牛方曲
Niu Fangqu
中图分类号: K928.5
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690(2017)01-0046-09
收稿日期: 2016-01-15
修回日期: 2016-04-30
网络出版日期: 2017-01-15
版权声明: 2017 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介：牛方曲（1979 -）,男,安徽淮南人,博士,助理研究员,主要从事经济地理与可持续发展研究。E-mail: niufq@lreis.ac.cn
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摘要
回顾了LUTI模型概念、起源和发展过程,对模型的一般架构和实现技术方法进行了系统的总结分析,在此基础上讨论了LUTI模型发展所面临的问题与挑战。研究发现,作为模拟城市空间发展过程常用的数学模型,LUTI模型是基于城市土地利用-交通相互作用规律,从社会经济活动空间分布的角度模拟城市空间演化过程。根据LUTI模型,城市空间演化过程是土地利用系统和交通系统不断的相互作用过程,其中交通模型根据城市活动空间分布及交通设施评价城市交通状况,而土地利用模型根据交通可达性和其他影响因素预测城市空间发展趋势;城市发展过程中城市活动空间分布在交通的作用下发生改变后,将改变城市房租、交通状况等因素,进而再次导致城市活动空间分布随之变化,如此不断相互作用、趋于平衡。LUTI在国外被广泛用于城市空间政策检验、辅助决策。就LUTI模型的发展而言,已有研究更多地侧重要解决的现实问题,而对模型的理论结构关注较少,导致模型的发展滞后于城市的发展。应用中面临的诸多问题要求LUTI模型理论上的进一步突破。将LUTI的工作原理植入城市研究的背景中,旨在让读者对LUTI模型原理、结构、实现技术及面临的问题有深入了解,推进LUTI模型在中国应用与发展。
关键词：
Abstract
China is experiencing the rapid transformation of urbanization, with mass population migration floating from rural provincial areas to large cities, which brings huge challenge for the authority to foster sustainable urban development. While right spatial policies always play important roles in urban development, powerful tools are needed to validate the empirical policies by modelling the urban spatial evolution process. Land-use/Transport Interaction Model (LUTI) has been used frequently in urban policy-making and scenario testing in developed countries. LUTI model are often used to answer questions like “what impacts on urban space could a certain amount of floorspace development in a certain zone bring? How would urban activity spatial pattern change if a highway be developed?” i.e. “what-if” questions. It has been proved especially useful in modelling urban spatial development process and developing sustainable policies. Notwithstanding the usefulness, the LUTI model deals with cities only thrills in developed countries, with rare application to rapidly growing cities of developing countries, especially China and related applications are also lacking. This article introduces the concept and origin of LUTI, reviews various LUTI models, model components and simulation techniques, and discusses the model strengths, weaknesses, challenges and development trends. According to LUTI theory, urban space is composed of two main parts, i.e. land use and transport. Urban development process is the interaction between urban land use and transport. The activity distribution (land use) along with land use policies and transport determine the accessibility of each zone and then the location of activities. A change in activity distribution causes the change of activity density or rent, and then accessibilities of zones are rebalanced. The process is repeated until the stopping criterion is met—the activity distribution difference between two successive iterations is below a predefined value.Based on the review and discussion, the article explores what contribution the model can make and how the model can be adjusted in China toward an urban policy modelling tool for decision makers. The challenges faced to develop the model theoretically are also discussed. The study is intended to extend the usage of LUTI models and promote the development in the discipline of Human Geography in China.
Keywords：
中国目前正经历着城市化转型时期。以人为本的新型城镇化规划将对城镇社会经济的发展与演变产生巨大的影响。为确保城市化健康合理的发展,期待科学合理的城市空间政策。为此,开展政策实验、辅助城市空间决策极具现实意义。目前用于辅助城市空间决策的常用方法有：① 通过问卷、访谈的方式获知政策实施后人们行为,包括区位选择、出行方式（口头表述倾向性）,如开展土地开发或交通收费;② 通过观察和分析人们的行为,推断当某些因素发生变化时人们可能的举动,即经验主义;③ 利用数学模型模拟人们的决策行为[1]。前两种方法是在已知条件下发挥作用,不适用于预测新的未经检验的政策效果,除此之外,现实中往往是多个影响因子同时变化,很难弄清楚人们的日常行为之原因。数学建模也是建立在观察或调研基础上,不同的是其根据观测或调查数据得出了定量的结论,而且用数学表征的人类行为可以进一步扩展到未知的条件下。另外,利用数学模型,可以保持其他因子不变分析某一单独的因子,这是其他的凭经验的分析方法无法比拟的。
土地利用-交通相互作用模型（Land-use/Transport Interaction Model, LUTI）是常用的数学模型,该模型甚至被认为是模拟城市空间发展过程唯一可用模型[2],在国外被广泛的应用于城市空间演化及可持续性模拟评估,为辅助空间决策提供了有力的工具[3~6],主要用于回答如下传统问题：土地利用政策如何影响城市社会经济活动分布和交通发展;交通政策（包括交通基础设施和交通成本等方面）如何影响城市社会经济活动的空间分布[7,8]。LUTI模型在国外辅助决策中的早已得到广泛的应用。例如,1980年代,英国的交通部开发了LASER（London and South East Region）模型[9,10],用于模拟输出英国伦敦及其东南地区未来多个年份的人口与工作岗位的空间分布以及不同交通模式、目的、线路的交通流,在此基础上可进行城市发展的可持续性评估。LASER模型目前为该地区的空间发展规划起到了良好的支撑作用[5]。为了帮助英国政府制定合理的城市空间战略、阻止城市蔓延,Echenique等利用LUTI模型以英国泰茵、剑桥、伦敦为案例,模拟评估了不同发展战略的可持续性,得出城市形态并非决定因素[5,6],紧凑型城市形态并非更具可持续性。除此之外,美国、澳大利亚、荷兰、德国、瑞典等多个国家均有LUTI模型应用案例[1,3],这里不予逐一列举。
