城市用地-交通綜合系統(tǒng)演化機(jī)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(guò)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(shí)的抽象理論的，目前的研究生硬的依據(jù)交通需求“源”來(lái)配置交通供給“流”，以期達(dá)到供需匹配，卻忽視了“源”與“流”之間復(fù)雜的互饋?zhàn)饔藐P(guān)系，部分文獻(xiàn)對(duì)兩者相互作用關(guān)系的研究也僅從表象上進(jìn)行表述，對(duì)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(jī)理缺乏研究，其根本原因就在于缺乏綜合系統(tǒng)的觀(guān)念，孤立的去看待土地利用這個(gè)交通需求“源”與交通系統(tǒng)這個(gè)交通供給“流”，造成研究本體對(duì)象不全，無(wú)法正確認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性。故此，論文立足于對(duì)病理的探討，針對(duì)當(dāng)前城市規(guī)劃、建設(shè)與管理上對(duì)土地利用與交通系統(tǒng)長(zhǎng)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(xiě)IULTS，簡(jiǎn)稱(chēng)為城市L-T系統(tǒng)，下文有時(shí)直接簡(jiǎn)稱(chēng)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(guān)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(jī)理，從系統(tǒng)發(fā)展演化機(jī)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(jī)理上研究、分析、解決交通問(wèn)題，深入認(rèn)識(shí)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(wèn)題提供了有意義的理論參考。 城市L-T系統(tǒng)是一個(gè)具有非線(xiàn)性、高度不確定性的開(kāi)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(guò)程實(shí)質(zhì)就是系統(tǒng)自組織優(yōu)化調(diào)節(jié)過(guò)程。但由于自組織的隱形特征，不易被察覺(jué)和認(rèn)識(shí)，論文構(gòu)建了系統(tǒng)自組織演化模型，通過(guò)模型模擬仿真進(jìn)一步證實(shí)了系統(tǒng)自組織機(jī)制的客觀(guān)存在。同時(shí)基于人的主觀(guān)能動(dòng)性對(duì)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(guò)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(biāo)，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(shù)立了城市L-T系統(tǒng)自組織與他組織復(fù)合演化觀(guān)。 為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)系統(tǒng)自組織與他組織復(fù)合作用的發(fā)展演化過(guò)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(guò)對(duì)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(dá)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(guò)程，仿真結(jié)果不僅較好的解釋了現(xiàn)實(shí)城市L-T系統(tǒng)的復(fù)合發(fā)展演化過(guò)程，同時(shí)進(jìn)

6、一步表明了他組織機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)自組織與他組織同向復(fù)合演化目標(biāo)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(guò)程，分遠(yuǎn)期、近期兩個(gè)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(zhǎng)遠(yuǎn)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(kāi)發(fā)強(qiáng)度與道路交通網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化模型，并分別設(shè)計(jì)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(lái)求解上述模型，且通過(guò)算例驗(yàn)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(kāi)發(fā)強(qiáng)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(kāi)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(gè)體利益最大化訴求，在規(guī)

8、劃控制上實(shí)現(xiàn)用地與交通的最佳耦合，促進(jìn)系統(tǒng)同向復(fù)合演化。 最后，為從宏觀(guān)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(guò)對(duì)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(jì)算，提出協(xié)調(diào)因子概念及計(jì)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?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)體系及相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法。最后通過(guò)對(duì)成都市L．T系統(tǒng)演化評(píng)價(jià)證實(shí)了以上評(píng)價(jià)指標(biāo)與方