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04城乡交通与市政基础设施 (卓健) 发布时间: 2015-07-23 点击: 3149

大数据背景下的城市交通理论变革
对于城市交通来说,大数据不是一种技术时髦,而是一种变革的催化剂。在新技术环境基础上进行技术创新,融合传统技术形成新的决策支持框架,会产生推动城市交通理论革命性发展的激流。
1、大数据对于城市交通究竟意味什么?
对于城市交通来说,大数据首先带来一种机遇。使得我们能够通过大样本、多方位、多层次连续观察研究对象。建立在5-10年一次的综合交通调查基础之上的传统交通分析,限于抽样率难以研究对象的详细组群结构,也难以通过追踪观测研究对象的行为频率特征,更难以实现对研究目标的全息观测。大数据带来的观测能力提升是巨大的技术进步。
其次,大数据将引发一种变革。基于大数据建立对复杂适应系统持续监测能力,使得对城市交通进行战略调控的追求得以实现,帮助我们从方案设计走向过程管理。
第三,大数据将迎来一种挑战。交通大数据来源于各种其他业务系统,与专门针对城市交通量化分析需求的交通调查不同,很难直接获得传统技术概念基础上的特征信息,面对由此产生的间接证据,促使我们必须研究基于证据的群决策(判断)技术。
第四,大数据也是一种压力。对于城市产生深远影响的交通决策,绝非如同“纸尿布与刮胡刀”一样简单明了,不能机械套用智能商务的经验。只有将数据驱动分析与模型分析、仿真实验有机融合,才能够有效应对城市交通的决策需求。这要求研究者具有在很大学科跨度上展开工作的能力。
2、大数据环境下城市交通分析技术的架构
大数据与城市交通分析的技术结缘,并非将大数据硬性塞入传统交通理论的框架,也不是将数据挖掘、相关分析、聚类分析等技术的简单套用。从信息加工角度来看,大数据环境下城市交通分析技术具有四层结构:底层的数据提取、质量控制和修补,第二层的特征提取与属性分析,第三层的规律研究和趋势分析,直至最顶层的问题导向技术集成。
站在决策支持的立场上,数据驱动分析、模型分析和仿真实验所获得的都是对问题判断的证据,困难的是三者产生的结果很难采用数学方法融合转换为最终统一结论。因此,需要建立一个“转换桥”,这就是基于证据的群决策方法。
将新技术融入城市交通管理流程的应用研究分为三个主要部分:其一是与日常管理相结合的系统状态评估方法,以决定调控对策或者深入研究任务的启动;其二是针对特定问题的探索性分析,在多种分析手段基础上,基于人机系统产生判断结论;其三是与国内外城市交通经验教训的比较研究,以更好地确定发展目标和路径。
3、几个重点研究方向
在形成总体框架和关键技术环节研究的基础上,大数据环境下城市交通分析技术正在聚焦于几个重点方向的研究。
(1)建成环境与居民活动空间的关联研究。采用移动通信数据获取不同区域居民活动空间特征并进行差异比较,采用多源数据采集相应区域的公共服务设施和交通条件信息,表征相关联的城市建成环境,在宏观判读两者关系的基础上,有针对性地通过问卷调查进一步分析内在机理,以研究城市建成环境对居民活动空间的影响,进而研判交通需要解决的问题。
(2)大数据基础上的城市交通比较研究方法。基于大数据我们获得了更加丰富的城市交通特征信息,但往往难以直接观察到它们的因果关系,类似比较社会学通过求同法、求异法、求同求异法、剩余法和共变法等,寻求现象背后的因果关系,将促进定性定量相结合的决策判断。
(3)聚类分析基础上的对策细化研究。作为调控手段的交通政策往往是一把双刃剑,为扩大其正效应和减轻负面影响,需要精细化对策设计。基于车辆牌照数据、公交IC卡数据等,根据对象活动特征通过聚类分析进行精细化分组,为对症下药的提供了条件。
大数据为城市交通分析技术展现了美好的前景,大数据也对城市交通分析技术的变革带来巨大的挑战。
来源:杨东援, 段征宇. 大数据环境下城市交通分析技术[M]. 同济大学出版社,2015.