目前LUTI模型在中国的应用研究还较为薄弱。国内关于城市空间演化模拟、辅助决策方面已进行了不少的研究,学者们从不同的侧面对城市空间展开了大量的探讨,涉及城市产业空间[11,12]、居住与通勤[13~17]、土地利用变化与城市增长[14,18,19]、交通和城市形态[20]等诸多方面,取得了丰硕的成果。但研究侧重微观层面,相对分散、欠缺整合[21,8],城市土地利用-交通一体化模拟分析研究较为薄弱,LUTI理论尚缺乏深入全面的探索应用。杨吾扬、王缉宪、周素红等通过对国外土地利用模型的回顾介绍了Lowry模型的概念与思想[22~24]。梁进社等[25]基于Lowry模型框架对北京城市扩展进行分析,得出北京城市发展的确表现出了Lowry模型所考虑的因素。周彬学等[26]借用Lowry模型关于经济部门分类的概念框架研究城市空间结构,其研究思路是在探讨城市各要素之间（交通、区位、土地利用）的作用关系基础上,利用已知数据计算未知要素的空间分布状况,对Lowry理论的概念有了初步应用。牛方曲等 [7,8]对LUTI模型的原理、应用和发展现状进行了回顾,并提出了构建LUTI模型的概念框架,对LUTI模型原理和实现方法有了实质性的揭示。
总之,国内对LUTI模型的研究有了初步认识和探索,尚缺乏综合全面的开发应用。LUTI模型涉及土地利用模型、交通模型、人口模型、空间经济学以及计算机知识等多个领域,复杂的模型结构和较高的数据要求也是导致该模型推广缓慢的重要原因。为实现该模型在中国的拓展应用亟需回答的问题涉及：什么是LUTI模型?其结构和实现方法是什么?目前应用存在的问题其未来发展趋势是什么?为回答上述问题,本文回顾了LUTI模型的理论起源及演化过程、常用技术,在此基础上探讨了其存在的不足和发展趋势,希望能为其在中国的应用研究奠定基础,并为模型的进一步发展提供参考。
LUTI模型是计算机模型,旨在利用计算机的递归算法模拟城市空间无限发展的过程。“土地利用-交通相互作用”一词中“土地利用”并非指通常意义上的物理土地利用,而是指需要占用空间（场所）的社会经济活动,这些场所通常为人们居住和工作的地方;相关研究对“土地利用”数量的关注侧重的是室内空间面积。也有土地利用模型所关注的是严格意义上的物理土地利用[27],但这些模型不被称作“土地利用-交通相互作用模型”[28],因此不在本文的讨论范围。LUTI关注的城市社会经济活动一般分为两大类：家庭和公司（包括各种就业单位）。这些经济活动需要使用“室内空间”和交通设施,而交通反过来可以影响社会经济活动的区位。
城市空间演化过程是土地利用系统和交通系统不断的相互作用过程[29]。现有LUTI模型具有相似的架构,通常包括交通模型和土地利用模型两大组成部分。其中交通模型根据城市活动空间分布及交通路网评价城市交通可达性,而土地利用模型根据交通可达性和其他各影响因素预测城市空间发展趋势。城市发展过程中社会经济活动空间分布在交通的作用下发生改变后,必然改变城市各区位的房租、交通可达性等因素,进而导致社会经活动空间分布随之发生变化,进而再次导致房租等因素的改变,如此不断相互作用,直至平衡（或达到某种状态）,图1给出了一般性的结构框架,包含着递归算法。其中交通模型和土地利用模型（区位模型）在不同的案例中,其具体实现细节有较大差别,也导致LUTI模型在功能结构、实现技术上的差异。
1950年代,美国学者首先对城市交通与空间发展的相互关系进行了系统的研究。Hansen[30]研究认为,交通条件更好的位置拥有更好的发展机会、更高的密度;城市交通与社会经济活动区位相互影响,交通和土地利用规划决策应相互配合、协调处理。该思想风靡美国规划界,奠定了LUTI理论框架。其包含的城市土地利用、交通相互作用关系可以归纳如下为：城市土地利用空间分布（如居民区、工业区、商业区等）决定了人类活动的区位（居住、工作、购物等）的空间分离,需通过交通相互作用,而交通便捷度（可达性）决定了活动的区位选择,并反过来导致土地利用系统的变化,如此循环。
随之,1960年代初定量模拟在城市规划领域得到了空前的关注。为了实现城市定量模拟、辅助决策,研究人员大量采用其他学科的模拟分析方法,城市模型、模拟技术得到了飞速发展。1964年,Lowry基于LUTI理论首次尝试采用计算机技术建立城市模型,称作Lowry模型[29, 31],该模型成为LUTI模型发展的里程碑。Lowry模型将城市空间看作是由交通网络与土地利用组成,并将社会经济活动分为家庭、基础生产部门、服务部门三大类。给定基础部门的区位,输出居民点、服务部门的空间分布。Lowry模型包含居住区位模型和服务业区位模型,模型相互嵌套。Lowry模型是静态模型,描述的是城市某一时刻的发展趋势;采用的是位移距离表征区位间的交通状况;基于市场规律评价地块吸引力。上述几方面成为之后学者扩展的主要关注点。之后学者们对Lowry模型进行了大量的扩展应用,近年来欧美国家城市规划常用到的模型大多建立在Lowry模型的理论框架之上。
目前对于LUTI模型的分类业界还没有统一的认识和标准。为便于对LUTI模型的认识和理解,学者们从不同的角度对LUTI模型进行了分类,并对其发展脉络进行了分析。Miller等[32]依据交通模型的发展过程将交通模型分为4类：① 单一模式交通模型（T1）,只模拟汽车出行;② 多模式公共交通模型（T2）;③ 基于逻辑模型的交通模型（T3）,可模拟不同时间段的交通流;④ 基于经济活动的微观交通流模型（T4）。依据土地利用模型的发展过程将其分为5类：① 无土地利用模型阶段（L1）;② 依据职业性质确定经济活动的区位（L2）;③ 非市场的土地分配模型（L3）; ④ 基于市场价格的土地分配模型（L4）;⑤ 基于市场的经济模型（L5）。Miller将上述土地利用模型和交通模型发展过程组成为矩阵[32]。之后Wegener[1]又增加了一个土地利用模型（L6）,将其与Miller的分类进行组合,形成新的矩阵如图2所示。矩阵描述了LUTI模型的发展过程,其中每一个单元格代表了一类土地利用模型和一类交通模型的组合。箭头方向是LUTI模型功能逐渐增强。
除此之外较为熟知的分类方法有：① 根据模型变量的作用关系分为静态模型和动态模型[7,33]; ② Pierluigi等学者[34]从模型的发展过程和实现方法将LUTI模型分为3代5类：第一代模型出现于20世纪60~70年代,包括空间相互作用模型、数学规划模型、投入产出模型;第二代模型为20世纪70~90年代出现的随即效用模型;第三代模型为1990年后发展的微观模拟模型;③ Chang[35]根据模型的数学结构将LUTI模型分为四大类：空间相互作用模型、数学编程模型、随机效用模型和竞标地租模型; ④ Waddell依据模型的理论基础对LUTI模型进行了分类[36]。
上述分类较为宏观的描述了模型的特征和发展脉络,有助于对模型的理解和使用,但是由于LUTI模型结构多样且复杂,很难将所有模型均纳入某一分类体系[35]。为进一步探讨LUTI模型的实现,本文将讨论模型每个组成部分（子模型）的实现。
LUTI模型总的可以分为土地利用和交通两大系统。土地利用系统用于确定城市活动的空间分布,交通系统则基于土地用系统计算交通需求分布、评价城市交通状况。
LUTI模型中“土地利用系统”本质上考虑的是城市活动的区位（分布）和土地利用开发（通常指的是房地产的开发）,后者是影响前者的重要因素。
城市活动通常可分为居住和就业（企业）两大类。居住区位模拟主要有3个理论：地租理论、出行费用最小化理论、出行与居住消费均衡理论。① 地租理论利用地租曲线解释了单中心城市家庭的区位分布,认为家庭区位选择依据地租分布寻求效用最大化;② 出行费用最小化理论假定出行费用最小是家庭区位选择考虑的唯一因素。按照该理论,对于单中心城市来说,较为富裕的家庭分布在市中心,而低收入家庭分布外围地区。而实际上出行费用并非家庭考虑的唯一因素;③ 出行与住房消费平衡理论假定家庭在区位选择上会综合考虑出行费用和居住费用,据此,土地价格将随着与中心城市的距离的增加而下降。该理论总体上能说明问题,但去忽略了其他诸多因素影响,如舒适性、家庭收入、家庭的偏好、就业的变化、婚姻、年龄等。经济活动（公司）区位选择与家庭区位选择有着相似的规律,同样的理论可以得以应用。但同一区位对二者的价值往往不同,例如公司愿意出价更高,以攫取更大的利润,而家庭难以与之同样竞标。因此公司主要分布于市中心区域,随着距中心距离的增加,公司分布会迅速下降,变化速度高于家庭分布,但需要大场所的公司更趋于郊区[37]。
城市活动通常需要使用室内场所,即房产,因此城市房产的开发及其数量分布是影响城市活动分布的重要因素,为此对土地开发（房产开发）的模拟是LUTI模型的又一重要内容。理论上,土地开发量的模拟可通过对房产的需求实现。开发商会根据利润最大化原则选择区位,同时受城市规划或政府政策的限制,换而言之,受土地供应的限制。在这个工作中,开发商追求的是最大程度的剩余价值。现有的LUTI案例通常忽略了该模块。
交通系统通常用于模拟评价城市各个区位的交通便捷度,通常采用交通可达性表征。交通可达性通常被定义为从起点出发、采用某交通模式达到某类目标的便捷性,是影响城市区位效用的重要因素。交通可达性的评价涉及物理交通状况和机会的空间分布。
物理交通状况描述的是两点交通便利性,受交通供给及需求共同影响,通常采用通行时间或经济成本评价（或者是二者的加权,即综合成本）。模拟交通需求与供给状况常用的方法是四阶段法,交通四阶段法评估的结果是城市多模式OD流。基于该结果可以进一步评价城市交通成本,通常采用的是时间成本。
