第 3章 交通与土地利用
主要内容,
第 1节 概述
第 2节 汉森 (Walter G,Hansen)模型
第 3节 统计模型
第 4节 劳瑞 (I,S,Lowry)模型
第 5节 凯因 (John F,Kain)模型
第 6节 模型的应用
－ 住宅用地
－ 小区间户数、就
业人口
－ 住宅用地
－ 综合用地
第１节 概述
土地利用 (工业, 居住, 公共设施, 仓库, 园林绿地 )
交通需求预测的输入条件
交通发生与吸引
预测土地利用
土地利用规划 （ 行政部门 ）
企业选址规划 （ 经济地理学 ）
城市或都市圈内给定交通体系 ? 土地利用形态
研究的历史
Reilly, 1930年代,“来自城市周边的小商品流
通调查”
Christaller & Losch,1940年代,“用地选择理论
”1950年代－ 1960年代,计算机的应用
Harris, 1968年,“大规模土地利用与综合交通
模型的开发”
北美, 规模大、成本高
英国, Lowry模型 (1964)的改良
1970年以后，迅速扩大到其它国家
1975年 (Brotchie,Sharpe )：
TOPAZ(Technique for the Optimal
Placement of Activity in Zones)模型
日本：欧美模型的改良和应用，天野光三
(Amano Kozo),吉川 (Yoshikawa),铃木
(Suziki)
Australia
比较城市论 —— 比较城市和农村
城市生态学：
同心圆理论 （ E.W.Burgess）
扇型理论 (H,Hoyte)
多核心理论 (C.D.Harris)
纽带理论 (B.J.Berry)
中心地理论 (W,Christaller)
田园城市理论 (恩维, 霍华德 )
卫星城理论 (霍华德 )
区位理论
区位理论,关于人类活动，特别是经济活动
空间组织优化的理论。
交通与区位理论,交通基础设施为区位的基
础物质之一，结构、密度和部局状况 ?土地
利用区位优势 。
区位,自然地理位置、经济地理位置和交通
地理位置在空间地域上的结合。
交通与商业区位理论,满足人民的物质生活
需要、将工业及其它各业的产品输送给消费
者的 服务行业 。
交通与工业区位理论,交通方便、集结成团、
向市区边缘。
交通与住宅用地区位理论,交通方便、通达
性、环境（自然、地理、人文）。
土地利用模型
土地利用模型,描述地区内部经济活动的选
址行为及其作用结果的土地利用空间分布的
数学模型。
a.预测模型,在一定的制约条件下，对各种
经济主体的选址行动结果的土地利用形态的
跟踪模型。
b.优化模型,在一定的制约条件下，社会效
益目标最大化所对应的土地利用状况。
第２节 汉森 (Walter G,Hansen)模型
城市内小区间的住宅户数
可达性 (Accessibility),表示某区所具有、产生与
它区相互作用机会的可能性。
开发可能的土地面积
人口的增加 ? 住宅 ? 分配给各区
?ijjij TSA /?
可达性：
,i区对 j区的某活动主体的可达性值；
ijA
,j区内某活动主体的规模，例如就业人口；
jS
,i区与 j区之间的时间距离；
ijT
：参数。?
?
ijj
ijj
i TSA /
,
?
?
?
小区的可达性：
可达性对住户数的影响：
各小区可以利用的住宅开发土地面积比＝任意时点
小区间住宅开发可能比
住宅开发率 Di=住宅开发现状比／住宅开发可能比
例如，雇用的可达性与住宅开发率Ｄ i的关系：
7.2iji AKD ??
假设，每户的居住面积一定，那么，住宅开发现状
比：
??
??
j
jj
ii
j
ji
ii
t
i
OA
OA
OD
OD
P
P
7.2
7.2
,i区的新增户数；
iP
：全市在时刻 t的新增户数；
tP
：区 i的住宅开发可能比。
iO
模型的特征：
?自区的可达性不能在其所在区考虑；
?时间距离不明确；
?适用于短期预测。
?
ijj
ijj
i TSA /
,
?
?
?
