土地利用模型与交通模型研究

张智学

摘 要：本文从土地利用与交通的互动关系作为切入点，概述了城市用地与交通预测一体化模型的基本原理，以现行的主流一体化模型为例，从模型构建的角度分析了不同的对象，结构特征以及建模方法对于实际构建模型的影响，综述其构建原理以及运行方式，并介绍了一体化模型效用函数确定原理等基本概念。

关键词：土地利用;交通;出行;地区位效用;关联性;Logit模型

0 引言

在城市发展的过程中，组成城市的要素，人口、经济、土地等处于动态变化的阶段，互相关联，互为因果。城市的发展理论由复杂的子系统组成并受到多种变量因素的影响，在实际应用时往往难以将具体的对象转化为参数化，模型化的表达，因此在表示城市所处状态（人口，规模，土地，经济、定位）时，往往会使用土地利用这一综合性概念。交通规划对于城市规划和发展具有先导作用，与土地利用状况互相作用，互为成因，一方面土地利用所产生的交通需求是交通规划的目标，土地利用决定着交通规划，另一方面，前置的交通规划影响着周边用地发展水平和方向，对土地利用结构的调整具有导向性作用。

1 交通模型与土地利用模型联系原理

在关联模型中，有关交通的影响因素，诸如使用，通过建立交通方式的便捷性、时间成本、可达性与用地相关的用地性质之间的联系，将土地利用模型（Land-UseAnalysis）和交通预测模型（Transportation Forecasting）合成为一体化模型为L-T模型（系统）。

在构建L-T系统时，要考虑土地利用对于出行生成的影响和交通系统对于城市用地性质的影响。因此，不同系统之间信息反馈回路的建立，对于充分反映交通和用地各要素组成之间的作用过程有着重要的意义，因此在实际构建L-T系统过程中首先要解决的问题便是如何寻找描述不同系统运作变量中的关联性，将其置于一个综合性系统下进行讨论。

在实际模型构建中，常选取其对于城市经济和生产活动的作用与反作用，构建两个系统之间的反馈机制。这种观点主要考虑到城市生活中不同的经济实体，对于各种产品（包括商品、服务等）等的生产和消费过程中，生成了对用地和交通的需求[1]。图1所示。

2 L-T模型种类及系统划分

现行的L-T模型设计思路主要从模拟对象以及系统结构两方面入手。就针对于出行对象的情况模拟上，可分为基于出行的模型与基于行为的模型两种，从L-T系统的关联机构上进行划分，则可分为分离式、耦合式和集成式结构三种。

2.1 基于模拟对象的模型划分

2.1.1 基于出行的模型

基于出行行为（Trip-based）模型其特点在于研究的基本对象是不带特征及属性的单次出行行为，根据每次出行的起讫点计算出行量。以其中的代表四阶段法为例，其主要的技术路线为：土地利用属性—出行生成—出行分布—出行方式划分—交通分配。四阶段法设计过程中并没有充分考虑到交通系统对于土地利用的反馈作用，在该模型系统之中更多侧重于用地属性对于交通生成、分配等单方面的影响。

2.1.2 基于行为的模型

基于行为（Activity-Based）模型认为出行者的出行行为源自其日常活动的需求，强调了出行与个人特征和属性以及对应的社会活动需要的关联性。基于行为的模型将出行看作是人们日常活动行为的诸多属性中的一种。在本质上，出行是为了首先某种社会活动需要的一种行为。这种模型的一个最基本的前提是，出行是由一系列活动行为所决定，所有这些活动行为构成了出行者个人的活动日程，而个人的活动日程又受到社会环境的限制，具体体现为出行行为在时间和空间上的约束。

2.2 基于不同结构的三类模型系统

常见的L-T模型主要通过三种结构处理L模型与T模型之间的关系，分别为分离式，耦合式和集成式。分离式结构采用了一种较为简单直接方式分开处理模型之间的关系，并不在其中建立之间的反馈关系。耦合式和集成式结构模型则通过选取外生变量的方式，根据用地对于外生变量的效用

评价进行活动量的空间分配，再根据不同交通方式以及路径对于外生变量的影响将出行的流量加载到路网上。

3 效用函数的确立

根据随机效用理论建立的logit模型[3]：

通过效用函数：

来反映用地分区的综合吸引力（其中，SEi，a为i分区的a种社会经济指标;Ai，b为i分区与b种出行方式有关的可达性;为待定参数）。除常数项外，效用函数还包括一个项和一个项。项反映用地的区位优势，项则反映用地的区位可达性。

无论是基于出行还是基于行为的模型，运用logit 模型来进行用地选择、出行方式选择、路径选择等已成为一种趋势。在用地分析中，可以根据不同的用地选择目的，选用不同的社会经济指标，包括社区环境质量等指标，来建立特定的效用函数。在出行方式选择和路径选择过程中，基于效用函数的MNL（MultinomialLogit）模型和NL（NestedLogit）模型可将方式划分和交通分配过程合二为一。效用函数的灵活性还体现在能用非集计型数据来标定模型参数，把基于效用函数的各种选择模型统称为离散型选择模型。

效用函数中的γ项通常为负值，称为交通负效用（Transport Disutility）。交通负效用反映了交通因素对用地综合吸引力的负面影响，这体现在用地价格（地租）随出行时间和费用的增加而降低，也就是通常所说的交通对用地的反作用。

4 总结

土地利用与交通相互引导、作用、影响，构成了城市中复杂的路网和用地形态。构建二者的一体化模型，超越单个系统所具有的局限性，从整体和全面的角度思考二者的联系，是解决城市用地和交通问题的主要趋势。未来，一体化模型的发展趋势会更多的针对现阶段无法量化统计出行对象特征、实现多系统协同分析、多学科理论支持、模拟过程精细化，融合多种模型理论和建模方法实现系统构建。

参考文献：

[1]李立，米梦凡，李欣，等.交通规划与土地利用规划的一体化模型综述[J].交通科技与经济，2017，19（2）：1-7+12.

[2]Putman，S.H..Urban Landuse and Transportation Models：a state of the art summary[J].Transportation Research，1975（9）：187-202.

[3]易漢文.城市用地分析与交通预测模型系统概述[J].城市交通，2006（5）：55-62.

[4]陈海伟.城市土地利用与交通一体化模型框架及关键技术[C].中国城市规划学会、沈阳市人民政府.规划60年：成就与挑战——2016中国城市规划年会论文集（05城市交通规划）.中国城市规划学会、沈阳市人民政府：中国城市规划学会，2016：762-769.

[5]谭琦川，黄贤金.城市土地利用与交通相互作用（LUTI）研究进展与展望[J].中国土地科学，2018，32（7）：81-89.