交通可达性受物理交通状况和机会的空间分布共同影响。不同的定义对应着不同的评价方法。如从某区位出发,1 h路程内可以到达的工作岗位数量,或是到达100个工作岗位需要多长时间等。也可以采用更复杂的模型予以表达,关于其评价方法,Daniel McFadden [38]进行了系统的总结。
LUTI模型技术方法指的是用于评估空间相互作用强度或区位预测的数学方法,本文将对其中关键数学原理进行总结,这些数学原理描述了绝大多数模型的模拟机制。
空间相互作用是LUTI模型的动力所在。LUTI所关注的空间相互作用多为城市内部区块间的“流”,如物流和人流,通常强调的是人流（出行）。模型需采用不同的指标评估城市区块间交通流,例如根据人口和就业活动的空间分布及通行成本预测工作出行的交通流。常用的模型是重力模型,这源于空间相互作用的假设与牛顿的万有引力的相似性。牛顿的万有引力认为,物体之间的吸引力与二者的质量的乘积成正比,与距离的平方成反比。将公式引入地理学领域,将区域间流量（例如通勤数量）看作是区域间的相互作用力,把其中的质量变量替换为结构变量,如人口、GDP等,这样表征了区域产生流量的能力。使用重力模型,实际上包含着重要的假设：区域间的流量大小与两点的规模变量成正比,与距离平方成反比。但是目前还没有理论可以证明区域间交通流与距离平方成反比。因此,区域间相互作用强度计算中的分母改为距离的n次方更具意义,其中n的取值应需求而变化。由此可得到空间相互作用最基本的评价模型。该模型可以解释为,区域间交通流是两区域的推力和引力所致,并受距离影响。
重力模型描述了区域间相互作用强度的相对分布,实际应用中往往需要对相互作用的两端进行限制,即对已知信息妥协,例如已知起点的居民数量和终点的就业岗位数量,这就需要对重力模型加以约束条件,形成约束重力模型[39]。
此外,熵理论也被引入了空间相互作用研究,用于求解系统达到某状态的可能性。当数据不足时,需要利用已有的信息求解系统可能的状态,而熵最大化是重要的求解方法。熵理论中包含两个重要的概念：宏观状态、微观状态。熵最大化求解过程是基于微观状态求解最大可能的宏观状态,例如已知城市的出行数量,求解两两区域间的OD流,可以采用交通总成本最小原则[40]。与重力模型类似,熵模型也可以加以不同的约束条件进行变换。
上述关于空间相互作用的模型主要用于模拟OD流,其中约束模型可用于模拟区位选择,如由居民数量预测出行空间分布。此外区位选择模拟通常有离散选择模型、逻辑模型（Logit model）。
离散选择模型通常被用于解释现象以实现决策支持。常用的离散选择模型有随机效用模型及其派生模型。随机效用模型建立在一系列假设基础之上：① 决策者面临的是一组离散的相互独立的选择——选或不选某个选项;② 决策者决策原则是效用最大化;③ 决策者选择某个选项可能性表征为概率;④ 每个决策的效用可以分为两部分,即可度量效用和随机效用,前者可基于所选的指标评价得出,后者指的是对评价结果其扰动作用的未知因素[41]。还可以加入不同的权重实现模型的变化。
逻辑模型是基于随机效用的假设实现对随机效用模型的派生。逻辑模型包括多项逻辑模型和嵌套逻辑模型。McFadden逻辑模型认为决策者选择k的概率决定于可选项的特征和决策者自身的特征[42]。McFadden[38]将Weibull分布函数应用于随机效用模型,派生出的逻辑模型目前被广泛使用,该模型认为决策者在决策前会评估每一个选项,而实际上,决策者由于信息掌握的不完整性,难以做到对城市众多选择逐一权衡,而只是对某个子集进行评估分析。此外,从结构上来说,logit 模型不考虑选项之间的关联性。而实际上,各个空间选项往往相互关联。基于上述考虑,出现了嵌套逻辑模型（Nested logit models）,这里不予详述。
LUTI模型另一重要模拟技术是地租理论。地租理论由Alonso[43]系统提出,与杜能[44]的农业区位理论相似。地租理论基于一系列假设解释了城市活动的空间分布。地租理论核心思想是各个区位的地租决定于其质量、利润、效用,而这些因素通常决定于该区位到城市中心距离。尽管该理论在城市模拟中得到了广泛的应用,其理论基础有限。其效用函数通常难以实现,其效用函数强调经济因素（交通费用）,而实际中有很多非经济因素在起作用,如空气质量、安全性、舒适度等[37]。作为地租理论的变种,特征价格模型（hedonic price model）进一步将房价分解为多个部分（如土地质量、结构、卧室数量、环境等）,但获取详细的价格数据尤其是多年的数据比较困难。
城市空间演化过程模拟涉及诸多领域,是一项系统性的、复杂的任务, LUTI模型为之而产生,目前仍被认为是城市长期规划最为有效辅助工具。然而,相比近年城市的发展速度,LUTI理论发展较为滞后,源自目前模型的发展更多的聚焦于需要面对的现实问题[35],而不是理论所描述的城市土地利用与交通的作用关系。
首先,在LUTI赖以实现的假设或理论基础产生的时代较早（20世纪60年代）,那时的城市与目前城市有很大的不同。其关注的主要是空间相互作用,将区位作为城市土地利用、交通发展的主要动力。但除了区位,同样存在其他诸多重要影响因素。其次,目前 LUTI模型主要采用的是聚合方式分析城市空间相互作用,而对城市的个体之间的相互作用缺乏关注。缺乏从微观个体到宏观现象的多层次模拟[1]。再则,目前LUTI模型通常是静态或是准动态,即模型会收敛于平衡状态,而城市的发展通常被视为动态变化过程,各个因素不断变化,永远不会达到平衡状态,因此如何实现二者的进一步契合有待探索。就该问题而言,笔者认为利用该模型做短期预测误差较大,而进行长时间段的预测,其结果更具参考意义,因为城市空间虽然达不到某个平衡状态,但应趋于某种可能的平衡状态。
源于上述理论上的不足,目前模型的应用仍然限于回答一些传统问题,如土地利用规划或房地产开发会对土地利用系统和交通带来怎样的影响,交通变化如何影响城市社会经济活动空间分布。
就LUTI案例应用而言,主要不足有：① 空间尺度较大,不利于模拟社会经济活动行为,在模拟社区尺度的空间政策效果方面显得乏力。一方面源于该模型对数据要求较高,小粒度的数据获取难度较大,另一方面,更小尺度的研究将使得模型的运算量大幅增加;②交通模型主要采用的是传统的四阶段法思想,该思想在实验空间政策对人类行为的影响方面难以胜任[1];③ 现有案例对环境质量评估模型的集成较为薄弱,环境质量评价涉及空气质量、交通噪音、土地使用和生物环境,进而言之,对可持续发展模拟分析的集成未予关注;④ 目前的LUTI模型多依赖于效用或利益最大化的思想模拟城市发展,即侧重经济学规律,而对目前城市空间呈现分形或极化的社会现象缺乏关注,对空间分异现象缺乏描述;⑤ LUTI模型的研究和应用主要存在于发达国家,而处于城市化过程的发展中国家（如中国）鲜有应用。
目前对何种模型的输出结果更好、更可靠还没有共识。本质上,LUTI模型用于描述城市社会经济活动区位分布与交通的相互作用关系,因此,笔者认为模型的可靠性应从这一本质结构出发予以评价。
本质上LUTI理论阐述的是城市土地利用与交通相互作用关系,就目前模型的发展过程来看,从其诞生至今理论框架并未得到实质性的改进。LUTI模型的发展期待从理论、方法及应用等各方面进一步突破。
模型有待向更为微观层面拓展。笔者认为目前模型的实现多是自上而下的实施方式,而城市活动实际由各个微观个体组成,个体自发无序的运动表现出有规律的宏观现象,因此如何自下而上的从个体出发,在模拟个体行为的基础上表现城市发展规律有待突破。目前基于Agent技术的模拟方式更利于微观层面模拟。Agent技术通常与元胞自动机（CA）联合使用,研究逐渐由物理土地利用模拟转向对城市土地利用与交通作用关系的关注,这样,基于Agent的CA模型与LUTI模型实际上逐渐趋同。目前计算机技术的飞速发展为高分辨率模拟提供了有利运算条件,条件具备,期待理论突破。
LUTI侧重城市内部空间的变化,与宏观问题缺乏关联。第一,难以评价空间政策给城市宏观经济系统带来的影响。城市的各方面发展必然受区域宏观经济所影响,因此,如何实现与区域宏观经济的衔接有待深化。这也有助于该模型进一步在发展中国家推广应用。其次,目前模型对于空间公平性和社会群体的空间聚集、排斥性以及由此产生的社会问题研究显得薄弱。城市空间结构将决定其空间公平性,如教育公平、医疗公平、环境等各方面的公平性,将社会经济活动的空间分布与公平性评价相结合,进一步做理论扩展具有重要的现实意义。另外,可持续发展成为又一关注点的背景下,如何进一步集成可持续发展模拟分析功能是LUTI模型发展面临的新的任务,因此应用层面需加强环境乃至生态问题评估。
操作层面而言,现存的LUTI模型应用较为复杂,对用户的专业知识和计算机知识都提出了很高的要求。为便于模型的普及应用,模型的开发需考虑通用性、可操作性、数据需求、模型的校验、稳定性等问题。过于复杂的模型不易操作,同时带来校验、稳定性方面问题以及数据整备的麻烦,因此,构建LUTI模型既要考虑理论、方法,还需要在模型的功能和可操作性间找到平衡点。另外,目前GIS等可视化技术迅速发展,将LUTI模型加以可视化技术,可方便更多的用户参与到城市模拟当中。
就LUTI模型在中国的拓展应用而言,目前城镇化背景下中国城市发展期待科学合理的土地利用、交通一体化政策。将LUTI理论引入中国,开展城市土地利用、交通集成模拟研究,辅助决策是学者们须面对的课题。就自然结构而言,LUTI模型阐述的是城市土地利用与交通相互作用这一本质,从该层面来说LUTI理论在中国城市的应用不存在特殊性。所不同的是,对于不同的城市,模型除了功能选择上不同以外,其参数设置和校准会存在差异。但国外模型的核心代码和模型内核的具体实现一般难以获取。中国学者可发挥后发优势,在借鉴国外经验的同时,直面其发展所面临的挑战,以推进LUTI理论发展。开展LUTI模型应用研究也将进一步丰富和发展国内城市研究的理论与方法。
The authors have declared that no competing interests exist.
