城市用地-交通綜合系統(tǒng)演化機理與優(yōu)化研究.pdf

1、土地利用作為交通需求的產(chǎn)生“源”，交通(網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)作為交通供給的“流”，城市交通總是在交通“供”與“需”，“源”與“流”兩者互饋影響、相互調(diào)節(jié)的過程中不斷發(fā)展演化?，F(xiàn)象必有規(guī)律，解釋現(xiàn)象是需要非事實的抽象理論的，目前的研究生硬的依據(jù)交通需求“源”來配置交通供給“流”，以期達到供需匹配，卻忽視了“源”與“流”之間復(fù)雜的互饋作用關(guān)系，部分文獻對兩者相互作用關(guān)系的研究也僅從表象上進行表述，對兩者互饋影響、自發(fā)調(diào)節(jié)的關(guān)系與現(xiàn)象背后所隱藏的本質(zhì)原

2、因與內(nèi)在機理缺乏研究，其根本原因就在于缺乏綜合系統(tǒng)的觀念，孤立的去看待土地利用這個交通需求“源”與交通系統(tǒng)這個交通供給“流”，造成研究本體對象不全，無法正確認識系統(tǒng)的本質(zhì)屬性。故此，論文立足于對病理的探討，針對當(dāng)前城市規(guī)劃、建設(shè)與管理上對土地利用與交通系統(tǒng)長期割裂的狀況，及現(xiàn)狀城市交通系統(tǒng)的狹義定義，基于供需匹配這一矛盾統(tǒng)一體提出了城市用地-交通綜合系統(tǒng)(英文縮寫IULTS，簡稱為城市L-T系統(tǒng)，下文有時直接簡稱為系統(tǒng))概念，從系統(tǒng)內(nèi)用

3、地子系統(tǒng)與交通子系統(tǒng)之間所表現(xiàn)的互饋影響、相互調(diào)節(jié)現(xiàn)象出發(fā)，結(jié)合定性分析和定量研究，探究現(xiàn)象背后所隱藏的客觀規(guī)律，揭示系統(tǒng)發(fā)展演化所遵循的固有規(guī)律與內(nèi)在機理，從系統(tǒng)發(fā)展演化機理上提出系統(tǒng)優(yōu)化的相關(guān)理論與方法，以期研究結(jié)論能為從機理上研究、分析、解決交通問題，深入認識系統(tǒng)是否可控、如何可控及控制發(fā)展的方向、理論與方法等問題提供了有意義的理論參考。 城市L-T系統(tǒng)是一個具有非線性、高度不確定性的開放復(fù)雜巨系統(tǒng)，遵循同質(zhì)系統(tǒng)固有的演化

4、規(guī)律。系統(tǒng)的耗散結(jié)構(gòu)特征決定了系統(tǒng)具有自組織系統(tǒng)的自組織優(yōu)化功能，用地與交通之間的互饋影響、相互調(diào)節(jié)過程實質(zhì)就是系統(tǒng)自組織優(yōu)化調(diào)節(jié)過程。但由于自組織的隱形特征，不易被察覺和認識，論文構(gòu)建了系統(tǒng)自組織演化模型，通過模型模擬仿真進一步證實了系統(tǒng)自組織機制的客觀存在。同時基于人的主觀能動性對系統(tǒng)發(fā)展的他組織控制影響，論文首次提出城市L-T系統(tǒng)發(fā)展演化是系統(tǒng)自組織與他組織復(fù)合作用的發(fā)展演化過程，尋求自組織與他組織同向復(fù)合演化是系統(tǒng)發(fā)展的目標，并

5、定義了同向復(fù)合、分向復(fù)合與反向復(fù)合的概念，初步樹立了城市L-T系統(tǒng)自組織與他組織復(fù)合演化觀。 為進一步深入認識系統(tǒng)自組織與他組織復(fù)合作用的發(fā)展演化過程，論文建立了城市L-T系統(tǒng)自組織與他組織復(fù)合演化模型。通過對反映系統(tǒng)自組織與他組織作用力的控制參數(shù)的不同取值，分別模擬得到城市用地空間規(guī)模與城市交通系統(tǒng)通達距離，及城市用地密度形態(tài)與城市交通模式之間的復(fù)合演化過程，仿真結(jié)果不僅較好的解釋了現(xiàn)實城市L-T系統(tǒng)的復(fù)合發(fā)展演化過程，同時進

6、一步表明了他組織機制的重要性，即隨著系統(tǒng)復(fù)雜度不斷提高，他組織力顯得越發(fā)明顯和重要，系統(tǒng)的有序發(fā)展需要自組織與他組織的協(xié)同作用。 系統(tǒng)演化機理探討的目的是為系統(tǒng)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)，論文從優(yōu)化調(diào)整他組織力，實現(xiàn)自組織與他組織同向復(fù)合演化目標出發(fā)，基于用地子系統(tǒng)與交通網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)之間互饋影響、相互調(diào)節(jié)的自組織過程，分遠期、近期兩個階段建立了系統(tǒng)同向復(fù)合演化集成優(yōu)化模型。第一階段從系統(tǒng)長遠發(fā)展角度出發(fā)建立了用地功能空間布局與道路交通網(wǎng)絡(luò)集

7、成優(yōu)化模型，第二階段考慮用地功能空間布局一定的情況下，從城市近期發(fā)展角度出發(fā)建立了用地開發(fā)強度與道路交通網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化模型，并分別設(shè)計了基于遺傳算法和相繼平均法的組合算法以及基于靈敏度分析的求解算法來求解上述模型，且通過算例驗證了模型和算法的有效性。結(jié)果表明存在用地功能空間布局、用地開發(fā)強度與道路交通網(wǎng)絡(luò)的最佳協(xié)調(diào)配置，政府兼有城市土地功能空間布局、土地開發(fā)、道路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的供給方與管理者的雙重角色，應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)與個體利益最大化訴求，在規(guī)

8、劃控制上實現(xiàn)用地與交通的最佳耦合，促進系統(tǒng)同向復(fù)合演化。 最后，為從宏觀上把握系統(tǒng)發(fā)展演化的方向及量化分析系統(tǒng)發(fā)展演化的有序度，論文一方面從自組織分形理論出發(fā)，通過對城市用地形態(tài)分維與道路交通網(wǎng)絡(luò)形態(tài)分維的研究計算，提出協(xié)調(diào)因子概念及計算方法量化分析兩者之間的協(xié)調(diào)匹配關(guān)系；另一方面基于系統(tǒng)自組織耗散特征分析，引入信息熵理論，建立了系統(tǒng)熵變評價指標體系及相關(guān)評價指標計算方法。最后通過對成都市L．T系統(tǒng)演化評價證實了以上評價指標與方