第 3节 统计分析模型
土地利用现状分析
适合度：
将土地作某种用途利用时的适合程度指标 。
工业用地适合度, 商业用地适合度, 住宅用地适
合度 ······。
聚类分析法：
例：将近畿地区按 1km2分区, 调查区内商业, 工业
,住宅的平均用地面积 。
类别 商业 工业 住宅 区数
1 ○ ○ ○ 406
2 ○ ○ ? 35
3 ○ ? ○ 242
4 ? ○ ○ 265
5 ? ○ ? 280
6 ○ ? ? 75
7 ? ? ○ 523
8 ? ? ? 3342
合计 5168
表 3.1 小区的分类
×：平均值以下
第 1类 3种用途都适合；
第 2种 适合于商业和工业；
······
第 8类 都不适合。
京都
奈良
神户 大阪
分析小区特性使用的因素
(1)利用 道路 去大阪市内；
(2)利用 道路 去京都市内；
(3)利用 道路 去神户市内；
(4)利用 铁路 去大阪市内；
(5)利用 铁路 去京都市内；
(6)利用 铁路 去神户市内；
(7)利用 道路 去最近的 港口 ；
(8)利用 道路 去最近的 高速
公路匝道 ；
(9)利用 道路 去最近的 轨道
交通站 ；
(10)道路阻抗值 。
１类（可达性最好）
··· ?
４类（可达性最差）
京都
奈良
神户 大阪
用 10种因素的结合代表 i区特性的合成变量
jki
kj
i Xjk )(
4
1
10
1
?? ??
??
?
i?
)( jki?
1, i区中因素 j属于 k类时；
0, 反之。
jkX
：因素 j对应于类 k的参数。
式中，
表 3.2 分析结果 （相关比 =0.8004
）
因素 类别 X
jk
1 1
2
3
4
- 1.00 36
- 0.00 36
0.10 52
0.05 53
1.10 87
2 1
2
3
4
- 1.00 79
- 0.33 73
- 0.00 08
0.09 00
1.09 79
3 1
2
3
4
- 1.05 45
- 0.23 85
- 0.00 41
0.04 30
0.28 13
4 1
2
3
4
- 0.69 03
- 0.18 99
0.28 15
0.41 98
1.1 10 0
5 1
2
3
4
0.00 49
0.04 38
0.04 65
- 0.03 68
0.08 33
因素 类别 X
jk
6 1
2
3
4
- 0.15 67
- 0.15 52
0.26 20
- 0.07 90
0.41 86
7 1
2
3
4
- 1.93 67
- 0.79 70
- 0.22 18
0.08 62
2.02 29
8 1
2
3
4
- 0.71 99
- 0.36 48
0.01 41
0.24 37
0.96 37
9 1
2
3
4
- 1.30 40
- 0.51 32
0.53 98
0.68 08
1.88 48
10 1
2
3
4
- 0.87 75
- 0.08 30
0.37 30
0.26 18
1.25 06
特性因素
1道路, 大阪市
2道路, 京都市
3道路, 神户市
4铁路,大阪市
5铁路,京都市
6铁路,神户市
7道路、港口
8道路、高速
公路匝道
9道路、轨道站
10道路阻抗值
分组 平均值 方差 标准差
N o, 型式
1 ○○○ - 3,152 7 1,798 1 1,340 9
2 ○○╳ - 1,779 9 2,218 0 1,489 3
3 ○╳○ - 2,479 6 2,092 5 1,446 6
4 ╳○○ - 2,358 8 1,570 1 1,253 0
5 ╳○╳ - 0,798 1 2,021 1 1,421 6
6 ○╳╳ - 0,722 2 1,986 4 1,409 4
7 ╳╳○ - 1,163 8 2,136 7 1,461 7
8 ╳╳╳ 1,033 4 0,881 4 0,938 8
表 3.3 合成变量的均值与方差
适合土地利用的组：
商业,1,2,3,6 工业,1,2,4,5 住宅,1,3,4,7
图 3.1 适合商业、工业、住宅的区比率变化
合成变量
适
合
土
地
利
用
的
小
区
比
率
工业
商业
住宅
第 4节 劳瑞 (I.S.Lowry)模型
1.模型的概要
利用土地利用之间的 相互作用关系式
原则上，对象区域为 封闭的城市区域 （没有人员
的出入）
?
决定各区的 住户数 和 就业人口 的分布
?
土地利用形态
土地利用的 活动主体 （具有某种目的的土地利用者）
a.基础产业部门 (basic sector)－ 已知条件
工业、大型贸易公司、中央政府机关、高校等。
不由地区社会经济规模决定。
b.非基础产业部门 (retail sector)－ 由模型内部决定
商业、服务业、地方政府、中小学等与居民生活密
切相关。吸引顾客，受地区人口、经济规模影响。
c.住户 (employment or population)
上述两部门的住户。
单
向
作
用
影
响
２,模型的流程
国家及地方的社会、经济体系
基础产业部门的就业人
口、配置、利用面积
非基础产业部门的就业
人口、配置、利用面积
住户数、部门、
利用面积
交通系统
土地利用制度
３,模型结构
HjRjBjUjj AAAAA ????面积：
NE kk ??
