[发明专利]城市土地使用与交通一体化规划决策支持方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于城市规划技术领域，涉及一种规划决策支持方法，尤其涉及一种城市土地使用与交通一体化规划决策支持方法；同时，本发明还涉及一种城市土地使用与交通一体化规划决策支持系统。

背景技术

国外对土地使用与交通一体化模型的研究，始于20世纪60年代，并在80年代以后得到迅速发展，积累了丰富的研究经验和研究成果。以下从不同角度，对一体化模型进行分类，并分别进行评述。

（1）基于不同结构的划分

目前城市土地使用与交通相互作用模型基本上可划分为三种结构类型：分离（stand-along）结构, 耦合（connected）结构和集成（integrated）结构。

1）分离结构

分离结构是将土地使用系统和交通系统分隔开来，系统之间没有直接的信息反馈回路，从而不考虑系统之间用地与交通的综合供求平衡问题。

分离结构模型包括较早由Putman开发的DRAM/EMPAL。模型的土地使用模型系统由两个模块组成，即DRAM（disaggregated residential allocation module）模块和EMPAL（employment allocation module）模块。DRAM模块执行住宅分派功能，EMPAL模块则执行就业分派功能。此外用一个LANCON（land consumption）模块，执行用地消费模拟功能。交通模型系统则是建立在四阶段模型基础上。在交通模型系统和土地使用模型系统之间，没有设置直接的信息反馈回路，不能模拟用地与交通的相互作用和相互影响的综合供求平衡关系。

2）耦合结构

耦合结构中的土地使用模型系统和交通模型系统虽然界线分明、各司其责，但在这两个系统之间有一个连接界面（系统调节）。这个连接界面的作用就是执行诸如数据转换和信息交流互馈等功能。

3）集成结构

集成结构是将土地使用模型系统和交通模型系统融为一体。集成结构在土地使用模型系统与交通模型系统之间的界线已变得较为模糊。土地使用模型系统功能不仅执行空间分派的功能，还执行空间分布的功能，输出各种OD矩阵等。同时交通模型系统则主要执行路径选择功能。

（2）基于研究方法的划分

从研究方法和理论基础来看，可分为以下五类：基于Lowry理论的模型、基于数学规划的模型、基于投入产出方法的模型、基于经济学理论的模型和基于微观模拟的模型。

1）基于Lowry模型的研究

在发达国家，从60年代初期就开始了城市土地使用和交通相互关系及模型的研究，1964年，著名的劳瑞模型（Lowry）的提出，可以说开创了“土地使用和交通相互关系研究”的先河。国外许多土地使用模型究其根源都可以追溯到Lowry的“都市模型”（model of metropolis），其将人口、就业、零售（所有服务及非基本产业）的空间分布和土地使用融合于一个不断重复的迭代过程。Lowry模型是城市土地使用与交通相互关系的基础，但因其包含长的时间期变量和预测的不确定性，以及影响土地使用发展的因素特别多，且预测特别困难和复杂，其应用上受到了严重的限制。后来学者对此做了大量改进，开发出很多土地使用与交通相互关系模型。

第一个修正模型是1965年Steger考虑了时间的大都市模型TOMM，该模型引入了半动态和非集聚的特点。1966年，Garin通过合并Lowry模型中相互作用的子模型（包括重力公式），并用矩阵标志整个模型，简化了模型的描述。1968年，Goldner用机会介入函数替代劳瑞的重力模型，研究提出了PLUM模型，同时使用了各小区设施增长率和就业人口比。1975年，宾夕法尼亚大学的Putman教授（Putman,1975）研究提出了非集计的住区分布模型DRAM和就业分布模型EMPAL。1983～1991年间，Putman等人（Putman,1995）在DRAM/EMPAL基础上，研发了美国第一个真正实用的土地使用-交通一体化分析软件包ITLUP。

2）基于数学规划的模型

数学规划模型基于最优化理论，在城市土地使用与交通系统中的应用最早追溯到1950年代Beckmann等人的研究，但该模型仅把交通作为约束条件。Herbert和Stevens模型（Herbert,Stevens）使用线性规划模拟影响区位的市场机制，而Harris（Harris,1965）和Wheaton（Wheaton,1974）使用了非线性规划模型。Boyce等人使用单目标模型讨论居住、就业和出行选择之间的相互联系。