(供稿:杨东援)

基于出行者意愿的自行车出行品质评估方法及设施改善策略
自行车交通是居民中短距离出行和接驳公交等其它交通工具的理想方式。由于占地少、零能耗、零排放的优势,同时具备强身健体功能,自行车交通正在全球范围内受到关注与重新重视。但针对自行车在中国城市的式微,目前尚缺乏从使用者行为和意愿层面可量化、可比的分析方法,导致改善策略的指向性不够明确。与机动车出行不同,自行车交通对体力依赖度高、且都直接暴露在外部环境中,易受出行者自身体力、气候与交通条件等诸多因素影响,总体上呈现脆弱、对环境品质敏感的特征。传统对于自行车交通出行质量的评价多借鉴机动车交通分析思路,关注出行速度、延误等运行效率指标,而忽视了出行者本体需求的差异性、特殊性。关注出行者需求,建立一套既体现出行者意愿、又便于应用的出行品质评价指标体系和流程,指导自行车交通出行环境改善,是吸引更多人群使用自行车,促进城市交通系统低碳、绿色发展的有效途径。
自行车出行品质的关键影响要素为安全、舒适、便捷和清洁四大类。①安全要素度量指标包括机非隔离型式、助动车混入率与速度、路边停车比例、机动车流量及速度等;②舒适要素度量指标包括路面平整度、视野开阔性、照明及遮阳条件等;③便捷要素度量指标包括骑行速度、延误、引导标识设置等;④清洁要素度量指标包括机动车(尤其是重型车辆)流量、道路扬尘等。通过对不同道路等级、机非隔离型式、路幅宽度的非机动车道进行视频拍摄,邀请不同性别、年龄、职业构成的志愿者对视频展示的骑行环境给予出行品质评级。以评级分数为因变量、以出行品质相关影响要素为自变量,通过参数检验、逐步回归等方法,构建自行车交通出行品质指数评价模型。模型结果表明,安全感是影响自行车出行品质的第一指标,说明城市干道上设置机非物理隔离设施是非常有效的;而铺面质量是影响舒适感受的第一指标,同时加大路边遮阳设施比例,也会提高骑行舒适性。
为分析使用者群体和使用目的差异性对质量感知的影响,可进一步将自行车使用者分为特殊需求者(受体能、应变能力限制,对自行车骑行环境品质有特殊要求的群体)、尝试者(若有良好自行车出行环境,愿意尝试使用自行车)、惯用者(经常使用自行车作为出行工具)和爱好者(钟爱自行车,能够接受较为恶劣的骑行环境)四类。基于差异化的出行品质需求,利用出行品质指数模型建立自行车交通出行品质分级标准,将出行品质分级与人群差异化服务需求相关联。出行品质良好(指数大于等于3.5),包括特殊需求者和尝试者在内的所有自行车出行者均可以接受;出行品质中等(指数介于3.0-3.5),只有自行车惯用者和爱好者可以接受;出行品质较差(指数介于2.5-3.0),只有自行车爱好者可以接受;出行品质差(指数低于2.5),所有出行者均不能接受。自行车交通规划的一个重要目标就是通过出行品质改善,“留住”惯用者,同时最大程度“吸引”尝试者,即在合适的出行目的与距离下,将尝试者从小汽车里“拉出来”转向自行车。
采集上海市中心区(内环内)400段主干道、868段次干道数据,分析自行车出行品质空间分布特征。结果显示中心区所有干道中,能够为大多数自行车骑行者提供可接受服务品质的路段仅占四成,能够提供良好品质、具备将尝试者从小汽车里“拉出来”转向自行车出行的路段仅占13%。通过出行品质评价模型发现,机非车道之间无硬隔离、非机动车道宽度偏窄、路边停车占用非机动车道是决定出行者感知骑行条件的关键要素,这也为城市道路自行车出行品质提升指明了改善对象与策略。
通过引入“出行品质指数”量化非机动化交通设施提供的服务质量,建立基于出行者意愿的非机动化交通出行品质评价指标与方法,不仅可应用于城市非机动化出行品质的评价与改善,形成规范化的出行品质评价、诊断、改善与后评估体系,也为将行为、意愿分析应用于交通规划设计优化、交通政策有效性评估探索新的方法。
来源:上海市路政局, 同济大学陈小鸿教授团队. 上海市非机动化交通出行品质指数与设施改善研究[R]. 2015.
