【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 三、 ITLUP 模型 ITLUP( 一體化交通與土地利用軟件包 ) 是 Putman 提出的，它由非集計(jì)居住分配模型 (DRAM) 和就業(yè)分配模型 (EMPAL) 組成；這兩個(gè)模型都是 Lowry 模型的修正形式。 DRAM 采用小區(qū)吸引力和一個(gè)小區(qū)的工作人員到其他小區(qū)的就業(yè)崗位的可達(dá)性來(lái)評(píng)價(jià)各小區(qū)家庭分配的主要因素。 EMPAL 根據(jù)前一時(shí)間的就業(yè)和小區(qū)的吸引力來(lái)分配就業(yè)。例如，假定家庭選擇在對(duì)雇員最有吸引力的地點(diǎn)，而非過(guò)去的最吸引雇員的地點(diǎn)。就業(yè)崗位將在家庭最易接近的地點(diǎn)，而非過(guò)去的最易接近家庭的地點(diǎn)。 1. 非集計(jì)居住分配模型 (DRAM) 最初的 DRAM 與 EMPAL 模型已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一些變化，主要是由于數(shù)據(jù)差異引起的。在目前的應(yīng)用中，家庭被分配到小區(qū)的模型是： （ ） 式中 — 小區(qū) i 在時(shí)間 t 的家庭估計(jì)數(shù)； — 小區(qū) i 在時(shí)間 t 的吸引力測(cè)度； — 小區(qū) j 到 i 之間高峰期出行時(shí)間； — 小區(qū) j 到 i 之間非高峰期出行時(shí)間； — 全區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)間 t 時(shí)家庭與雇員之比值； 與— 經(jīng)驗(yàn)衍生參數(shù)。 小區(qū)本階段吸引力計(jì)算模型如下： 　　 　 　　　 　 ?。? ） 式中， ：小區(qū) i 在時(shí)間 t 的總土地面積； ：小區(qū) i 在時(shí)間 t 中收入為 k 級(jí)的居民數(shù)量； θ 與 γ 1 …γ 4 ：經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。家庭按年收入分 4 類(lèi)，因此上述兩個(gè)公式共有 4 個(gè)版本；而這種一體化的模型中 DRAM 部分就有 28 個(gè)參數(shù)。 2. 就業(yè)分配模型 (EMPAL) EMPAL 方程中，將就業(yè)分配到小區(qū)的模型為： 　　 　 ?。? ） 式中 — 小區(qū) j 在時(shí)間 t 相關(guān)部分 ( 基本的，零售的與服務(wù)的 ) 的就業(yè)人口； — 小區(qū) i 在時(shí)間 t 的家庭數(shù)量； — 小區(qū) j 在時(shí)間 t1 的吸引力函數(shù)； — 全區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)間 t 的就業(yè)與時(shí)間 t1 的家庭的比率； — 全區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)間 t 的就業(yè)與時(shí)間 t1 的就業(yè)的比率； δ — 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。 小區(qū)上一階段吸引力計(jì)算模型為： （ ） 式中 L j — 小區(qū) j 的總圖例面積； δ 1 與 δ 2 — 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。 根據(jù)就業(yè)類(lèi)型可定義 3 部分，因此，方程 4 與方程 5 有 3 個(gè)版本，而這種一體化的模型中 EMPAL 部分就有 15 個(gè)參數(shù)。 DRAM 模型參數(shù)用 1997 年美國(guó)德克薩斯州奧斯汀地區(qū)用家庭及就業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)定過(guò)。當(dāng)時(shí)，家庭根據(jù)收入估計(jì)被分為 4 類(lèi)，即年收入 3 萬(wàn)美元以下、 3 萬(wàn) ～ 萬(wàn)、 萬(wàn) ～ 萬(wàn)以及 萬(wàn)以上者。 EMPAL 的參數(shù)用 1997 年的家庭數(shù)據(jù)及 2007 年的預(yù)測(cè)就業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)定過(guò)。