非基础产业部门就业人数,
?
?
?
?
?
?
?
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j
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1
k
j
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k
kR
j EeA ?
?
?
1
其中，
A:面积 ；
B:基础产业部门 ；
D:时间距离；
F:就业人口；
H:住户 ；
N:住户数；
R:非基础产业部门 ；
U:土地利用对象外 ；
?:住户平均人口；
k:组 ;
b:修正系数；
e:人均土地面积；
?:潜在市场；
m:非基础产业分组总数；
n:交通小区总数；
x:住户数权值；
y:就业人口权值。
?
?
?
n
j
jEfN
1
住户：
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n
i
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1
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j
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s.t.
kjkj ZE ? 0?kjEor
HjHjj AZN ?
BjUjjRj AAAA ???
其中，
A:面积；
B:基础产业部门；
D:时间距离；
H:住户部门 ；
N:住户数 ；
R:非基础产业部门；
U:土地利用对象外；
Z:约束条件 (最小规模 )；
f:就业人口系数；
g:修正系数；
?:潜在住户；
n:交通小区总数。
第 5节 凯因 (Kain)模型
1.模型的概要
交通费用对住宅选址的影响
仅考虑上班因素和土地租赁费
2.模型结构
)()()()()()( 2121 nnr otototwtwtwttT ????????? ????
交通费用 T：
居住地服务费
上班出行费用 其它出行费用
3.假设条件
(1)交通费用随工作地点距离
的变远而增加；
(2)随离工作地点距离的变远
,住宅的单位价格减少；
(3)工作单位固定；
(4)家庭开支的一部分效用最
大化；
(5)居住地为非劣等资产 。
第 5节 模型的应用及其它模型
(1)美国底特律市案例
(2)劳瑞模型的扩张 (Garin-Lowry模型 )
(3)TOPAZ模型
Technique for the Optimal Placement of Activities in
Zones
澳大利亚 Brotchie & Sharpe 1975
Z=开发费用 +交通费用 ? Min
主要内容,
第 1节 概述
第 2节 汉森 (Walter G,Hansen)模型
第 3节 统计模型
第 4节 劳瑞 (I,S,Lowry)模型
第 5节 凯因 (John F,Kain)模型
第 6节 模型的应用
－ 住宅用地
－ 小区间户数、就
业人口
－ 住宅用地
－ 综合用地
第１节 概述
土地利用 (工业, 居住, 公共设施, 仓库, 园林绿地 )
交通需求预测的输入条件
交通发生与吸引
预测土地利用
土地利用规划 （ 行政部门 ）
企业选址规划 （ 经济地理学 ）
城市或都市圈内给定交通体系 ? 土地利用形态
研究的历史
Reilly, 1930年代,“来自城市周边的小商品流
通调查”
Christaller & Losch,1940年代,“用地选择理论
”1950年代－ 1960年代,计算机的应用
Harris, 1968年,“大规模土地利用与综合交通
模型的开发”
北美, 规模大、成本高
英国, Lowry模型 (1964)的改良
1970年以后，迅速扩大到其它国家
1975年 (Brotchie,Sharpe )：
TOPAZ(Technique for the Optimal
Placement of Activity in Zones)模型
日本：欧美模型的改良和应用，天野光三
(Amano Kozo),吉川 (Yoshikawa),铃木
(Suziki)
Australia
比较城市论 —— 比较城市和农村
城市生态学：
同心圆理论 （ E.W.Burgess）
扇型理论 (H,Hoyte)
多核心理论 (C.D.Harris)
纽带理论 (B.J.Berry)
中心地理论 (W,Christaller)
田园城市理论 (恩维, 霍华德 )
卫星城理论 (霍华德 )
区位理论
区位理论,关于人类活动，特别是经济活动
空间组织优化的理论。
交通与区位理论,交通基础设施为区位的基
础物质之一，结构、密度和部局状况 ?土地
利用区位优势 。
区位,自然地理位置、经济地理位置和交通
地理位置在空间地域上的结合。
交通与商业区位理论,满足人民的物质生活
需要、将工业及其它各业的产品输送给消费
者的 服务行业 。
交通与工业区位理论,交通方便、集结成团、
向市区边缘。
交通与住宅用地区位理论,交通方便、通达
性、环境（自然、地理、人文）。
土地利用模型
土地利用模型,描述地区内部经济活动的选
址行为及其作用结果的土地利用空间分布的
数学模型。
a.预测模型,在一定的制约条件下，对各种
经济主体的选址行动结果的土地利用形态的
跟踪模型。
b.优化模型,在一定的制约条件下，社会效
益目标最大化所对应的土地利用状况。
第２节 汉森 (Walter G,Hansen)模型
城市内小区间的住宅户数
可达性 (Accessibility),表示某区所具有、产生与
它区相互作用机会的可能性。
开发可能的土地面积
人口的增加 ? 住宅 ? 分配给各区
?ijjij TSA /?
