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如何利用综合空间经济模型,评估活动的选址偏好?丨城市数据派

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导读


2019年7月10日,武汉理工大学Asif Raza博士,在CUPUM 2019“城市”专题会场,以“利用综合空间经济模型,评估具有时间/模式相关可达性的活动选址偏好”为题,代表研究团队做论文宣讲。他介绍了此次研究的相关背景、主要目的、研究方法、结论等内容。

城市数据派现场报道,为派友们整理了部分演讲精彩内容。该演讲文件共有54页,如需获得Asif Raza博士授权版的完整版本PDF,请关注城市数据派微信号,在微信号中回复“Raza”,即可得知。


如何利用综合空间经济模型,评估活动的选址偏好?丨城市数据派

Asif Raza
武汉理工大学博士
武汉理工大学智能交通系统研究中心成员


【研究结论与贡献】


1

结  论

此次研究显示,可达性随着时间和出行方式而变化,从而影响活动选址的变化。

对于家庭而言,可达性指居民使用方便的交通方式进行基本家庭活动的能力。对于产业而言,可达性指产业活动获得所需商品、服务和劳动力的能力。

  • 综合空间经济模型将有助于解决城市规划的问题,帮助各类活动选址,并为活动间的空间交互做积极预测。

  • 综合空间经济模型显示出丰富的潜力,基于时间和出行方式来评估不同的土地用途及交通策略。

  • 随机效用理论的强大基础将允许计算机系统帮助住宅、商业选址,也有助于发现不同政策对不同产业及住宅类型的影响。


2

建  议

  • 交通方案应该解决当地和区域基础设施的有效使用。

  • 提高农村和偏远地区居民的可达性,并考虑土地利用规划和基础设施使用的相互关系。

  • 更好地了解当前的交通信息服务内容,以便实施相应的改进措施。


3

贡  献

  • 展示各类活动的选址偏好将如何导致城市发展中所出现的复杂格局。

  • 研究结果将有助于识别武汉市的经济发展引擎,创建更接近于现实的模型。

  • 有效的LUTI综合模型在支持区域经济发展中具有重要作用。


一、研究背景及目的


在大都市圈里,各种活动的空间分布是城市结构的主要特征。如今,城市是经济活动的主要中心,不同类型的活动会为土地和空间相互竞争。因此,选址模型是检验城市复杂性并匹配活动位置偏好的主要部分。

此次研究的主旨是利用综合空间经济模型,评估具有时间/模式相关可达性的活动选址偏好。研究团队开发了武汉交通模型(WTM)及PECAS演示模型(特别是活动分配AA模块),发展综合空间经济模型,调查如何利用综合空间经济模型评估活动的选址。

我们能够获得武汉市各种活动的日常需求的概况,并确定各种总体出行模式的影响以及活动地点偏好行为的变化。这不仅有助于交通规划者更好地了解人们的活动,而且有助于零售业和服务人员、规划者了解人们希望在哪里消费,以及客源来自哪里。而对于路网拥挤和城市活动场所的选择,每个交通区域都有自己的可达性情况,也有自己的特定问题,我们能发现这些问题,为提供更具体的解决方案做支撑。我们提出的方法包括计算每个交通区的时间/模式相关可达性,并研究这种动态可达性如何影响活动的位置选择。


二、相关文献


  • 1964年,Lowry开发了被认为是第一个的操作集成模型。

  • 1981年,Foot作为世界卫生组织的第一批出版物之一,考虑到其理论基础,将操作集成模型分为四种主要类型:基于空间相互作用理论的重力模型、线性回归模型、基于优化技术的模型、混合模型。

  • 1987年,美国国家统计局基于模型的理论核,提出另一种分类,确定了五种城市和区域模式。

  • 2004年,Wegener提出另一个综合模型分类,被认为是代表当时最先进水平的20类城市模型。

 
在过去的几十年中,各种可达性度量方法不断发展,但目前的文献表明,这些方法并没有包含太多细节。大多数参与者和决策者都非常希望解决一些问题,尤其是涉及与各类活动选址相关的内容,以及这些活动对城市发展的直接影响、间接影响。