這些研究中隱含的假定是工作地點(diǎn)第一 ( 先于就業(yè)和家庭分配 ) 、家庭第二 ( 相對(duì)目前就業(yè)分配 ) 。就業(yè)分為 3 類(lèi)：基本就業(yè) (5200 個(gè)崗位 ) 、零售業(yè)就業(yè) (800 個(gè)就業(yè)崗位 ) 和服務(wù)業(yè)就業(yè) (3800 個(gè)就業(yè)崗位 ) 。 標(biāo)準(zhǔn)的 ITLUP 模型有幾個(gè)局限性：最重要的是它沒(méi)有考慮土地利用密度的約束。 ITLUP 模型將就業(yè)崗位分配到小區(qū)，即使它們沒(méi)有足夠的容納就業(yè)崗位和家庭的能力。目前對(duì)這一局限的處理是對(duì)小區(qū)的這些過(guò)量分配實(shí)行再分配，使其分到那些有容納能力的地區(qū)。在美國(guó)，每公頃居住土地的最大家庭容納能力一般在 25 戶左右，每公頃商用土地的最大崗位容納能力一般在 100 個(gè)位置左右。從 EMPAL 和 DRAM 得到的家庭與工作崗位分配結(jié)果首先用來(lái)滿足小區(qū)中的商業(yè)和居住面積，如果不夠，按比例再分配一些空余土地，如果一個(gè)小區(qū)不能容納更多的發(fā)展，則該小區(qū)就不再發(fā)展，將就業(yè)與家庭移到其他小區(qū)。 ITLUP 模型的第二個(gè)局限是 DRAM 與 EMPAL 模型只能順序使用，忽視了就業(yè)崗位與家庭之間作用的相互與同時(shí)性。此外， ITLUP 在分配就業(yè)崗位與家庭數(shù)時(shí)沒(méi)有考慮土地價(jià)格與貨物流，因此它也很難考慮規(guī)劃者、政策制訂者和公眾有興趣關(guān)心的一些重要關(guān)系及變量。不過(guò)，它的相對(duì)簡(jiǎn)便特性使得可以對(duì)其中的不確定性進(jìn)行比較透明的分析。相對(duì)而言， UrbanSim 就需要 1000 余個(gè)參數(shù)和上萬(wàn)個(gè)輸入數(shù)據(jù)，這些要求只有很小的區(qū)域才能做到。 除上述模型之外，以勞瑞模型為基礎(chǔ)還擴(kuò)展了其他幾種形式，由于篇幅所限，本書(shū)不做敘述。 四、最優(yōu)化模型 以上分別講述了活動(dòng)分布和相互作用模型。這里介紹將兩者同時(shí)考慮、更加一般化的一體化優(yōu)化模型。該類(lèi)模型中，最著名的是澳大利亞 Brotchie 和 Sharpe 于 1975 年開(kāi)發(fā)的小區(qū)活動(dòng)最優(yōu)配置手法TOPAZ(Technique for the Optimal Placement of Activities in Zone) 模型。TOPAZ 模型在劃分為 n 個(gè)小區(qū)的區(qū)域、以 m 種土地利用活動(dòng)為對(duì)象，決定尋求區(qū)域整體的新開(kāi)發(fā)費(fèi)用和交通之和最小的活動(dòng)分布 為目的，其目標(biāo)函數(shù)由下式表示。 Z= 開(kāi)發(fā)費(fèi)用 + 交通費(fèi)用 → min () 式中 — 在小區(qū) j 中開(kāi)發(fā)的土地利用活動(dòng) k 的單位費(fèi)用； — 在小區(qū) j 中開(kāi)發(fā)的土地利用活動(dòng) k 的新開(kāi)發(fā)量。 — 小區(qū) ij 之間的交通費(fèi)用； — 小區(qū) ij 之間的日出行數(shù)。 為了在區(qū)域中獲得更加現(xiàn)實(shí)的出行分布，可以利用將在第六章中講述的單約束或雙約束重力模型計(jì)算出行分布量 。 表 中總結(jié)了交通與土地利用的一體化模型。表 部分交通與土地利用一體化模型 模型 參考文獻(xiàn) 應(yīng)用案例城市 AMERSFOORT Floor and de Jong(1981) 荷蘭阿姆斯福特 。 英國(guó)利茲 CALUTAS Nakamura et al (1983) 日本東京、名古屋、岡山 CATLAS/NYSIM/METROSIM Anas (1983b), Anas amp。 Duann (1986) 美國(guó)芝加哥、紐約 DORTMUND Wegener (1982a,b。 