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Dublin Transportation Initiative Technical Volume I: Transport Modelling in Phase 2 [M]. |
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Overview of Land-use transport models[M]//David A Hensher et al. Transport Geography and Spatial Systems . |
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Land-use/transport Interaction Models as Tools for Sustainability Impact Assessment of Transport Investments: Review and Research Perspectives [J].
Interest in the appraisal of the sustainability impacts of transport policies has grown the last few years, expressing the need for a balanced treatment of economic, environmental and social impacts. This paper represents a first step in creating a framework for Sustainability Impact Assessments; it will also review operational land-use/transport interaction models as assessment tools. An in-depth analysis of the potential impacts of land-use and transport policies, and scenarios, on the economy, society and the environment will present new challenges to land-use/transport interaction models. The first challenge is related to modelling behaviour: i.e. the model should estimate land-use, transport and accessibility impacts in a theoretically sound and consonant manner, and consistently link the full set of (long-term) land-use and (short-term) travel-behavioural responses to these policies. The second challenge is to improve methodologies to (better) include the wider (macro-)economic effects and the passive values. The third challenge is to generate more knowledge for understanding ecological and social impacts, and for the development of related indicators and methodologies to calculate them. A fourth, and final, challenge is related to the presentation and integration of the sustainability impacts, not only including the economic, ecological and social impacts, but also finding the 'right' balance between them. Although recent model developments facilitate a far more comprehensive analysis than is common practice today, there is certainly a need for theoretical and practical research for conducting Sustainability Impact Assessments of land use and transport policies and scenarios. (A)
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Review of Land Use Models: Theory and Application [M] |
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Design and calibration of LASER3.0, an operational, strategic planning model for London and its surrounding regions. Final report of the SOLUTIONS project London case study [N/OL]. [ |
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Anil Namdeo. Growing Cities Sustainably [J].https://doi.org/10.1080/01944363.2012.666731 URL [本文引用: 2] 摘要
It is commonly asserted that so-called compact development is the urban form most able to sustainably accommodate growth by reducing travel distances and conserving land, but credible supportive evidence remains limited. This study rigorously and realistically tested the relative performance of spatial options over the next 30 years for three distinct kinds of English city regions. Statistical models first forecast the behavior of people within interacting markets for land and transport. These outputs were then fed to established simulation models to generate 26 indicators measuring the economic efficiency, resource use, social impact, and environmental impact of the spatial options. This permitted an explicit comparison of the costs and benefits of compact against sprawling urban forms for these regions. While the prototypes (i.e., compaction, sprawl, edge expansion, and new towns) were indeed found to differ in their sustainability, no one form was clearly superior. Rather, the change to "white collar" lifestyles and associated population growth dominates the impacts on the natural environment and resources, far overwhelming those attributable to spatial urban form. Urban form policies can have important impacts on local environmental quality, economy, crowding, and social equity, but their influence on energy consumption and land use is very modest; compact development should not automatically be associated with the preferred spatial growth strategy.
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Land use, transport, and carbon futures: the impact of spatial form strategies in three UK urban regions [J].https://doi.org/10.1068/a43570 URL [本文引用: 2] 摘要
Land-use and transport systems are an important determinant of carbon dioxide emissions from urban regions. It is often asserted that urban compaction is the spatial policy best able to constrain travel and emissions, but evidence supporting this assertion is limited, particularly with respect to the combined emission from transport and land use. Here, using land-use ransport interaction models, a residential dwelling type model, and transport and emission models, we forecast and assess carbon dioxide emissions from transport, dwellings, and commercial space to 2031 for a range of spatial strategies realistically investigated for three English regions of decreasing size (the Wider South East region, Tyne and Wear, and Cambridge). Our results reveal that compaction can reduce emission relative to other spatial scenarios but that the differences are small, about 5% between extremes, an order of magnitude less than emission growth observed over the trend period. Form has more influence for settlements where the pattern and proximity of employment, housing, and services can make cycling, walking, and public transport provision more feasible. We conclude that pricing and technology measures offer better prospects for combating the growth in carbon emissions of urban regions, but that the type of urban form delivered is likely to be a significant determinant in the type of clean energy technology that can be implemented.
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LUTI模型原理、实现即应用综述 [J].
经济全球化背景下可持续发展已成为当今世界发展的主题。快速城镇化下的中国,城市空间的可持续性发展提上日程。为此,期待有力的、可操作的工具用于定量模拟城市空间演化过程、预测不同政策下城市空间的发展趋势,为城市化持续健康发展提供决策支持。本文分析了LUTI模型的基本原理、构建思路、实现框架和建立中国城市LUTI模型面临的问题,并回顾了国内外利用LUTI模型模拟城市空间演化过程,以辅助表明城市空间决策的研究现状,希望能为中国的城市空间可持续发展模拟分析研究提供参考。
Theory, implementation and applications of LUTI model.
经济全球化背景下可持续发展已成为当今世界发展的主题。快速城镇化下的中国,城市空间的可持续性发展提上日程。为此,期待有力的、可操作的工具用于定量模拟城市空间演化过程、预测不同政策下城市空间的发展趋势,为城市化持续健康发展提供决策支持。本文分析了LUTI模型的基本原理、构建思路、实现框架和建立中国城市LUTI模型面临的问题,并回顾了国内外利用LUTI模型模拟城市空间演化过程,以辅助表明城市空间决策的研究现状,希望能为中国的城市空间可持续发展模拟分析研究提供参考。
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基于经济社会活动视角的城市空间演化过程模型 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2015.01.004 URL [本文引用: 3] 摘要
中国的快速城市化带来了诸多问题,亟需制定合理有效的城市空间政策以确保城市发展的可持续性。因此,开展城市空间发展过程模拟、实施政策检验对于推进新型城镇化和城市的健康发展具有重要意义。本文基于"土地利用/交通相互作用模型"(Land Use/Transport Interaction Model,LUTI),以经济社会活动为切入点,构建了城市空间演化过程模型(Urban Activity Spatial Evolution Model,UASEM),并进一步给出了UASEM模型各子模型的具体实现和模块之间衔接的逻辑结构,从可操作层面给出了模型的实现方法。该模型可用于模拟城市空间演化过程、检验政策实施等,将成为城市空间可持续发展模拟分析研究的重要工具。
A model of urban spatial evolution process based on economic and social activities. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2015.01.004 URL [本文引用: 3] 摘要
中国的快速城市化带来了诸多问题,亟需制定合理有效的城市空间政策以确保城市发展的可持续性。因此,开展城市空间发展过程模拟、实施政策检验对于推进新型城镇化和城市的健康发展具有重要意义。本文基于"土地利用/交通相互作用模型"(Land Use/Transport Interaction Model,LUTI),以经济社会活动为切入点,构建了城市空间演化过程模型(Urban Activity Spatial Evolution Model,UASEM),并进一步给出了UASEM模型各子模型的具体实现和模块之间衔接的逻辑结构,从可操作层面给出了模型的实现方法。该模型可用于模拟城市空间演化过程、检验政策实施等,将成为城市空间可持续发展模拟分析研究的重要工具。
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A model of London and the South East [J].https://doi.org/10.1068/b210535 URL [本文引用: 1] 摘要
A general description is presented of how the MEPLAN model has been implemented and used within a study area comprising London and the South East of England. The model operates at a strategic level and represents both the land-use system and the transport system, together with the ways in which these two systems interact to determine the future evolution of the region. There is an explanation of the main theoretical structures included in the MEPLAN model and the way in which these are used to represent the aspects of relevance to the study area. Over the last four years this model has been used by decisionmakers to inform the debate on a wide range of policy issues. These uses of the model are reviewed and conclusions on its worth are drawn.
