城市交通與土地利用互動(dòng)機(jī)理分析

祁建輝 龐慶剛 張永彬

(1．河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山 063009;2．唐山市錢家營(yíng)礦業(yè)分公司，河北唐山 063000)

0 引言

城市交通與土地利用之間存在復(fù)雜的關(guān)系體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，土地利用是產(chǎn)生交通流量的決定因素，它決定交通的產(chǎn)生、吸引、分布以及方式選擇，從宏觀上規(guī)定了城市交通需求的模式;另一個(gè)方面，交通設(shè)施決定了各個(gè)區(qū)域的可達(dá)性，而交通可達(dá)性決定了土地利用的結(jié)構(gòu)及形態(tài)布局。研究土地利用與城市交通系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，尋求內(nèi)在的變化規(guī)律，遵循互動(dòng)反饋原理，利用有限的城市土地資源更好的滿足城市快速發(fā)展的需要，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)外對(duì)城市交通與土地利用進(jìn)行了大量的研究和分析，建立了許多的互動(dòng)關(guān)系模型，如Lowry模型、TOPAZ模型、Kim模型等，然而這些模型需要大量的數(shù)據(jù)和參數(shù)，靈活性較差。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)城市交通與土地利用也進(jìn)行了大量的研究，試圖簡(jiǎn)化模型從宏觀機(jī)理上探討城市交通與土地利用的互動(dòng)關(guān)系。

1 城市交通與土地利用的互動(dòng)關(guān)系

城市交通與土地利用之間的互動(dòng)關(guān)系為因果關(guān)系。土地利用變化會(huì)引起土地的開(kāi)發(fā)，土地開(kāi)發(fā)容積率就增加，隨之會(huì)使人們的出行生成增加，進(jìn)而擴(kuò)大了交通需求。通過(guò)交通設(shè)施的改善，使交通容量擴(kuò)大，該地區(qū)的交通可達(dá)性提高，土地價(jià)格上升，同時(shí)又會(huì)引起新的土地開(kāi)發(fā)，城市交通與土地利用互動(dòng)機(jī)理成為一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，但是這種循環(huán)過(guò)程不能無(wú)限的進(jìn)行下去，當(dāng)交通容量達(dá)到最大程度時(shí)，可達(dá)性隨之下降進(jìn)而抑制土地的開(kāi)發(fā)。城市交通與土地利用是相互促進(jìn)，相互依存，在一定程度時(shí)又相互抑制的互動(dòng)關(guān)系。

2 模型建立

2．1 模型假設(shè)

1)選交通容量和土地開(kāi)發(fā)量為影響城市交通和土地利用作為模型參數(shù)。2)交通容量對(duì)土地開(kāi)發(fā)量具有制約作用。

2．2 模型變量

交通容量x(t)是隨著時(shí)間變化的變量，初始值x(0)=x0，即初始狀態(tài)的交通容量為x0;

土地開(kāi)發(fā)量y(t)也是隨著時(shí)間變化的變量，初始值y(0)=y0，即初始狀態(tài)的土地開(kāi)發(fā)量為y0;

a和m分別為交通容量和土地開(kāi)發(fā)量自身的調(diào)節(jié)能力，b和n分別為交通容量對(duì)土地開(kāi)發(fā)量的抑制程度和土地開(kāi)發(fā)量對(duì)交通容量的抑制程度。a，b，m，n均為大于零的常數(shù)。

2．3 模型建立

城市交通與土地利用互動(dòng)關(guān)系用以下模型進(jìn)行描述:

2．4 模型穩(wěn)定性分析

是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)唯一方式就是交通容量與土地開(kāi)發(fā)量都保持平衡狀態(tài)，即和要尋找式(1)的靜止點(diǎn)與平衡點(diǎn)，令式(1)的右端同時(shí)為零。

我們得到的靜止點(diǎn)(x，y)=(0，0)和(x，y)=(m/n，a/b)。沿著相平面上豎直線x=m/n和x軸土地開(kāi)發(fā)量增長(zhǎng)率為沿著相平面上的水平線y=a/b和y軸，交通容量的增長(zhǎng)率如圖1所示。

圖1 x=m/n，y=a/b時(shí)交通容量的增長(zhǎng)率走勢(shì)

考慮到任意模型中都有一定程度的近似，我們不能對(duì)式(1)中的a，b，m，n值做出精確的估計(jì)，所以我們要研究相關(guān)性是解的軌線在靜止點(diǎn)(0，0)和 Q(m/n，a/b)附近的性質(zhì)，由于(0，0)不穩(wěn)定所以不進(jìn)行分析研究。

直線x=m/n和y=a/b將平面(x≥0，y≥0)劃分為四個(gè)區(qū)域A，B，C，D(見(jiàn)圖2)，且滿足:

對(duì)Q的穩(wěn)定性分析如下:

在平衡點(diǎn)Q(m/n，a/b)附近，軌線的運(yùn)動(dòng)取決于初始點(diǎn)位于哪個(gè)區(qū)域。

如果該軌線從A出發(fā)，由式(3)可知隨著時(shí)間t增加軌線向左上方運(yùn)動(dòng)，那么它趨向Q，或者分別進(jìn)入B，C。

如果該軌線從B出發(fā)，由式(4)可知隨著時(shí)間t增加軌線向右下方運(yùn)動(dòng)，那么它趨向Q，或者分別進(jìn)入A，D。

如果該軌線從C出發(fā)，由式(5)可知隨著時(shí)間t增加軌線向右上方運(yùn)動(dòng)，那么它趨向Q，或者分別進(jìn)入A，D。

如果該軌線從D出發(fā)，由式(6)可知隨著時(shí)間t增加軌線向右下方運(yùn)動(dòng)，那么它趨向Q，或者分別進(jìn)入B，C。

從以上分析可知無(wú)論從哪個(gè)區(qū)域出發(fā)，當(dāng)t→∞時(shí)都將趨向Q(m/n，a/b)，因此Q是穩(wěn)定的平衡點(diǎn)。軸線的變化趨勢(shì)如圖3所示。

圖2 不同區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)圖

圖3 Q穩(wěn)定的軌線運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)圖

3 相關(guān)的結(jié)論和建議

3．1 相關(guān)的結(jié)論

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，在城市發(fā)展中帶來(lái)大量的土地開(kāi)發(fā)，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也使土地利用強(qiáng)度的增加成為了一種趨勢(shì)，土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的增加，必然相對(duì)應(yīng)的交通設(shè)施就要提高，土地開(kāi)發(fā)y與自身的調(diào)節(jié)能力m相關(guān)，還與土地開(kāi)發(fā)的起始值x0和交通容量對(duì)土地開(kāi)發(fā)的抑制程度b相關(guān)。

從本質(zhì)看，x為交通容量，而交通容量與交通的基礎(chǔ)容量、交通出行方式以及交通系統(tǒng)的管理水平有關(guān)。n是交通容量自身的調(diào)節(jié)能力，它與出行方式、交通模式密切相關(guān)，而a為土地開(kāi)發(fā)對(duì)交通容量的抑制程度，它與出行方式，以及土地利用的混合程度密切相關(guān)，土地混合利用程度越低，說(shuō)明用地性質(zhì)越單一，用地性質(zhì)單一就會(huì)帶來(lái)居民的出行量增加，出行量增加就會(huì)產(chǎn)生交通擁堵問(wèn)題。而土地混合利用程度越高，就會(huì)縮短人們的出行距離，減輕交通負(fù)荷，緩解交通壓力。總之，土地開(kāi)發(fā)量基本上是由出行方式、交通供給水平、交通的管理能力、土地混合利用程度等因素決定，要提高土地開(kāi)發(fā)量就要提高x和m，降低a。

3．2 有關(guān)建議

1)發(fā)展交通。土地開(kāi)發(fā)量的增加，必須有相對(duì)應(yīng)的交通系統(tǒng)，發(fā)展運(yùn)量大占地少的交通必將成為一種趨勢(shì)，在城市化快速發(fā)展的背景下，交通用地的面積日益狹小，在有限的交通用地去適應(yīng)逐漸增加的土地開(kāi)發(fā)量必須進(jìn)行交通模式的轉(zhuǎn)換，以公共交通為主導(dǎo)，對(duì)私人轎車量的擴(kuò)展進(jìn)行控制，提倡居民綠色出行，緩解交通壓力。

2)公共交通為主導(dǎo)。在城市交通發(fā)展過(guò)程中，必須明確以公共交通為主導(dǎo)，公共交通分擔(dān)了大量的人流量，必須從早期的交通規(guī)劃階段為公共交通提供足夠的交通發(fā)展空間。

3)提高土地混合利用程度。用地性質(zhì)的混合程度直接影響到人們的出行方式和出行距離，土地混合利用程度越高，在小范圍區(qū)域就能夠滿足人們的日常出行需求，就會(huì)縮短人們的出行距離，人們也會(huì)選擇較為快捷、方便的交通方式進(jìn)行出行，在一定程度上就減輕了交通負(fù)荷，緩解了交通壓力。

4)交通政策和規(guī)劃方案的更新。隨著城市不斷的發(fā)展，道路和城市建設(shè)也在不斷的變化，因此，現(xiàn)有交通政策和交通規(guī)劃方案也需要不斷的更新，以便能更好的適應(yīng)不斷發(fā)展的交通和城市建設(shè)。

5)重視交通規(guī)劃與土地規(guī)劃的結(jié)合。在城市建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，大部分情況下交通規(guī)劃與土地規(guī)劃都是獨(dú)立的，充分重視交通規(guī)劃與土地規(guī)劃的結(jié)合，在城市規(guī)劃階段就考慮到城市交通與土地利用之間的相互協(xié)調(diào)問(wèn)題，處理好二者之間的關(guān)系，促使城市可持續(xù)發(fā)展。

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