城市土地利用与交通系统互动关系演化模拟研究

随着遥感GIS深入应用，城市空间结构演化模型研究呈现出向宏观和微观两极化发展、与GIS新方法的集成、侧重于对不确定性问题的定性、定量分析和多模型体系的集成等发展趋势。我国城市交通基础设施建设加快，土地利用强度加大，城市用地急剧扩张，交通需求与用地矛盾日益突出，城市土地利用与交通系统的耦合关系研究不断深化。本项目在分析城市土地利用与交通系统互动关系演化规律基础上，构建城市土地利用空间演化与交通系统互馈机制的理论分析框架。引进美国最新的UrbanSim模型，探讨将GIS与UrbanSim集成并进行改进，建立一个基于离散个体行为选择的、能够整合模拟城市土地利用与交通需求时空耦合过程的一体化模型，使其能应用到城市土地利用与交通系统发展过程模拟预测、以及城市用地管理与城市交通政策评估的实践中，为城市土地利用规划、城市交通规划等相关部门提供决策依据，同时也丰富城市空间结构演化模拟模型的理论与方法体系。

随着城市交通基础设施建设加快，土地利用强度加大，城市用地急剧扩张，交通需求与用地矛盾日益突出，造成的城市交通拥挤、空气质量下降、交通事故频繁等现象已经成为制约城市可持续发展的主要瓶颈。要从根源上解决这些问题，土地利用交通一体化是必经之路，城市土地利用与交通系统的耦合关系研究不断深化。 本研究在梳理城市土地利用与交通系统互动关系理论并厘清城市土地利用与交通系统互馈机制基础上，开展城市交通与土地利用互馈演化机理实证分析，揭示实证研究区两者互动宏观定性关系；基于可达性分析的新研究范式，进行城市交通与土地利用互馈量化评价，以揭示实证研究区两者互馈量化关系；并构建了城市土地利用空间演化与交通系统互馈机制的理论分析框架。引进美国最新的UrbanSim模型，探讨将GIS与UrbanSim集成并进行改进，构建集成元胞自动机、多智能体、离散个体行为选择与Cube的多模型系统的土地利用交通一体化分析模拟模型，探讨本土化应用措施。通过构建城市交通与土地利用协调评价模型，进行城市交通——土地利用复合系统协调度评价。本研究构建了基于时空动态的双层土地利用空间分配与交通模型——上层土地利用分配模型和下层交通模型，提供了定量分析方法研究土地利用空间分配策略与交通需求的关系。采用元胞自动机模型描述土地利用变化的空间属性，多智能体模型能够通过各智能体与环境和其他智能体的相互作用关系，灵活地描述决策者的个体行为。引入Cube Land拍卖投标模型描述土地利用市场中各智能体的相互关系，从个体价值观、经济行为角度捕获时空动态的土地利用变化。基于MNL-CA-Agent土地利用模型所构建的LandSim土地利用仿真软件，可以与佛罗里达标准城市交通模型（FSUTMS）结合，建立时空动态的土地利用交通一体化软件仿真（LandSim- FSUTMS），能够有效分析和评估城市土地利用、交通相关政策、交通与环境间关系等。通过对美国佛罗里达州橙县2000年、2012年和2025年的定量仿真结果表明，从长期规划角度看，一体化模型能够有效缓解交通拥挤、降低各交通排放量指标，对城市的可持续发展具有非常重要作用，能够应用到城市土地利用与交通系统发展过程模拟预测、以及城市用地管理与城市交通政策评估的实践中，同时也丰富城市空间结构演化模拟模型的理论与方法体系。