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Urban and regional studies at the Martin Centre: its origins, its present, its future [J].https://doi.org/10.1068/b210517 URL [本文引用: 1] 摘要
In this paper the author traces the origins of the Martin Centre work in urban and regional studies back to the geometrical explorations of grids and buildings by Sir Leslie Martin and Lionel March. That work encouraged the author and his colleagues to look for a deeper understanding in order to forecast how people would use proposed layouts for cities, and thus evaluate them. The sources of understanding came from other disciplines such as economics, engineering, geography, and planning which, combined with the physical understanding of the buildings, towns, and networks, provided the basis for the development of comprehensive models of cities and regions. This understanding is embodied in the operational software of the MEPLAN model which is used extensively in practice. The author concludes by taking stock of what has been achieved and argues for the need to improve the knowledge of the supply aspects in the urban system and to simplify the operations of the model without losing its comprehensiveness. (A)
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1949年以来北京服务经济与城市空间转型 [J].
城市空间结构是城市经济结构和城市社会结构的空间投影,城市经济结构的变化必然促进城市空间结构的转型。1949年以后,几乎所有的中国城市都经历了由服务性城市向生产性城市的转型。改革开放以来,特别是1990年代的城市改革,城市在区域中的中心功能地位得到发挥,部分城市开始从生产性城市向服务性城市转型,服务经济快速增长,城市空间结构也经历了空间重组和功能转移。本文运用北京市1949～2010年第三产业各部门增加值数据和主要时段第三产业用地空间布局状况,特别注重1995年以来(第三产业产值占国民生产总值超过50%)金融业、批发零售业、信息产业、房地产业、租赁和商务服务业、科学技术服务业等服务经济部门发展带动下的城市空间结构变化,从产业链、产业支撑、产业融合和服务外包四种服务经济发展模式入手,分析服务经济作为城市空间结构转型的内在机制和空间演化趋势。
Transformation of urban spatial structure under the service economy: A case study of Beijing.
城市空间结构是城市经济结构和城市社会结构的空间投影,城市经济结构的变化必然促进城市空间结构的转型。1949年以后,几乎所有的中国城市都经历了由服务性城市向生产性城市的转型。改革开放以来,特别是1990年代的城市改革,城市在区域中的中心功能地位得到发挥,部分城市开始从生产性城市向服务性城市转型,服务经济快速增长,城市空间结构也经历了空间重组和功能转移。本文运用北京市1949～2010年第三产业各部门增加值数据和主要时段第三产业用地空间布局状况,特别注重1995年以来(第三产业产值占国民生产总值超过50%)金融业、批发零售业、信息产业、房地产业、租赁和商务服务业、科学技术服务业等服务经济部门发展带动下的城市空间结构变化,从产业链、产业支撑、产业融合和服务外包四种服务经济发展模式入手,分析服务经济作为城市空间结构转型的内在机制和空间演化趋势。
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北京城市办公空间的行业分布及集聚特征 [J].https://doi.org/10.11821/xb201110001 URL [本文引用: 1] 摘要
以北京城区6个行政区内的594个抽样写字楼内公司数量、规模和行业隶属为研究样本和数据, 运用缓冲区分析和Ripley＇sK（d）函数等空间分析方法,探讨在城市经济转型过程中,逐办渐公替活代动制区造位业选的择办具公有活明动显行的业向分 心布性与,空其间就集业聚密特度征与。公即司：密①度从表总现体在来以看天,安北门京为城中市心各,行以业5k特m征、显10著k,m、整1体5呈km现 为＂半东径高的西缓低冲＂区,圈城层市结高构端中功由能内区向就外业逐吸渐纳递能减力的强特的点特;点②,其各分行布业大空体间呈分异现3种集聚模式, 即＂大分散、小集聚＂模式,＂大分散、大集聚＂模式和＂小分散、大集聚＂在模式差;异③,其各中行,业社空会间服集务聚业趋和势类批似发,零均售呈业先的 增办后公减区的位倒可＂选U范＂围型最结大构,特金征融,业但集其聚空于间特尺定度存区域,区位可选范围偏小,交通运输仓储和邮政业的交通区位指向显著。
Industrial distribution and clusters of urban office space in Beijing. https://doi.org/10.11821/xb201110001 URL [本文引用: 1] 摘要
以北京城区6个行政区内的594个抽样写字楼内公司数量、规模和行业隶属为研究样本和数据, 运用缓冲区分析和Ripley＇sK（d）函数等空间分析方法,探讨在城市经济转型过程中,逐办渐公替活代动制区造位业选的择办具公有活明动显行的业向分 心布性与,空其间就集业聚密特度征与。公即司：密①度从表总现体在来以看天,安北门京为城中市心各,行以业5k特m征、显10著k,m、整1体5呈km现 为＂半东径高的西缓低冲＂区,圈城层市结高构端中功由能内区向就外业逐吸渐纳递能减力的强特的点特;点②,其各分行布业大空体间呈分异现3种集聚模式, 即＂大分散、小集聚＂模式,＂大分散、大集聚＂模式和＂小分散、大集聚＂在模式差;异③,其各中行,业社空会间服集务聚业趋和势类批似发,零均售呈业先的 增办后公减区的位倒可＂选U范＂围型最结大构,特金征融,业但集其聚空于间特尺定度存区域,区位可选范围偏小,交通运输仓储和邮政业的交通区位指向显著。
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职住分离的空间差异性及其影响因素研究 [J].https://doi.org/10.11821/xb201102002 URL [本文引用: 1] 摘要
制度转型与空间重构背景下，中国大城市的居住与就业空间关系发生明显变化，职住分离现象逐渐凸显。尽管城市地理学者逐步关注转型期城市居住与就业空间关系的变化对居民通勤行为的影响，然而深入探讨微观个体所承受的职住分离程度的差异性及其影响因素的实证研究仍然缺乏。基于对北京城市520户家庭、806个通勤样本的问卷调查数据，本文借助多元回归模型验证了居住区类型、家庭及住房状况、以及其他社会经济属性等居民职住分离程度差异性的影响，从而折射城市转型过程中宏观制度性及结构性因素(如土地市场化改革、住房政策、单位制度改革、城市空间扩展等)对个体日常生活经历差异性的影响。
Spatial differences of home-work separation and the impacts of housing policy and urban sprawl. https://doi.org/10.11821/xb201102002 URL [本文引用: 1] 摘要
