城市交通模型开发与应用问题分析

廖欣

【摘 要】城市交通模型发展至已有30多年，在城市交通规划建设及政策研究中发挥着重要的作用，同时也存在一些问题。文章对交通模型作了相关介绍，指出了目前交通模型面临的主要问题，如理论模型的缺陷、规划人口与现实的冲突、大数据与小样本调查、专业与通俗的矛盾等，并提出了相关的解决方案。

【关键词】交通模型；大数据；四阶段模型理论

中图分类号： F572 文献标识码： A 文章编号： 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

據资料显示，我国综合交通模型的构建始于上个世纪80年代，最早建立的城市有北京、上海、广州、天津等，发展至今已有30多年了[1]。交通模型作为交通规划编制的技术手段和内容，在城市交通规划建设及政策研究中发挥着重要的作用。但是，由于在数据来源、模型选择、参数设定等方面不够重视的原因，交通模型出现了精度不高，不够科学等种种问题，过分流于形式，只注重了技术的应用而对模型缺乏更深的认识。为此，本文将围绕目前交通模型开发和应用中存在的问题进行探讨。

1 交通模型相关概述

1.1 交通模型定义

交通模型是反映人、车及货物交通规律的数学模型，并通过数字、图形等形式描述交通行为及其本质的抽象模型。其融合了经济学、社会学、统计学、交通工程学等多个学科，通过数理方法和计算机软硬件，为交通各阶段决策和管理提供参考依据。实际上，交通模型是通过数学模型对城市交通进行分析的方法，而分析结果的精准度取决于模型的质量。通过交通模型，不仅能对目前城市的交通状况进行分析，还能对城市未来的交通进行预测，但要构建高质量的模型离不开对城市充分的理解，表现在两个方面：首先需要本土的技术团队，只有这样才能对自己的城市有更深更全面的了解；其次是参数本地化，由于各城市自然社会条件的不同，人们的行为习惯也有所差异，完全照搬别的城市的模型参数不能真实的反映本地居民的出行情况，只有进行实地专项调查才能选取合适的模型参数。

1.2 交通模型体系

基于分析对象的不同，在交通模型选择上也会有所不同，使用的分析方法或工具也是有差异的，现阶段仍未能开发出通用型的交通模型。交通模型大致可以分为三层四类交通模型，如图1。

从图1中可以看到，各层次的模型基础数据库是一样的，各自可单独运行，又能交互关联，下一层次模型能继承上一层次模型中有关信息，并能在此基础上进行细化和反馈。

1.3 交通模型精度

评价模型可靠与否主要在于其预测精度，就目前而言，我国许多城市的交通模型预测精度并不佳，其影响因素是多方面的，在参数一定的条件下，不同的假定将会出现不一样的结果。此外，假定也不是固定不变的，它会随着城市发展而变化，这就要求模型工程师对城市有透彻的理解。由于不可预测因素的影响，模型只能以设定概率的方式来描述。所以，3～5年的短期预测和结合高频数据的短时预测结果能让精度得到提升。虽然长周期预测结果精度不足，但有其一定的价值：（1）它一定时期内对未来的判断，能给方案提供统一的分析平台，便于多方案的同平台比较，为决策提供参考，是交通模型的核心功能之一，可见其存在的必要性；（2）模型的更新和维护是必不可少的，将小周期的更新与周期性的大修正相结合，其精度将会得到提高，如美国圣地亚哥市五代交通模型预测精度变化[2]正说明了这点。

2 交通模型面临的主要问题

2.1 理论模型的缺陷

在我国，绝大部分城市的综合交通模型普遍采用四阶段模型理论，但其计算结果存在各阶段不一致性的弊端。虽然有关研究表明反馈算法能在一定程度上减少不一致性的影响，但是从国际上看，在传统的四阶段模型理论占据主导的同时，基于活动的模型理论已进入开发研究阶段，美国一些都市规划组织已开发完成或者正在开发[3]。尽管如此，两模型理论的人口和就业岗位都是互相独立的，加上传统普查成本高，在使用过程中均以重力模型或选择模型的方式去建立联系。然而，人的住所、工作、生活出行圈等，在一定时期内是相对稳定的，现阶段的模型理论都未能体现这样的关系，借助模型所构建的对应关系仅可反映了其中一种，这基本与实际不相符。

