城市交通与土地利用互动机理分析

祁建辉 庞庆刚 张永彬

(1．河北联合大学矿业工程学院，河北唐山 063009;2．唐山市钱家营矿业分公司，河北唐山 063000)

0 引言

城市交通与土地利用之间存在复杂的关系体现在两个方面。一方面，土地利用是产生交通流量的决定因素，它决定交通的产生、吸引、分布以及方式选择，从宏观上规定了城市交通需求的模式;另一个方面，交通设施决定了各个区域的可达性，而交通可达性决定了土地利用的结构及形态布局。研究土地利用与城市交通系统之间的关联，寻求内在的变化规律，遵循互动反馈原理，利用有限的城市土地资源更好的满足城市快速发展的需要，促进城市的可持续发展。国外对城市交通与土地利用进行了大量的研究和分析，建立了许多的互动关系模型，如Lowry模型、TOPAZ模型、Kim模型等，然而这些模型需要大量的数据和参数，灵活性较差。国内学者对城市交通与土地利用也进行了大量的研究，试图简化模型从宏观机理上探讨城市交通与土地利用的互动关系。

1 城市交通与土地利用的互动关系

城市交通与土地利用之间的互动关系为因果关系。土地利用变化会引起土地的开发，土地开发容积率就增加，随之会使人们的出行生成增加，进而扩大了交通需求。通过交通设施的改善，使交通容量扩大，该地区的交通可达性提高，土地价格上升，同时又会引起新的土地开发，城市交通与土地利用互动机理成为一个循环的过程，但是这种循环过程不能无限的进行下去，当交通容量达到最大程度时，可达性随之下降进而抑制土地的开发。城市交通与土地利用是相互促进，相互依存，在一定程度时又相互抑制的互动关系。

2 模型建立

2．1 模型假设

1)选交通容量和土地开发量为影响城市交通和土地利用作为模型参数。2)交通容量对土地开发量具有制约作用。

2．2 模型变量

交通容量x(t)是随着时间变化的变量，初始值x(0)=x0，即初始状态的交通容量为x0;

土地开发量y(t)也是随着时间变化的变量，初始值y(0)=y0，即初始状态的土地开发量为y0;

a和m分别为交通容量和土地开发量自身的调节能力，b和n分别为交通容量对土地开发量的抑制程度和土地开发量对交通容量的抑制程度。a，b，m，n均为大于零的常数。

2．3 模型建立

城市交通与土地利用互动关系用以下模型进行描述:

2．4 模型稳定性分析

是否达到稳定状态，这种状态唯一方式就是交通容量与土地开发量都保持平衡状态，即和要寻找式(1)的静止点与平衡点，令式(1)的右端同时为零。

我们得到的静止点(x，y)=(0，0)和(x，y)=(m/n，a/b)。沿着相平面上竖直线x=m/n和x轴土地开发量增长率为沿着相平面上的水平线y=a/b和y轴，交通容量的增长率如图1所示。

图1 x=m/n，y=a/b时交通容量的增长率走势

考虑到任意模型中都有一定程度的近似，我们不能对式(1)中的a，b，m，n值做出精确的估计，所以我们要研究相关性是解的轨线在静止点(0，0)和 Q(m/n，a/b)附近的性质，由于(0，0)不稳定所以不进行分析研究。

直线x=m/n和y=a/b将平面(x≥0，y≥0)划分为四个区域A，B，C，D(见图2)，且满足:

对Q的稳定性分析如下:

在平衡点Q(m/n，a/b)附近，轨线的运动取决于初始点位于哪个区域。

如果该轨线从A出发，由式(3)可知随着时间t增加轨线向左上方运动，那么它趋向Q，或者分别进入B，C。

如果该轨线从B出发，由式(4)可知随着时间t增加轨线向右下方运动，那么它趋向Q，或者分别进入A，D。

如果该轨线从C出发，由式(5)可知随着时间t增加轨线向右上方运动，那么它趋向Q，或者分别进入A，D。

如果该轨线从D出发，由式(6)可知随着时间t增加轨线向右下方运动，那么它趋向Q，或者分别进入B，C。

从以上分析可知无论从哪个区域出发，当t→∞时都将趋向Q(m/n，a/b)，因此Q是稳定的平衡点。轴线的变化趋势如图3所示。

图2 不同区域质点的运动趋势图

图3 Q稳定的轨线运动趋势图

3 相关的结论和建议

3．1 相关的结论

随着城市化发展进程的加快，在城市发展中带来大量的土地开发，城市规模的不断扩大，也使土地利用强度的增加成为了一种趋势，土地开发强度的增加，必然相对应的交通设施就要提高，土地开发y与自身的调节能力m相关，还与土地开发的起始值x0和交通容量对土地开发的抑制程度b相关。

从本质看，x为交通容量，而交通容量与交通的基础容量、交通出行方式以及交通系统的管理水平有关。n是交通容量自身的调节能力，它与出行方式、交通模式密切相关，而a为土地开发对交通容量的抑制程度，它与出行方式，以及土地利用的混合程度密切相关，土地混合利用程度越低，说明用地性质越单一，用地性质单一就会带来居民的出行量增加，出行量增加就会产生交通拥堵问题。而土地混合利用程度越高，就会缩短人们的出行距离，减轻交通负荷，缓解交通压力。总之，土地开发量基本上是由出行方式、交通供给水平、交通的管理能力、土地混合利用程度等因素决定，要提高土地开发量就要提高x和m，降低a。

3．2 有关建议

1)发展交通。土地开发量的增加，必须有相对应的交通系统，发展运量大占地少的交通必将成为一种趋势，在城市化快速发展的背景下，交通用地的面积日益狭小，在有限的交通用地去适应逐渐增加的土地开发量必须进行交通模式的转换，以公共交通为主导，对私人轿车量的扩展进行控制，提倡居民绿色出行，缓解交通压力。

2)公共交通为主导。在城市交通发展过程中，必须明确以公共交通为主导，公共交通分担了大量的人流量，必须从早期的交通规划阶段为公共交通提供足够的交通发展空间。

3)提高土地混合利用程度。用地性质的混合程度直接影响到人们的出行方式和出行距离，土地混合利用程度越高，在小范围区域就能够满足人们的日常出行需求，就会缩短人们的出行距离，人们也会选择较为快捷、方便的交通方式进行出行，在一定程度上就减轻了交通负荷，缓解了交通压力。

4)交通政策和规划方案的更新。随着城市不断的发展，道路和城市建设也在不断的变化，因此，现有交通政策和交通规划方案也需要不断的更新，以便能更好的适应不断发展的交通和城市建设。

5)重视交通规划与土地规划的结合。在城市建设发展过程中，大部分情况下交通规划与土地规划都是独立的，充分重视交通规划与土地规划的结合，在城市规划阶段就考虑到城市交通与土地利用之间的相互协调问题，处理好二者之间的关系，促使城市可持续发展。

［1］靳来勇．城市土地利用与城市交通互动机理模型研究［J］．城乡规划与环境建设，2009(9):67-69．

［2］杨丽雅，邵春福，刘智丽，等．城市交通与土地利用互动机理研究［J］．城市交通，2006，7(4):21-25．

［3］王 真，郭怀成，郁亚娟，等．城市土地利用与交通相互关系研究进展［J］．人文地理，2009(4):57-58．

［4］何 健，张 毅，杨 洁．土地利用与交通互动关系模型研究［J］．公路交通科技，2009，6(6):114-118．

［5］郭聪林．关于城市交通与土地利用关系模型的研究［J］．科学之友，2008(3):94-95．

［6］王春才．城市交通与土地利用的相互作用机制研究［J］．西安工程科技学院学报，2006，12(6):749-752．

［7］冯四清．城市交通与土地利用互动关系定性研究［J］．合肥工业大学学报，2004，4(4):406-409．

［8］杨少辉．城市空间结构演化与城市交通的互动关系［J］．城市交通，2009，9(5):31-32．