制度转型与空间重构背景下，中国大城市的居住与就业空间关系发生明显变化，职住分离现象逐渐凸显。尽管城市地理学者逐步关注转型期城市居住与就业空间关系的变化对居民通勤行为的影响，然而深入探讨微观个体所承受的职住分离程度的差异性及其影响因素的实证研究仍然缺乏。基于对北京城市520户家庭、806个通勤样本的问卷调查数据，本文借助多元回归模型验证了居住区类型、家庭及住房状况、以及其他社会经济属性等居民职住分离程度差异性的影响，从而折射城市转型过程中宏观制度性及结构性因素(如土地市场化改革、住房政策、单位制度改革、城市空间扩展等)对个体日常生活经历差异性的影响。
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基于案例推理的元胞自动机及大区域城市演变模拟 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2007.10.009 URL [本文引用: 1] 摘要
元胞自动机(CA)被越来越多地用于复杂系统的模拟中。许多地理现象的演变与其影响要素之间存在着复杂的关系,并往往具有时空动态性。在研究区域较大和模拟时间较长时,定义具体的规则来反映这种复杂关系有较大的困难。为了解决CA转换规则获取的瓶颈问题,提出了基于案例推理(CBR)的CA模型,并对CBR的k近邻算法进行了改进,使其能反映转换规则的时空动态性。将该模型应用于大区域的珠江三角洲城市演变中。实验结果显示,其模拟的空间格局与实际情况吻合较好。与常规的基于Logistic的CA模型进行了对比,所获得的模拟结果有更高的精度和更接近实际的空间格局,特别在模拟较为复杂的区域时有更好的模拟效果。
Case-based cellular automation for simulating urban development in a large complex region. https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2007.10.009 URL [本文引用: 1] 摘要
元胞自动机(CA)被越来越多地用于复杂系统的模拟中。许多地理现象的演变与其影响要素之间存在着复杂的关系,并往往具有时空动态性。在研究区域较大和模拟时间较长时,定义具体的规则来反映这种复杂关系有较大的困难。为了解决CA转换规则获取的瓶颈问题,提出了基于案例推理(CBR)的CA模型,并对CBR的k近邻算法进行了改进,使其能反映转换规则的时空动态性。将该模型应用于大区域的珠江三角洲城市演变中。实验结果显示,其模拟的空间格局与实际情况吻合较好。与常规的基于Logistic的CA模型进行了对比,所获得的模拟结果有更高的精度和更接近实际的空间格局,特别在模拟较为复杂的区域时有更好的模拟效果。
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北京城市居民住房消费行为的空间差异及其影响因素 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2011.10.001 URL 摘要
基于居民住房消费行为的经济模型，运用GIS和计量统计等方法，梳理了家庭在城市内部进行住房消费决策过程中的空间权衡模式，并依据2009年调研问卷数据对北京市居民住宅消费决策的行为特征进行了实证研究，着重分析了收入和住房产权对家庭住房消费行为的差异性及其暗含的制度性与结构性因素。结论显示在制度转型和职住空间重构背景下，高收入家庭在择居时为减少通勤时间愿意支付的住房成本高于中等收入家庭；中等收入家庭看重住房成本，择居受到通勤成本的影响较小。拥有经济适用房产权和单位房的家庭为减少通勤时间愿意支付更高的住房成本，而商品房家庭在择居时倾向于选择住房成本较低的住宅。在通勤时间和住房面积的权衡中，经济适用房居民对通勤时间的变化相比公房和商品房居民更为敏感。
Residents Housing Preferences and Consuming Behaviors in a Transitional Economy. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2011.10.001 URL 摘要
基于居民住房消费行为的经济模型，运用GIS和计量统计等方法，梳理了家庭在城市内部进行住房消费决策过程中的空间权衡模式，并依据2009年调研问卷数据对北京市居民住宅消费决策的行为特征进行了实证研究，着重分析了收入和住房产权对家庭住房消费行为的差异性及其暗含的制度性与结构性因素。结论显示在制度转型和职住空间重构背景下，高收入家庭在择居时为减少通勤时间愿意支付的住房成本高于中等收入家庭；中等收入家庭看重住房成本，择居受到通勤成本的影响较小。拥有经济适用房产权和单位房的家庭为减少通勤时间愿意支付更高的住房成本，而商品房家庭在择居时倾向于选择住房成本较低的住宅。在通勤时间和住房面积的权衡中，经济适用房居民对通勤时间的变化相比公房和商品房居民更为敏感。
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北京城市住宅土地市场空间异质性模拟与预测 [J].https://doi.org/10.11821/xb201106004 URL 摘要
土地制度转型和空间重构背景下,价格信号在土地区位配置及空间结构塑造方面发挥出有效性。基 于北京市2004-2009年居住用地出让地块微观数据,利用空间扩展模型、地理加权回归模型和特征价格模型对居住用地价格影响因素及其空间异质性进行了 有效检验和预测。模型结果表明：①居住用地价格影响因素存在着显著的空间异质性,重点小学、轨道交通和公园等设施便利性因素在不同区域对地价的作用强度存 在明显差异。②相比于特征价格模型和空间扩展模型,GWR模型能够有效刻画土地市场空间异质性的离散性、突变性和跳跃性,因而其对居住用地影响因素的空间 异质性刻画和居住用地价格的预测最为准确。③居住用地价格影响因素的空间异质性表明居住用地子市场存在的可能性,利用GWR模型对地价影响因素的估计可以 为土地子市场的划分提供方法借鉴。
Spatial heterogeneity in determinants of residential land price: simulation and prediction. https://doi.org/10.11821/xb201106004 URL 摘要
土地制度转型和空间重构背景下,价格信号在土地区位配置及空间结构塑造方面发挥出有效性。基 于北京市2004-2009年居住用地出让地块微观数据,利用空间扩展模型、地理加权回归模型和特征价格模型对居住用地价格影响因素及其空间异质性进行了 有效检验和预测。模型结果表明：①居住用地价格影响因素存在着显著的空间异质性,重点小学、轨道交通和公园等设施便利性因素在不同区域对地价的作用强度存 在明显差异。②相比于特征价格模型和空间扩展模型,GWR模型能够有效刻画土地市场空间异质性的离散性、突变性和跳跃性,因而其对居住用地影响因素的空间 异质性刻画和居住用地价格的预测最为准确。③居住用地价格影响因素的空间异质性表明居住用地子市场存在的可能性,利用GWR模型对地价影响因素的估计可以 为土地子市场的划分提供方法借鉴。
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北京城市职住空间重构及其通勤模式演化研究 [J].
在北京2004、2008年两次经普数据和2005年1％人口调查、201 0年人口普查数据的基础上,利用ArcGIS空间分析技术,分析和展示了北京市近年来城市职住空间结构的演化趋势,并分析了新格局下城市通勤交通组织的特征.主要结论有:(1)北京城市人口郊区化不断深化的同时,就业岗位出现分散化发展趋势, “主中心-次中心”的多就业中心棋盘式格局初步形成；(2)城市职住空间形态发生深刻变化,就业中心与居住中心呈现“集聚且分立”的两极化发展态势.“中心-外围”式的向心通勤格局逐渐被区域性“网络化+放射型”的通勤格局所取代；(3)职住距离和通勤时间呈增长趋势,短距离和中长距离通勤的比例明显增加；(4)就业多中心格局的出现,有利于城市发展以大容量快速通勤客运为特征的公共交通体系,实现土地的集约式开发、经济集聚型增长和高效运行的城市交通系统协调发展.
Job-housing space restructuring and evolution of commuting patterns in Beijing metropolitan area.
在北京2004、2008年两次经普数据和2005年1％人口调查、201 0年人口普查数据的基础上,利用ArcGIS空间分析技术,分析和展示了北京市近年来城市职住空间结构的演化趋势,并分析了新格局下城市通勤交通组织的特征.主要结论有:(1)北京城市人口郊区化不断深化的同时,就业岗位出现分散化发展趋势, “主中心-次中心”的多就业中心棋盘式格局初步形成；(2)城市职住空间形态发生深刻变化,就业中心与居住中心呈现“集聚且分立”的两极化发展态势.“中心-外围”式的向心通勤格局逐渐被区域性“网络化+放射型”的通勤格局所取代；(3)职住距离和通勤时间呈增长趋势,短距离和中长距离通勤的比例明显增加；(4)就业多中心格局的出现,有利于城市发展以大容量快速通勤客运为特征的公共交通体系,实现土地的集约式开发、经济集聚型增长和高效运行的城市交通系统协调发展.