1986, 1995a) 德國(guó)多特蒙德 KIM Kim (1989) 美國(guó)芝加哥 ITLUP Putman (1983, 1991) 美國(guó)舊金山、洛杉嘰、達(dá)拉斯、休斯敦、波特蘭等城市 LILT Mackett (1983, 1990a, 1991a,b) 英國(guó)利茲、德國(guó)多特蒙德、日本東京 MASTER Mackett (1990b, 1990c) 英國(guó)利茲 MEPLAN Echenique et al (1985) 西班牙畢爾巴鄂、巴西圣保羅 Hunt amp。 Simmonds (1993) 智利圣地亞哥，意大利那不勒斯 OSAKA Amano et al (1985) 日本大阪 POLIS Prastacos (1986a,b) 舊金山港灣區(qū) PSCOG Watterson (1993) 美國(guó)華盛頓 TRANSLOC Boyce amp。 Lundqvist (1987) 瑞典斯德哥爾摩 TOPAZ Brotchie et al (1980) 澳大利亞墨爾本、達(dá)爾文 Dickey and Leiner (1983) 美國(guó)維吉尼亞威廉王子 Sharpe (1978, 1980, 1982) 其他 HAMILTON Anderson , et al (1994) 加拿大漢密爾頓 TRANUS de la Barra (1989) 委內(nèi)瑞拉加拉加斯 最后，通過(guò)本章的學(xué)習(xí)可知，其闡述的主要內(nèi)容是城市交通與城市土地利用關(guān)系問(wèn)題，這也是交通與土地利用問(wèn)題中表現(xiàn)最為突出的關(guān)系。對(duì)于其他類(lèi)型的交通與土地利用的關(guān)系問(wèn)題，建議同時(shí)參考相關(guān)書(shū)籍，例如區(qū)位理論等。復(fù)習(xí)思考題1. 試敘述交通與土地利用研究的主要內(nèi)容。 2. 試說(shuō)明漢森模型及其特點(diǎn)。 3. 試說(shuō)明勞瑞模型的研究背景及其模型的含義。 4. 與本書(shū)中介紹的其他模型相比，為什么說(shuō) TOPAZ 模型是一個(gè)一體化的優(yōu)化模型。 第四章 交通網(wǎng)絡(luò)布局規(guī)劃與設(shè)計(jì) 交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)是交通規(guī)劃的基礎(chǔ)工作之一。本章首先講述交通規(guī)劃中交通小區(qū)的劃分，其次講述交通網(wǎng)絡(luò)布局，最后，講述交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)建模知識(shí)與技術(shù)，包括交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的基本要素、各種交通網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)法以及公共交通方式相互換乘等復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)法，為后述各章的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。此部分包含以下各節(jié)： 第一節(jié)　概述 第二節(jié)　交通小區(qū)劃分 第三節(jié)　交通網(wǎng)絡(luò)與線路布局規(guī)劃 第四節(jié)　交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)建模 復(fù)習(xí)思考題 第一節(jié) 概述 網(wǎng)絡(luò)作為對(duì)運(yùn)籌學(xué)理論及其應(yīng)用問(wèn)題中的數(shù)學(xué)建模非常重要的概念是極其有用的。例如，適合于對(duì)時(shí)刻表編制問(wèn)題、最短路搜索問(wèn)題和網(wǎng)絡(luò)流等問(wèn)題的簡(jiǎn)單明了地表現(xiàn)和高效地處理。交通規(guī)劃中交通需求預(yù)測(cè)的目的是預(yù)測(cè)各種交通設(shè)施的利用量、各區(qū)間和節(jié)點(diǎn)（樞紐）等的利用量。因?yàn)榻煌ňW(wǎng)絡(luò)作為交通需求預(yù)測(cè)的條件也用網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)，所以網(wǎng)絡(luò)的概念對(duì)解決交通需求預(yù)測(cè)問(wèn)題也是極其重要的。 本章第二節(jié)講述交通需求預(yù)測(cè)作業(yè)中交通小區(qū)的劃分問(wèn)題，包括劃分的必要性、劃分的原則等。