(供稿:陈小鸿, 叶建红)


可步行性的重要性:可步行性对房价、止赎率和犯罪率的影响
简·雅各布在《美国大城市的死与生》中关于可步行性对城市的社会影响进行了经验性的评述。随着可步行性研究方法的发展,规划师和专业学者能够通过对比可步行性的地区差异来测度其对城市社会、经济的影响度。本研究是基于美国肯塔基州路易斯维尔市中可步行性与房价、止赎率(丧失房屋赎回权)以犯罪率之间的相关性,说明可步行性也是一种重要的经济、社会资源。
路易斯维尔市是美国典型的中等城市,是美国的375个都市圈之一。该城市拥有各种各样的街坊类型,人口密度以及可步行性差异较大,为本研究提供了良好的基础。本研究主要基于170个人口普查街区,将住宅房价中位数、止赎率、街区犯罪率作为衡量街区可持续发展的测量指标和模型的因变量,探究可步行性对街区可持续化发展的影响。数据的来源年份从2000到2010年,这10年中包括了美国经历的房地产泡沫时期。而可步行性的测度主要依赖于步行指数(Walkscore),以此方法得到的步行得分将作为关键的实验变量。
本研究建立了一系列的模型来分析可步行性与因变量之间的关系,由于实验变量(可步行性)取代了某些控制变量的影响,使其在回归参数中不再具有统计显著性,所以作者采用了回归分析,而不是双变量分析,其中OLS回归模型是本次研究的理论基础。通过应用相关控制变量,本文判断在哪种环境中可步行性影响了房价、犯罪率以及止赎率。作者按照房价、止赎率、犯罪率的顺序,分别测试了可步行性与每一个因变量的关系,在每一个因变量的研究中,作者首先对主流研究中认为对因变量会产生影响的变量进行控制,即控制变量,同时采用OLS回归和OLS溢出回归分析。然后将实验变量转换为虚拟变量来比较最适应步行的街区。这种研究方式可以很好地分离出可步行性的影响能力。作者首先将住房总量、房屋年龄、贷款利率、家庭收入、非白人居民的比例、离商业中心的距离、犯罪率作为模型中的控制变量。然后依次将房价、止赎率、犯罪率作为因变量进行了数学模型分析。
首先,在对房价的回归分析中,研究发现其中5个因变量中有4个与可步行指数显著相关,且步行指数解释了其83%的变化(即R平方值为85%)。而当把步行指数作为虚拟变量,将最适宜步行的前33个街区与小汽车依赖性的街区作比较,发现可步行性能预判房价的增长,即步行指数的提高会带了房价的增长。
其次,本研究校验可步行性与止赎率的关系。研究发现:步行指数越高的街区,平均止赎率更低。从2004到2008年,可步行性高街区中止赎的发生次数会减少11次。关于可步行性对测量犯罪率的四个方面(财产犯罪、谋杀、暴力、犯罪案件总数)的影响,研究没有发现显著的相关性。但在分离拥有大量少数人种的人口普查区(例如黑人区)再进行回归分析,研究发现可步行性对财产犯罪、谋杀和暴力案件有抑制作用。对更有指向性的白人比例超过75%的街区进行校验,可以得到类似的结果。
虽然在以往的研究中,学者都相信可步行性对街区稳定、经济恢复力以及宜居性有重要影响,但是这种相信是出于学者的经验,而不是计算的结果。本研究通过量化分析具体地说明了步行性对街区发展的影响程度。例如,众所周知,非白人居民的比率对街区房价影响甚大,但在房价的四个回归模型中,可以发现可步行性的标准化系数都高于非白人居民比例的标准化系数,说明可步行性对房价的影响甚至高于或可以与种族因素相比拟。由此可见,可步行性具有很大的社会经济效益。但可步行性较好的地区过高的地价、房价和租价,会降低地区的社会阶层多样性和功能性,从而趋于单一化,反向影响可步行性的发展,应该通过政策增加或建设一些低于市场利率的建筑,提高建设密度门槛,增加社会住房等,才能保证其可持续发展。
来源:GILDERBLOOM J I, RIGGS W W. MEARES W L. Does walkability matter? an examination of walkability's impact on housing values, foreclosures and crime[J]. Cities, 2015, 42: 13-24.
