布示意Fig.4 Trip distribution of green space by time

总的来看，尽管每类城市用地具有各自的交通需求时空特征，但在现有城市用地分类中部分类型的交通需求在时空上具有相类似性。总体上，除了部分用地无交通生成外，以及作为出行活动载体的交通设施用地外，其他城市用地，在空间上无非是一次出行的起点、终点，一个出行链的据点、暂停逗留点，在时间上则基本表现为潮汐性、集中性和随机性。将时空结合来看，在某个特定时段，某类用地只存在3种可能：

1)离开的出行大于到达的出行即产生的出行大于吸引的出行，则为出行的主要生成点;

2)产生的出行小于吸引的出行，则为出行的主要吸引点;

3)产生的出行与吸引的出现相当，则为出行的产生吸引点。

2.3 不同城市用地的出行其他特性

不同城市用地的交通需求特征除了时空二维差异外，还有第三维数量方式的差异，涉及到交通量的大小，交通方式(工具)的选择与交通组成等。

1)不同用地所生成的日出行率R不同，而且由于出行时间分布的差异，不同城市用地高峰小时出行强度差异较大。一般来说，公共管理与公共服务用地(A)和商业服务业设施用地(B)生成的R较高，工业用地(M)和居住用地(R)的则相对较低。

上海市的市级中心地区各类用地生成的日出行率R及高峰小时出行系数PR、早高峰小时出行系数APR 统计如表 2［12］。

表2 上海(市级中心区)各类用地的日出行率及高峰小时系数Table 2 Trip rate and early peak hour coefficient of different land use in Shanghai(city center)/(人次·m-2)

2)不同用地的出行方式选择偏好不同，于是交通方式组成不同。一般中小城市往往居住用地非机动化出行较多，公共设施用地公共交通出行较多，而商务服务业设施用地则相对小汽车出行比例较高。不同城市或区位同一类型用地出行方式构成会因经济等因素而有所差异。图5是根据上海市调查资料［10］，统计得到的上海市各用地出行方式比例，同样可以看出商务办公用地的小汽车出行较高，而社区医院中非机动车出行较多，公园广场则公交方式出行较多。

此外，相同的用地类型，出行生成率和出行方式构成会因土地的开发强度不同而有所差异，一般开发强度越高，相对生成率也会有所增加，出行也会更多的选择公共交通。

图5 上海市各用地出行方式构成Fig.5 Trip mode structure of different land use in Shanghai

3 基于交通需求的用地分类方法

3.1 城市用地布局与交通问题

由于不同城市用地具有不同的交通需求特征，所以当城市用地布局不合理时就导致了交通问题的产生。其中，最显著的是因用地布局所引起的潮汐交通问题，一方面造成了高峰时刻交通拥挤，另一方面又使得平峰时交通设施资源浪费。

以上海市为例，根据第4次交通大调查，工作日早高峰(8：00—9：00)经轨道交通进入中心区的客流是出中心区客流的2.4倍，使得该方向部分网络断面客流满载率＞1。同样，放射性快速路进入市中心方向的平均车速＜24 km/h，处于拥挤状态，而反方向则极为畅通。相比上海，北京市中心的潮汐现象更为严重，如图6。

图6 北京潮汐不平衡交通现象Fig.6 Unbalanced traffic phenomena in Beijing

潮汐交通的产生主要是源于大片具有相似交通时空需求特征的城市用地大规模集聚使得交通需求在时空分布上较为集中，如大片的居住用地形成“卧城”、大片的公共设施用地则形成“空城”。以天津的滨海新城核心区为例(图7)，规划用地布局将具有不同交通时空需求特征的居住用地和工业用地隔离开来，北面形成大片的工业用地、南面为大片的居住用地［13］。

图7 天津滨海新城核心区规划用地Fig.7 Land use under planning in core area of Binhai City of Tianjin

虽然这样的用地布局易于管理，但是从其交通需求预测中会发现，未来连接工业用地和居住用地的主要交通干道将会相当拥挤，而工业区内部道路却利用率较低，见图 8［14］。

图8 天津滨海新城核心区规划交通运行状况Fig.8 Traffic situation under planning in core area of Binhai City of Tianjin

此外，当用地布局不合理时，还会增加交通需求，使得出行次数增多、出行距离增加、出行时间延长等，引发交通生成与交通供给的矛盾，从而产生各种各样的交通问题。这些现象在许多大城市中都有体现，严重制约了城市经济发展、人们生活质量的提高以及城市环境的改善，并带来诸多城市相关问题。所以，在对城市用地进行规划时，有必要依据城市用地的交通需求特征尤其是时空特征对城市用地进行分类，以便对城市用地进行合理布局，促进土地和交通的一体化发展。

3.2 城市用地交通分类依据和方法

考虑到城市用地和交通系统的要素众多，均为复杂的巨系统，如果局限到按要素的分类则过于细致无法指导城市与交通规划，所以本文从城市用地和交通联系的关键点“交通需求”入手。在前面对城市用地交通需求特征研究的基础上从时空角度对城市用地进行分类，并将其他特征如数量特征等融入到时空分类中。这也与缓解目前交通拥挤等问题的基本思路相一致，因为交通拥挤等问题很多是由交通需求的时空分布不均衡造成的。