随着大数据、互联网+等新一代信息技术应用推广，目前已可以借助手机信令数据等使现状人口和就业岗位相关联，以体现这种相对稳定的关系。因此，理想的模型开发模式应在考虑现状人口、工作及其对应关系的同时，把住所变更与工作变更一起考虑，并结合新增人口与工作预测情况进行。对于住所和工作都发生变化的可通过类似增长率模型来分析，对于变化的人口和工作则可通过四阶段模型或基于活动的分析模型去分析，以尽可能地体现两者间的关系。

2.2 规划人口与现实的冲突

城市规划反映的是理想的城市状态，但理想与现实是有差距的。如广州市为疏散中心城区人口，2007 年市政府在“南拓、北优、东进、西联”的基础上增加了“中调”战略，但从实际来看，2007—2017年荔湾、越秀、天河、海珠等四区的常住人口从419.5万人上升到547.5万人[4-5]，增加了30.5%，仅从这点来看，城市规划和实际是不相符的。此外，据研究数据显示，截至2016年5月，我国新城新区近3500个，规划人口达34亿，将能装下世界1/2人口[6]。可见，完全靠规划数据去预测其偏差是难以想象的。

從上述两个例子说明，模型工程师除了要充分的理解城市外，还应在建模时仔细分析数据的可靠性与可用性，但是很多时候许多的研究均依赖于城市总体规划。因此，可以把实际也许会发生的情形作为基本情形，而把规划目标作为理想情形来研究。

2.3 大数据与小样本调查

随着信息技术的进步，大数据在交通模型中的应用日渐成熟，手机信令数据在的成功应用不仅丰富了模型基础数据，技术方法还得到了扩展，模型的标定、校验以及精度等获得了更大的提升。然而，这一切都依赖于基础数据的采集，就目前而言，数据源均掌握在三大电信运营商、以腾讯为代表互联网公司，获得数据的渠道相对有限，数据共享与使用途径问题是目前急需解决的。

大数据改变了人们的生活、工作和思维方式，但因其要全体不要抽样，要效率不要绝对精确，要相关不要因果的理念[7]，会导致使用者惰于对因果关系的追求。为此，模型工程师应理性思考，弄清楚事情的来龙去脉。另外，还有的观点认为大数据可以替代传统调查。这观点是不可取的，两者各有其优缺点，虽然小样本调查有抽样误差、调查误差等弊端，但其能相对全面准确地分析问题，且其针对性也是大数据所不具有的。只有两者结合起来，才能让交通模型数据得到充分利用。

2.4 专业与通俗的矛盾

交通模型成果表达涉及许多专业名词，许多概念难以理解容易混淆，业内人士都无法全面理解，更别说大众了。因此，如何使用明了的表达形式来解析交通模型的结论是急需解决的问题。一方面，可以借助新的表现手法或工具，如百度迁徙图采用ECharts呈现OD分布；另一方面，利用微观仿真模拟软件，以二维和三维来表达。虽然如此，但要实现专业到通俗的转变还很漫长。

3 结语

当前参与交通模型开发的专业人员是也逐渐增多，使用的工具软件也更加先进，在一定程度上促进了交通模型行业的发展，但因行业门槛低，规范不完善，忽略了对模型质量的关注。交通模型的开发和应用是一个系统工程，通过本文的介绍，望从业者能正视交通模型面临的问题，不断提升自身专业技能，以促进交通模型技术向规范有序方向不断发展。

【参考文献】

[1]陈必壮，张天然.中国城市交通调查与模型现状及发展趋势[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]邓兴栋，马小毅，陈先龙，等.国际交通模型发展进展[R].广州：广州市交通规划研究院，2015.

[4]陈先龙.中国城市交通模型现状问题探讨[J].城市交通，2016，14（02）：17-21.

[5]广州市统计局.2017年广州市人口规模及分布情况[EB/OL].http：//www.gzstats.gov.cn/gzstats/tjgb_qtgb/201802/cf533209a

9cc46d08da1f6070a65067e.shtml，2018-02-28.

[6]张全林.警惕伪城镇化现象[J].人民法治，2016（10）：86-87.

[7]程学旗，靳小龙，王元卓，等.大数据系统和分析技术综述[J].软件学报，2014，25（09）：1889-1908.