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利用约束性CA制定城市增长边界 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.08.010 URL [本文引用: 1] 摘要
作为控制城市蔓延的重要工具之一,城市增长边界(UGBs)已经在国际学术界得到了广泛的关注和研究。从控制机制来看,由于规划城镇建设用地边界具有控制城市增长的法律地位,与西方国家的UGBs较为相似,因而可以被视为中国特有的一种UGBs。该边界的制定在我国经过了长期的实践,然而以往的方法往往缺乏充分的科学依据。因此,本文提出一种基于约束性元胞自动机来制定城市增长边界的方法,该方法考虑了城市发展的综合因素,能够较为客观、全面地反映城市增长的时空动态变化过程,并能体现众多城市发展政策的影响效果。利用约束性元胞自动机模型,以北京市域为研究区域,制定了中心城、新城和乡镇三个层次的UGBs。实证分析表明,利用该方法与传统方法所制定的UGBs存在一定的差异,因此在拟定新的UGBs或改进现有的UGBs过程中,应当充分考虑这一情况,参考该方法的模拟结果建立更为科学合理的UGBs。
Establishing urban growth boundaries using constrained CA. https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.08.010 URL [本文引用: 1] 摘要
作为控制城市蔓延的重要工具之一,城市增长边界(UGBs)已经在国际学术界得到了广泛的关注和研究。从控制机制来看,由于规划城镇建设用地边界具有控制城市增长的法律地位,与西方国家的UGBs较为相似,因而可以被视为中国特有的一种UGBs。该边界的制定在我国经过了长期的实践,然而以往的方法往往缺乏充分的科学依据。因此,本文提出一种基于约束性元胞自动机来制定城市增长边界的方法,该方法考虑了城市发展的综合因素,能够较为客观、全面地反映城市增长的时空动态变化过程,并能体现众多城市发展政策的影响效果。利用约束性元胞自动机模型,以北京市域为研究区域,制定了中心城、新城和乡镇三个层次的UGBs。实证分析表明,利用该方法与传统方法所制定的UGBs存在一定的差异,因此在拟定新的UGBs或改进现有的UGBs过程中,应当充分考虑这一情况,参考该方法的模拟结果建立更为科学合理的UGBs。
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中国城市空间结构研究评述 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2013.07.006 URL [本文引用: 1] 摘要
中国正处于城市化快速发展时期,城市空间结构面临关键转型,相关研究日益受到重视,研究数量不断增多,深度不断加强。因此,有必要对中国城市空间结构相关研究进行系统总结,从中找出存在的问题,以及与国际相关研究的差距。基于对20世纪80年代以来中国城市空间结构相关研究成果的数量统计,将其划分为3个主要的研究时期：①20世纪80-90年代中期,为西方城市空间结构理论引入期及国内实证研究的起步期;②20世纪90年代中期-21世纪初,为中国城市空间结构的研究积累期;③21世纪初至今,为中国城市空间结构模式的总结及新城市空间现象研究的多元化时期。在对各个时期主要相关研究成果进行梳理和总结的基础上,对比当前国际研究的最新成果,提出未来中国城市空间结构的重点研究领域应当集中于：转型期城市空间结构理论模式的探讨,新城市空间现象的深入探讨,节约型城市空间增长的研究,城市空间结构深层机制的分析,中、微观尺度研究领域的开拓,新研究方法的应用等6个方面。
Progress on studies of urban spatial structure in China. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2013.07.006 URL [本文引用: 1] 摘要
中国正处于城市化快速发展时期,城市空间结构面临关键转型,相关研究日益受到重视,研究数量不断增多,深度不断加强。因此,有必要对中国城市空间结构相关研究进行系统总结,从中找出存在的问题,以及与国际相关研究的差距。基于对20世纪80年代以来中国城市空间结构相关研究成果的数量统计,将其划分为3个主要的研究时期：①20世纪80-90年代中期,为西方城市空间结构理论引入期及国内实证研究的起步期;②20世纪90年代中期-21世纪初,为中国城市空间结构的研究积累期;③21世纪初至今,为中国城市空间结构模式的总结及新城市空间现象研究的多元化时期。在对各个时期主要相关研究成果进行梳理和总结的基础上,对比当前国际研究的最新成果,提出未来中国城市空间结构的重点研究领域应当集中于：转型期城市空间结构理论模式的探讨,新城市空间现象的深入探讨,节约型城市空间增长的研究,城市空间结构深层机制的分析,中、微观尺度研究领域的开拓,新研究方法的应用等6个方面。
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基于MCE-CA的东莞市紧凑城市形态模拟 [J].
Rapid urbanization has caused a series of problems. This paper presents a cellular automaton model based on multicriteria evaluation (MCE-CA) in an attempt to simulate compact urban forms. Local conditions for development and suitability for agriculture are taken into account. The AHP method is used to determine the weights of each factor. Dongguan in Guangdong Province, China, is selected as the case study area. The model is implemented to simulate the urban growth from 2001 to 2005. The simulation result is validated using the observed distribution of urban area in 2005. Then, the urban forms in 2010 and 2020 are predicted based on historical trend. Moreover, the weights of factors are shifted to further simulate the compact urban forms. The comparison between the predicted urban form and the compact urban form in 2020 indicates that the latter significantly prevents the fragmentation of development and reduces the loss of agricultural land of good quality.
Simulating compact urban form using cellular automata (CA) and multi-criteria evaluation: a case study in Dongguan.
Rapid urbanization has caused a series of problems. This paper presents a cellular automaton model based on multicriteria evaluation (MCE-CA) in an attempt to simulate compact urban forms. Local conditions for development and suitability for agriculture are taken into account. The AHP method is used to determine the weights of each factor. Dongguan in Guangdong Province, China, is selected as the case study area. The model is implemented to simulate the urban growth from 2001 to 2005. The simulation result is validated using the observed distribution of urban area in 2005. Then, the urban forms in 2010 and 2020 are predicted based on historical trend. Moreover, the weights of factors are shifted to further simulate the compact urban forms. The comparison between the predicted urban form and the compact urban form in 2020 indicates that the latter significantly prevents the fragmentation of development and reduces the loss of agricultural land of good quality.
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中国特大城市空间增长特征及其原因分析 [J].
1990年以来是中国社会经济改革全面展开的阶段,城市空间增长发生了较大的变化,本文以全国52个特大城市为样本,利用各城市1990-2008年影像图、土地利用现状图等数据,运用空间计量、拓扑结构图示等方法对城市空间增长特征进行了分析.研究表明:1990年以来中国特大城市空间在规模增长上表现出增长速度快且按人口规模等级顺序依次变缓,在要素增长上表现出新型化、多样化变化,在结构增长上出现带状化、多中心化转变,在形态增长上呈分散化、破碎化变化,城市空间增长方式以轴向式和跳跃式为主导,特别是2000年以来这种变化更加明显.工业化进入中高级阶段之后的快速经济增长、快速城市化以及政府GDP导向的政绩观是导致城市空间增长上述变化的主要原因.最后文章针对中国特大城市空间增长规模过度超前、结构松散、形态破碎的问题,提出构建以规模控制、结构优化及空间紧凑性为核心的节约型城市空间增长目标.
Features and causes of urban spatial growth in Chinese metropolises.
1990年以来是中国社会经济改革全面展开的阶段,城市空间增长发生了较大的变化,本文以全国52个特大城市为样本,利用各城市1990-2008年影像图、土地利用现状图等数据,运用空间计量、拓扑结构图示等方法对城市空间增长特征进行了分析.研究表明:1990年以来中国特大城市空间在规模增长上表现出增长速度快且按人口规模等级顺序依次变缓,在要素增长上表现出新型化、多样化变化,在结构增长上出现带状化、多中心化转变,在形态增长上呈分散化、破碎化变化,城市空间增长方式以轴向式和跳跃式为主导,特别是2000年以来这种变化更加明显.工业化进入中高级阶段之后的快速经济增长、快速城市化以及政府GDP导向的政绩观是导致城市空间增长上述变化的主要原因.最后文章针对中国特大城市空间增长规模过度超前、结构松散、形态破碎的问题,提出构建以规模控制、结构优化及空间紧凑性为核心的节约型城市空间增长目标.
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国外城市土地利用与交通一体规划的方法与实践 [J].URL 摘要
城市土地利用与城市交通规划的相互关系一直是城市规划研究的重点 之一。近年来，我国的土地利用规划和交通规划是相互脱节的状况逐渐开始改观，开始有人将交通与城市用地布局的合理性联系在一起。国外的研究和规划实践表 明，土地利用与交通有着十分密切的关系。本文通过对城市土地利用与城市交通规划的相互关系的分析，探讨解决城市交通问题的合理用地模式。在分析过程中，本 文回顾了西方国家交通系统──土地利用关系研究的进展，在城市土地利用与交通一体规划的方法与实践进行分析的基础上，提出了以公共交通引导城市土地利用。 并就在我国建立公共交通导向...