(供稿:郭沁)

停车标准的重要性:通过配对评估方法来衡量伦敦停车改革的影响
停车标准是城市规划的一个重要的调控手段,被认为是“看不见的”汽车政策之一,但它却往往被忽视。本研究讨论的停车收费标准是指在规范规定的、非路边停车位的规划法规中的相关条款,这些条款应当满足新的发展与停车需求。
伦敦在2000年和2001年通过制定一系列的国家政策开始推行停车改革,旨在限制小汽车的使用。相关改革导致了停车标准的根本变化。以伦敦为代表的改革措施主张用高限停车标准取代原先的低限停车标准。2004年的伦敦规划将停车高限标准设定为:1-3间卧室的住宅,每户最多1.5个车位;具有4个或更多的卧室的住宅,每户最多2个车位;在城市中心或具有较高的公共交通可达性的区域,每户最多1个车位。
本研究选取12个伦敦行政区作为研究对象,其中7个是内伦敦地区。内伦敦地区和外伦敦地区在汽车保有量、公共交通连接度、政策执行情况均有差异,基本规律是:汽车的依赖性与停车标准一样,从中心到郊区逐步加强。针对停车改革带来具体影响的研究,分为以下三个部分展开。
首先是对数据的筛选和匹配。研究运用了一个匹配过程来筛选改革前后的数据,在筛选过程中,控制了改革前后汽车保有量和公共交通可达性的水平,以排除潜在的混杂影响。使用小样本的改革前数据作为样本,并通过两种方式寻求改革后的数据集匹配:最近邻里匹配和卡钳匹配。通过匹配,研究将约5min的步行距离设定为最大影响距离。因此,大多数的配对都位于同一社区内,并与停车需求基本相似。
其次是对伦敦停车改革的效果的测度。研究采用两种策略来衡量伦敦停车改革在新建住宅的停车供应上的效果:估计通过匹配数据组合样本来预估平均效应,而个体效应是通过在每一个匹配对中的成对差测得。
最后是对“捆绑”与“封盖”效应的具体分析。所谓的“捆绑”是指当最低停车标准比市场平衡更高时,这时,开发商必须按要求提供更多的停车位。同理,“封盖”是指当最大停车标准比市场需求低时,会限制开发者,仅提供的最大允许数量的停车位。在这样的假设下,在停车标准过高的地区,改革会将停车供交给市场需求来控制。相反,在停车标准过低的地区,改革后停车供给将保持在允许的最大数量。这里的“捆绑效应”是随由停车要求引起的市场扭曲的保守的估计。当实行最低停车收费标准时,购房者往往不知道停车的隐性成本,进而要求大型车库和快速车道,开发商甚至地方政府可能会被迫提供更多的停车位。
通过上述分析,研究得出以下三个方面的结论。
1、停车改革后,新建住宅供应停车位数量大幅下降。平均效果为每住户单元0.76个停车位,或较改革前减少了49%。绝对效果在郊区市镇较为明显,但内伦敦有较大的下降百分比和改革停车后有显著的无车发展趋势。独立住宅的开发和重建计划已削减了停车场供应。
2、内伦敦的停车减少的幅度较外伦敦更大,但同时开发量减少的比例也更高。在内伦敦,改革后平均后的停车供给较改革前减少66.6%,而那些在外伦敦仅减少31.7%。总体减少49%左右。
3、当将政策效应分解成捆绑和封盖的影响时,发现的停车位减少较大的部分可以归结为取消最低停车标准,而非执行了最高停车标准。近30%改革前的开发一直受停车需求“捆绑”作用,在内伦敦区捆绑效应更为明显。而最大停车标准仅“封盖”了15%的外伦敦开发,整体“封盖”效应仅为“捆绑”的一半,占整体停车减少原因的15%。此外,最低停车标准“捆绑”的份额几乎是最大的停车标准“封盖”份额的两倍。所有开发的情况来看,“捆绑”的平均效果是每单位0.23个停车位,或停车供给减少18%,而相应“封盖”效果是每单位0.11个停车位,或停车供给减少5%。
综上所述,研究认为伦敦停车场改革为公共交通网络密集的城市中心和有较大停车需求的城市郊区的停车政策提供了很好的经验。也希望看到在世界不同地区有更新颖的停车管理政策,同时能更深入的分析伦敦停车改革对停车位和住房市场的长期影响。
来源:LI Fei, GUO Zhan. Do parking standards matter? evaluating the London parking reform with a matched-pair approach[J]. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 2014,67: 352-365.
(供稿:蒋蕊)