城市交通模型開發與應用問題分析

廖欣

【摘 要】城市交通模型發展至已有30多年，在城市交通規劃建設及政策研究中發揮著重要的作用，同時也存在一些問題。文章對交通模型作了相關介紹，指出了目前交通模型面臨的主要問題，如理論模型的缺陷、規劃人口與現實的沖突、大數據與小樣本調查、專業與通俗的矛盾等，并提出了相關的解決方案。

【關鍵詞】交通模型；大數據；四階段模型理論

中圖分類號： F572 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）36-0222-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.096

Analysis on the Development and Application Problem of the Urban Transportation Model

LIAO Xin

（China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， LTD， Wuhan Hubei 430063， China）

【Abstract】Urban transportation model has been developed for more than 30 years and plays an important role in urban traffic planning， construction and policy research， but also has some problems. This paper introduces the traffic model， points out the main problems faced by the traffic model at present， such as the defects of the theoretical model， the conflict between planning population and reality， the big data and small sample survey， and the contradiction between professional and popular， and puts forward the relevant solutions.

【Key words】Transportation model； Big data； Four stage model theory

據資料顯示，我國綜合交通模型的構建始于上個世紀80年代，最早建立的城市有北京、上海、廣州、天津等，發展至今已有30多年了[1]。交通模型作為交通規劃編制的技術手段和內容，在城市交通規劃建設及政策研究中發揮著重要的作用。但是，由于在數據來源、模型選擇、參數設定等方面不夠重視的原因，交通模型出現了精度不高，不夠科學等種種問題，過分流于形式，只注重了技術的應用而對模型缺乏更深的認識。為此，本文將圍繞目前交通模型開發和應用中存在的問題進行探討。

1 交通模型相關概述

1.1 交通模型定義

交通模型是反映人、車及貨物交通規律的數學模型，并通過數字、圖形等形式描述交通行為及其本質的抽象模型。其融合了經濟學、社會學、統計學、交通工程學等多個學科，通過數理方法和計算機軟硬件，為交通各階段決策和管理提供參考依據。實際上，交通模型是通過數學模型對城市交通進行分析的方法，而分析結果的精準度取決于模型的質量。通過交通模型，不僅能對目前城市的交通狀況進行分析，還能對城市未來的交通進行預測，但要構建高質量的模型離不開對城市充分的理解，表現在兩個方面：首先需要本土的技術團隊，只有這樣才能對自己的城市有更深更全面的了解；其次是參數本地化，由于各城市自然社會條件的不同，人們的行為習慣也有所差異，完全照搬別的城市的模型參數不能真實的反映本地居民的出行情況，只有進行實地專項調查才能選取合適的模型參數。

1.2 交通模型體系

基于分析對象的不同，在交通模型選擇上也會有所不同，使用的分析方法或工具也是有差異的，現階段仍未能開發出通用型的交通模型。交通模型大致可以分為三層四類交通模型，如圖1。

從圖1中可以看到，各層次的模型基礎數據庫是一樣的，各自可單獨運行，又能交互關聯，下一層次模型能繼承上一層次模型中有關信息，并能在此基礎上進行細化和反饋。

1.3 交通模型精度

評價模型可靠與否主要在于其預測精度，就目前而言，我國許多城市的交通模型預測精度并不佳，其影響因素是多方面的，在參數一定的條件下，不同的假定將會出現不一樣的結果。此外，假定也不是固定不變的，它會隨著城市發展而變化，這就要求模型工程師對城市有透徹的理解。由于不可預測因素的影響，模型只能以設定概率的方式來描述。所以，3～5年的短期預測和結合高頻數據的短時預測結果能讓精度得到提升。雖然長周期預測結果精度不足，但有其一定的價值：（1）它一定時期內對未來的判斷，能給方案提供統一的分析平臺，便于多方案的同平臺比較，為決策提供參考，是交通模型的核心功能之一，可見其存在的必要性；（2）模型的更新和維護是必不可少的，將小周期的更新與周期性的大修正相結合，其精度將會得到提高，如美國圣地亞哥市五代交通模型預測精度變化[2]正說明了這點。

2 交通模型面臨的主要問題

2.1 理論模型的缺陷

在我國，絕大部分城市的綜合交通模型普遍采用四階段模型理論，但其計算結果存在各階段不一致性的弊端。雖然有關研究表明反饋算法能在一定程度上減少不一致性的影響，但是從國際上看，在傳統的四階段模型理論占據主導的同時，基于活動的模型理論已進入開發研究階段，美國一些都市規劃組織已開發完成或者正在開發[3]。盡管如此，兩模型理論的人口和就業崗位都是互相獨立的，加上傳統普查成本高，在使用過程中均以重力模型或選擇模型的方式去建立聯系。然而，人的住所、工作、生活出行圈等，在一定時期內是相對穩定的，現階段的模型理論都未能體現這樣的關系，借助模型所構建的對應關系僅可反映了其中一種，這基本與實際不相符。