第三節(jié)講述交通網(wǎng)絡(luò)與選線布局問(wèn)題，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與城市結(jié)構(gòu)、線路布局原則等。第四節(jié)講述交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)建模知識(shí)與技術(shù)，包括交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的基本要素、各種交通網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)法以及公共交通方式相互換乘等復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)法等。 第二節(jié) 交通小區(qū)劃分在經(jīng)典的交通需求預(yù)測(cè)過(guò)程中，為了調(diào)查統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生成交通量和分布交通量等，需要按照一定的規(guī)則將對(duì)象區(qū)域劃分成適當(dāng)數(shù)量的交通小區(qū)。通常，交通小區(qū) 分區(qū) (zoning) 遵照以下原則： 1. 現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集的方便性 社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般是按照行政區(qū)域?yàn)閱挝唤y(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)的。在我國(guó)，最高級(jí)行政區(qū)域劃分為省、直轄市、自治區(qū)和特別行政區(qū)，其次是地級(jí)市、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、警察派出所、家屬委員會(huì)。交通小區(qū)劃分時(shí)，要充分利用這些行政區(qū)的劃分，以減少不必要的工作量，提高預(yù)測(cè)的精確度。 2. 均勻性和由中心向外逐漸增大 對(duì)于對(duì)象區(qū)域內(nèi)部的交通小區(qū)，一般應(yīng)該在面積、人口和發(fā)生與吸引交通量等方面，保持適當(dāng)?shù)木鶆蛐?；?duì)于對(duì)象區(qū)域外部的交通小區(qū)，因?yàn)橐缶鹊淖兊停瑧?yīng)該隨著距對(duì)象區(qū)域距離的變遠(yuǎn)，逐漸增大交通小區(qū)的規(guī)模，以減少不必要的工作量。 3. 充分利用自然障礙物 盡量利用對(duì)象區(qū)域內(nèi)部的山川等自然障礙物作為小區(qū)邊界線，河流上的橋梁便于作為交通調(diào)查核實(shí)線使用。一般情況下，山川等自然障礙物被作為行政區(qū)劃分界線使用著，因此這第 1 條并不矛盾。 4. 包含高速公路匝道、車(chē)站、樞紐 對(duì)于含有高速公路和軌道交通等的對(duì)象區(qū)域，高速公路匝道、車(chē)站和樞紐應(yīng)該完全包含于交通小區(qū)內(nèi)部，以利于對(duì)利用這些交通設(shè)施的流動(dòng)進(jìn)一步分析（空間影響區(qū)域分布等），避免匝道被交通小區(qū)一分為二的分法。 5. 考慮土地利用 交通小區(qū)的劃分應(yīng)避免將同一用途的用地分在不同的交通小區(qū)，這樣有利于土地利用中指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)處理。 圖 為交通小區(qū)劃分的示例。圖中數(shù)字為交通小區(qū)號(hào)碼。圖 為各交通小區(qū)對(duì)應(yīng)的土地利用?？芍纠慕煌ㄐ^(qū)劃分遵循了上述原則。 圖 交通小區(qū)劃分示例 圖 交通小區(qū)劃分與土地利用 日本對(duì)交通小區(qū)的劃分進(jìn)行了規(guī)定，分為 A 、 B 、 C 和小 C 三個(gè)等級(jí)。 A 為都道府縣級(jí)（相當(dāng)于我國(guó)的省、直轄市、自治區(qū)和特別行政區(qū)）； B 為市町村級(jí)（相當(dāng)于我國(guó)的地、市）； C 為區(qū)級(jí)（當(dāng)于我國(guó)的市內(nèi)區(qū)）；小 C 為 C 級(jí)的細(xì)分，即把行政區(qū)再劃分為幾個(gè)小區(qū)，并僅適用于大城市以上的市區(qū)。交通調(diào)查數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值等均