三、研究数据


3.1交通模型
交通模型的主要研究数据包括:住房特征、出行目的以及出行方式。住房特征主要是指住房的大小,分为一人居、两人居、三人居、最大至七人居。出行目的包括“家-公司”、“家-学校”、“家-其他”、“非家庭”。出行方式包括私家车、的士、自行车、地铁、公交、步行。
此外,还涉及研究区域有关的区划、路网、交通线路、站点、人口密度、职业密度等基础信息。

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交通模型数据类型

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武汉市基础数据:区划、路网、交通线路、人口密度、职业密度
 
3.2武汉PECAS演示模型
武汉PECAS演示模型中的活动和商品涉及工业、交通、通信、教育等类型。

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武汉市PECAS演示模型:活动和商品

武汉PECAS演示模型涉及的职业类型包括:管理者和技术人员、零售服务人员、户外劳动者、操作员、其他人员。空间类型包括:居住空间、农业空间、工业仓储空间、商业空间、教育研究空间、其他公共机构空间、办公空间和其他空间。

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武汉市PECAS演示模型:职业和空间类型


四、研究方法


4.1研究假设
假设社会经济活动选址偏好是否与时间/模式的可达性有关?有的活动选址于时间/模式有很强烈的相关性,而有的活动却并不是。

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假设有关或无关
 
4.2模型演化
1)武汉PECAS演示模型
PECAS是模拟空间经济系统的一种通用方法,代表生产、交换和消费分配系统,它已经被应用在很多地区和城市。P(Production)-生产、E(Exchange)-交换、C(Consumption)-消费、A(Allocation)-分配、S(System)-系统。它采用了一种总体均衡结构,将商品、服务、劳动力和空间,根据可变的技术系数从生产转向消费,并根据汇率进行市场清算。

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PECAS框架

PECAS包含四类模型:经济人口总量预测模型(ED模块)、传输模型(TR模块)、活动分配模型(AA模块)、空间发展模块(SD模块)。其中,经济人口总量预测模型(ED模块)涉及家庭数量、人口及职业类型;传输模型(TR模块)涉及交通连接点、交通需求、拥挤时间和成本;活动分配模型(AA模块)涉及活动的数量、商品的流动、市场的需求和供应、交易价格等。

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PECAS系统模块

2)武汉交通模型
将高速路网、交通线路等交通网络输入,生成不同出行类型的总量及其空间分布,再按出行方式预测每天不同时段的出行次数。

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模型工作流程

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高速和交通网络分布

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各类出行的生成

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各类出行的空间分布

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不同出行方式的选择

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按出行方式预测每天的出行次数

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每小时出行规模(2008年交通调查)

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各时间段的拥堵成本

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各时间段公共交通及额外成本的重组


3)综合空间经济模型
综合空间经济模型主要包含两方面内容,即交通要素(对数求和)和土地利用要素(活动选址)。这个模型与经济理论密切相关,它不仅解释了活动的位置,还解释了这些活动相互的作用机制。
 
在理想情况下,交通模型(TM)可用于计算各种设施的可达性度量,包括时间、距离、对数和周期。而活动分配模型(AA)是一个综合的表达,它涉及到活动的数量、商品流动和市场,以及总需求、供应和交换价格,它基于嵌套和加法逻辑理论。因此,顶层的预期最大效用度量(logsum)是对所有选择的综合效用的表示,包括选址、进行交互的数量以及每种交互的交通运输成本、价格和机会。
 
各要素的变化会对各类活动的可达性造成较明显的影响,每个要素(出行方式、时间、价格和大小)也可以对其他要素产生影响。例如交通运输成本可能会影响不同地点的可达性,从而导致不同地点的价格和规模变化。

以下是模型运行的内容、流程及相关公式。研究团队利用该模型分析了产业活动、商业活动,使用不同交通方式(私家车、的士、自行车、地铁、公交车)的可达性;不同类型活动在不同时间段的可达性。

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研究工作流程:总图

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研究工作流程:武汉交通模型流程

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研究工作流程:活动分配模型(AA)过程

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研究工作流程:时间/模式可达性情景分析

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设施可达性度量公式-交通距离

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对数求和

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空间经济综合模型的活动分配模块

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共同选择的效用公式

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总时间/模式相关的可达性计算公式

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产业活动与私家车的可达性关联

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商业活动与私家车的可达性关联

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产业活动与公交的可达性关联

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商业活动与公交的可达性关联

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家庭活动在不同时间段的可达性

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生产活动不同时间段的可达性

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商业活动在不同时间段的可达性



END.



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