隨著大數據、互聯網+等新一代信息技術應用推廣，目前已可以借助手機信令數據等使現狀人口和就業崗位相關聯，以體現這種相對穩定的關系。因此，理想的模型開發模式應在考慮現狀人口、工作及其對應關系的同時，把住所變更與工作變更一起考慮，并結合新增人口與工作預測情況進行。對于住所和工作都發生變化的可通過類似增長率模型來分析，對于變化的人口和工作則可通過四階段模型或基于活動的分析模型去分析，以盡可能地體現兩者間的關系。

2.2 規劃人口與現實的沖突

城市規劃反映的是理想的城市狀態，但理想與現實是有差距的。如廣州市為疏散中心城區人口，2007 年市政府在“南拓、北優、東進、西聯”的基礎上增加了“中調”戰略，但從實際來看，2007—2017年荔灣、越秀、天河、海珠等四區的常住人口從419.5萬人上升到547.5萬人[4-5]，增加了30.5%，僅從這點來看，城市規劃和實際是不相符的。此外，據研究數據顯示，截至2016年5月，我國新城新區近3500個，規劃人口達34億，將能裝下世界1/2人口[6]。可見，完全靠規劃數據去預測其偏差是難以想象的。

從上述兩個例子說明，模型工程師除了要充分的理解城市外，還應在建模時仔細分析數據的可靠性與可用性，但是很多時候許多的研究均依賴于城市總體規劃。因此，可以把實際也許會發生的情形作為基本情形，而把規劃目標作為理想情形來研究。

2.3 大數據與小樣本調查

隨著信息技術的進步，大數據在交通模型中的應用日漸成熟，手機信令數據在的成功應用不僅豐富了模型基礎數據，技術方法還得到了擴展，模型的標定、校驗以及精度等獲得了更大的提升。然而，這一切都依賴于基礎數據的采集，就目前而言，數據源均掌握在三大電信運營商、以騰訊為代表互聯網公司，獲得數據的渠道相對有限，數據共享與使用途徑問題是目前急需解決的。

大數據改變了人們的生活、工作和思維方式，但因其要全體不要抽樣，要效率不要絕對精確，要相關不要因果的理念[7]，會導致使用者惰于對因果關系的追求。為此，模型工程師應理性思考，弄清楚事情的來龍去脈。另外，還有的觀點認為大數據可以替代傳統調查。這觀點是不可取的，兩者各有其優缺點，雖然小樣本調查有抽樣誤差、調查誤差等弊端，但其能相對全面準確地分析問題，且其針對性也是大數據所不具有的。只有兩者結合起來，才能讓交通模型數據得到充分利用。

2.4 專業與通俗的矛盾

交通模型成果表達涉及許多專業名詞，許多概念難以理解容易混淆，業內人士都無法全面理解，更別說大眾了。因此，如何使用明了的表達形式來解析交通模型的結論是急需解決的問題。一方面，可以借助新的表現手法或工具，如百度遷徙圖采用ECharts呈現OD分布；另一方面，利用微觀仿真模擬軟件，以二維和三維來表達。雖然如此，但要實現專業到通俗的轉變還很漫長。

3 結語

當前參與交通模型開發的專業人員是也逐漸增多，使用的工具軟件也更加先進，在一定程度上促進了交通模型行業的發展，但因行業門檻低，規范不完善，忽略了對模型質量的關注。交通模型的開發和應用是一個系統工程，通過本文的介紹，望從業者能正視交通模型面臨的問題，不斷提升自身專業技能，以促進交通模型技術向規范有序方向不斷發展。

【參考文獻】

[1]陳必壯，張天然.中國城市交通調查與模型現狀及發展趨勢[J].城市交通，2015，13（05）：73-79+95.

[2]Yi H. Regional Travel Modeling： A Case Study of the SANDAG Model[R]. Wuhan： Huazhong University of Science & Technology，2012.

[3]鄧興棟，馬小毅，陳先龍，等.國際交通模型發展進展[R].廣州：廣州市交通規劃研究院，2015.

[4]陳先龍.中國城市交通模型現狀問題探討[J].城市交通，2016，14（02）：17-21.

[5]廣州市統計局.2017年廣州市人口規模及分布情況[EB/OL].http：//www.gzstats.gov.cn/gzstats/tjgb_qtgb/201802/cf533209a

9cc46d08da1f6070a65067e.shtml，2018-02-28.

[6]張全林.警惕偽城鎮化現象[J].人民法治，2016（10）：86-87.

[7]程學旗，靳小龍，王元卓，等.大數據系統和分析技術綜述[J].軟件學報，2014，25（09）：1889-1908.