3.2.1 时间分类

第1种分类方法是根据城市用地交通生成的时间分布，将城市用地分成集中型用地(F)、潮汐型用地(T)、随机型用地(R)等3类。集中型用地(F)所引发的交通相对较为集中，潮汐型用地(T)所产生引发的交通出行具有潮汐性，而随机型用地(R)则指引发的交通出行在时间上分布较为离散。按交通生成的时间分布特征进行划分，以便可以合理调节城市用地布局，使区域的交通需求在时间分布上趋于平缓，即所谓的时空均衡，从而在一定程度上减少交通问题的产生。

具体类别归属可用高峰小时系数(PR)来界定，如当高峰小时大于某个值时为集中型，但考虑到潮汐型的不同还需结合早高峰小时系数(APR)来确定，其他的则为随机型。具体各类城市用地属性及阈值确定需要经过统计聚类分析，这里给出一种快速聚类分析方法，先统计各类用地的高峰小时与早高峰小时系数，然后采用SPSS分析工具进行K均值聚类，按照高峰小时系数将用地分为3类，高峰小时系数最大那类用地可确定为集中型用地，而高峰小时最小那类也可确定为随机用地，而对于中间那类用地，还需结合APR来确定是否属于潮汐用地。笔者按此方法，按照上海市建设项目交通影响评价技术标准［10］中所给出的29种用地的高峰与早高峰系数，对用地进行了聚类分析，根据分析结果最终建议采用PR≥0.3的为集中型用地，PR＜0.18的为随机型用地，而0.3＞PR≥0.18的根据高峰小时来确定，APR≥0.1的为潮汐型，其他的为随机型。

3.2.2 空间分类

第2种分类方法根据城市用地交通生成的空间属性，将城市用地分成产生类用地(C)、吸引类用地(X)、产生吸引类用地(Q)。产生类用地(C)针对某段时间内离开的出行大于到达的出行，即该类用地出行的产生大于出行的吸引;吸引类用地(X)指出行的吸引大于出行的产生;产生吸引类用地(Q)，则产生与吸引的出行数量相当。这样的用地分类便于在城市规划时控制用地结构，将不同空间属性的用地混合布设，尽量减少交通出行及出行距离。

具体分类，可用产生吸引比(P/A)来界定。如P/A＞6︰4为产生类用地;P/A＜4︰6为吸引类用地(X);P/A=4︰6～6︰4为产生吸引类用地(Q)。

以上两种分类方法可以单独使用，也可以将以上两种方法结合，对城市用地先按照交通生成的时间分布进行分类，然后再对其进行空间分类，如图9的交通分类体系。

图9 城市用地的交通分类体系Fig.9 Urban land use classification system based on traffic demand

3.3 时空分类方法的应用

根据各类城市用地的交通需求特征，结合需求特征分析，按照城市用地的交通分类体系，就可以确定各类城市用地的交通需求类别。

例1，根据前面的分析，对表2中的各类用地进行出行时间分类。居住用地的 PR=0.25，APR=0.2，属于潮汐型;同样，公共管理与公共服务用地中的行政办公用地和医疗用地也属于潮汐型，而文化设施用地则属于随机型，体育用地属于集中型;商务服务业设施用地中的商务设施用地属于潮汐型。

例2，根据用地的到达离开曲线，对早高峰时的城市用地进行出行空间分类，则居住用地属于产生类用地，其他用地大多为吸引类交通用地，也有部分用地属于产生吸引类用地，如交通设施用地。

按照城市用地的交通需求时空特性对城市用地进行归类，作为现有城市用地分类的补充，可使城市用地规划从一开始就能够充分考虑到对交通所带来的影响，有利于不同城市用地的空间合理布置，从而避免同类交通生成用地的大规模布置造成交通过度集中甚至区域性交通拥挤。例如在最初用地布局规划时，参照城市用地的交通需求特征的时空类别，结合不同时段用地的空间属性将潮汐型、集中型和随机型用地进行统筹安排等，以调整和完善城市用地布局减少出行距离从而减少常规交通拥挤的发生。

此外，城市用地的交通分类还可作为新的城市用地分类制定的依据，对城市用地制定法定图则，确定用地交通需求的时空属性的归属，容许开发商在对土地开发时可以变更土地的功能类别，但不容许变更土地基于交通需求的时空类别，在一定程度上保障了土地和交通的综合规划的有效性。

4 结语

由于数据和资料有限，笔者仅作探索性的方法研究，还需要进一步结合大量的调查数据进行聚类分析以及专家评价，以确定合理的分类。研究意义并不仅仅在于划分城市用地本身，更重要的是建立对城市用地与交通关系的本质认识，将交通要素考虑到城市用地分类体系中，从而可以对城市用地结构布局进行合理的规划，尽量使交通需求特征不同类型的用地组合形成混合用地，以期促使交通流的时空平衡，促进城市的可持续发展。

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