Method and practice of integrated planning of overseas, land and transportation. URL 摘要
城市土地利用与城市交通规划的相互关系一直是城市规划研究的重点 之一。近年来，我国的土地利用规划和交通规划是相互脱节的状况逐渐开始改观，开始有人将交通与城市用地布局的合理性联系在一起。国外的研究和规划实践表 明，土地利用与交通有着十分密切的关系。本文通过对城市土地利用与城市交通规划的相互关系的分析，探讨解决城市交通问题的合理用地模式。在分析过程中，本 文回顾了西方国家交通系统──土地利用关系研究的进展，在城市土地利用与交通一体规划的方法与实践进行分析的基础上，提出了以公共交通引导城市土地利用。 并就在我国建立公共交通导向...
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西方交通需求与土地利用关系相关模型 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-5328.2005.03.015 URL [本文引用: 1] 摘要
交通需求与土地利用关系的协调是处理好城市交通体系与空间形态相互关系的重要前提,也是近年来城市研究中的热点内容之一.其中,模型研究又是该领域中的活跃分支.分别从相关模型研究的侧重、模型的研究基础、模型的研究范围和模型建立的理论基础等方面进行概述,认为近年来,随着交叉学科发展与新技术的应用,模型研究向综合化发展,人文主义得到重视,但多数综合模型实证性强,理论性与可移植性尚待加强.
The study on the integrated traffic demand-land use models in western countries. https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-5328.2005.03.015 URL [本文引用: 1] 摘要
交通需求与土地利用关系的协调是处理好城市交通体系与空间形态相互关系的重要前提,也是近年来城市研究中的热点内容之一.其中,模型研究又是该领域中的活跃分支.分别从相关模型研究的侧重、模型的研究基础、模型的研究范围和模型建立的理论基础等方面进行概述,认为近年来,随着交叉学科发展与新技术的应用,模型研究向综合化发展,人文主义得到重视,但多数综合模型实证性强,理论性与可移植性尚待加强.
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北京的城市扩展和空间依存发展: 基于Lowry模型的分析 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1002-1329.2005.06.002 URL [本文引用: 1] 摘要
从城市功能及产业依存的观点分析北京的城市扩展和空间发展特点.结合劳瑞模型的基本分析框架和该模型的发展,分析得出:首都功能的中心市区性和近郊性,以及第三产业的发展是北京"摊大饼"式扩展的重要驱动力.在运用投入产出、集群辨识、空间相关等多种手段分析后,进一步得出,一些服务业和制造业在空间上出现了依存发展,而且制造业内部的一些产业也形成了集群式发展.北京的城市发展和扩展的确表现出劳瑞模型所考虑的因素,它们之间的关系起着重要的作用,而且这些都与早期的城市功能分区规划联系密切.
Urban sprawl and spatially intered-pendent development of Beijing: an analysis based on the Lowry model. https://doi.org/10.3321/j.issn:1002-1329.2005.06.002 URL [本文引用: 1] 摘要
从城市功能及产业依存的观点分析北京的城市扩展和空间发展特点.结合劳瑞模型的基本分析框架和该模型的发展,分析得出:首都功能的中心市区性和近郊性,以及第三产业的发展是北京"摊大饼"式扩展的重要驱动力.在运用投入产出、集群辨识、空间相关等多种手段分析后,进一步得出,一些服务业和制造业在空间上出现了依存发展,而且制造业内部的一些产业也形成了集群式发展.北京的城市发展和扩展的确表现出劳瑞模型所考虑的因素,它们之间的关系起着重要的作用,而且这些都与早期的城市功能分区规划联系密切.
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基于Lowry模型的北京市城市空间结构模拟 [J].
以Lowry模型为理论支撑,以北京市发展现状为研究对象,从模型构建、参数设置和情景模拟三个方面探索Lowry 模型框架在城市空间结构研究中的应用。① 基于杜能区位论,构建以区域地租总额最大化为目标函数,以北京市经济发展现状、现有土地资源供给为约束条件的线性规划模型。② 以北京市2010 年投入产出表、2011 年北京市统计年鉴、2010 年北京市企业调查数据等数据来源为支撑,完成模型相关参数的设置。③ 以北京市市域为研究对象,以乡镇街道办为基本研究单元,基于对北京市基本行业分布格局分析,构建模型的情景约束条件。④ 模拟分析了在北京市基本行业空间格局框架确定情况下的城市产业、居住空间分布特征,总结了模型的结构启示及模型的模拟启示。本文不仅丰富了模型框架的内涵,而且在实际应用中检验了模型的技术流程和分析能力,为基于Lowry模型的城市空间结构分析框架形成奠定基础,拓展了国内城市空间结构研究的研究视角。
Simulation of urban spatial structure in Beijing based on Lowry model.
以Lowry模型为理论支撑,以北京市发展现状为研究对象,从模型构建、参数设置和情景模拟三个方面探索Lowry 模型框架在城市空间结构研究中的应用。① 基于杜能区位论,构建以区域地租总额最大化为目标函数,以北京市经济发展现状、现有土地资源供给为约束条件的线性规划模型。② 以北京市2010 年投入产出表、2011 年北京市统计年鉴、2010 年北京市企业调查数据等数据来源为支撑,完成模型相关参数的设置。③ 以北京市市域为研究对象,以乡镇街道办为基本研究单元,基于对北京市基本行业分布格局分析,构建模型的情景约束条件。④ 模拟分析了在北京市基本行业空间格局框架确定情况下的城市产业、居住空间分布特征,总结了模型的结构启示及模型的模拟启示。本文不仅丰富了模型框架的内涵,而且在实际应用中检验了模型的技术流程和分析能力,为基于Lowry模型的城市空间结构分析框架形成奠定基础,拓展了国内城市空间结构研究的研究视角。
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Alternative approaches to spatial modelling. Research [J]. |
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A Model of Metropolis [M]. |
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How accessibility shapes land use [J].https://doi.org/10.1080/01944365908978307 URL [本文引用: 1] 摘要
An empirical examination of the residential development patterns illustrates that accessibility and the availability of vacant developable land can be used as the basis of a residential land use model. The author presents an operational definition and suggests a method for determining accessibility patterns within metropolitan areas. This is a process of distributing forecasted metropolitan population to small areas within the metropolitan region. Although the model presented is not yet sufficiently well refined for estimating purposes, the concept and the approach may be potentially useful tools for metropolitan planning purposes.
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Lowry-type land use models[M] // Hensher D A |
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Integrated Urban Models for Simulation of Transit and Land-Use Policies [M]. |
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Review of land-use/transport interaction models[R]. |
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LUTI Model for the metropolitan area of Santander [J].https://doi.org/10.1061/(ASCE)UP.1943-5444.0000146 URL [本文引用: 1] 摘要
This article presents a land use and transport interaction model (LUTI model) to simulate the overall equilibrium of an urban system. The proposed system of integrated models combines random utility theory with hedonic regression techniques and a transport model with equilibrium between supply and demand to estimate the location of population, economic activities, and average real estate prices in different zones within an urban system. The LUTI model was applied to the metropolitan area of Santander (Spain) to check its base year goodness of fit and therefore its ability to predict the impacts of introducing different transport policies. In the case of Santander, the property price and population/economic activity location submodels showed sensitivity to the different accessibility and transport characteristics of each zone, and the model as a whole provided a good degree of fit.
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Models of the Relationship between transport and land-use: A Review [J].https://doi.org/10.1080/01441640500468432 URL [本文引用: 3] 摘要
Abstract A two-way interaction between transport and land-use has been one of the central research topics of transport studies. Thus, it is not surprising that there have been numerous approaches taken to investigate this reciprocal relationship. This paper critically examines the existing literature to see how effectively the current models represent this mutual interaction. This examination process intends to form a prototype reference that compares and contrasts the advantages and disadvantages of the various models. This undertaking is dealt with based on theoretical, methodological and operational characteristics of a respective model. Some conclusions and suggestions are also drawn.
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How Land-use/transportation models work [R]. |
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Modelling the choice of residential location [M] |
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Modelling in Geography: A Mathematical Approach [M]. |
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