可达性：
,i区对 j区的某活动主体的可达性值；
ijA
,j区内某活动主体的规模，例如就业人口；
jS
,i区与 j区之间的时间距离；
ijT
：参数。?
?
ijj
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,
?
?
?
小区的可达性：
可达性对住户数的影响：
各小区可以利用的住宅开发土地面积比＝任意时点
小区间住宅开发可能比
住宅开发率 Di=住宅开发现状比／住宅开发可能比
例如，雇用的可达性与住宅开发率Ｄ i的关系：
7.2iji AKD ??
假设，每户的居住面积一定，那么，住宅开发现状
比：
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j
jj
ii
j
ji
ii
t
i
OA
OA
OD
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P
P
7.2
7.2
,i区的新增户数；
iP
：全市在时刻 t的新增户数；
tP
：区 i的住宅开发可能比。
iO
模型的特征：
?自区的可达性不能在其所在区考虑；
?时间距离不明确；
?适用于短期预测。
?
ijj
ijj
i TSA /
,
?
?
?
第 3节 统计分析模型
土地利用现状分析
适合度：
将土地作某种用途利用时的适合程度指标 。
工业用地适合度, 商业用地适合度, 住宅用地适
合度 ······。
聚类分析法：
例：将近畿地区按 1km2分区, 调查区内商业, 工业
,住宅的平均用地面积 。
类别 商业 工业 住宅 区数
1 ○ ○ ○ 406
2 ○ ○ ? 35
3 ○ ? ○ 242
4 ? ○ ○ 265
5 ? ○ ? 280
6 ○ ? ? 75
7 ? ? ○ 523
8 ? ? ? 3342
合计 5168
表 3.1 小区的分类
×：平均值以下
第 1类 3种用途都适合；
第 2种 适合于商业和工业；
······
第 8类 都不适合。
京都
奈良
神户 大阪
分析小区特性使用的因素
(1)利用 道路 去大阪市内；
(2)利用 道路 去京都市内；
(3)利用 道路 去神户市内；
(4)利用 铁路 去大阪市内；
(5)利用 铁路 去京都市内；
(6)利用 铁路 去神户市内；
(7)利用 道路 去最近的 港口 ；
(8)利用 道路 去最近的 高速
公路匝道 ；
(9)利用 道路 去最近的 轨道
交通站 ；
(10)道路阻抗值 。
１类（可达性最好）
··· ?
４类（可达性最差）
京都
奈良
神户 大阪
用 10种因素的结合代表 i区特性的合成变量
jki
kj
i Xjk )(
4
1
10
1
?? ??
??
?
i?
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1, i区中因素 j属于 k类时；
0, 反之。
jkX
：因素 j对应于类 k的参数。
式中，
表 3.2 分析结果 （相关比 =0.8004
）
因素 类别 X
jk
1 1
2
3
4
- 1.00 36
- 0.00 36
0.10 52
0.05 53
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2
3
4
- 1.00 79
- 0.33 73
- 0.00 08
0.09 00
1.09 79
3 1
2
3
4
- 1.05 45
- 0.23 85
- 0.00 41
0.04 30
0.28 13
4 1
2
3
4
- 0.69 03
- 0.18 99
0.28 15
0.41 98
1.1 10 0
5 1
2
3
4
0.00 49
0.04 38
0.04 65
- 0.03 68
0.08 33
因素 类别 X
jk
6 1
2
3
4
- 0.15 67
- 0.15 52
0.26 20
- 0.07 90
0.41 86
7 1
2
3
4
- 1.93 67
- 0.79 70
- 0.22 18
0.08 62
2.02 29
8 1
2
3
4
- 0.71 99
- 0.36 48
0.01 41
0.24 37
0.96 37
9 1
2
3
4
- 1.30 40
- 0.51 32
0.53 98
0.68 08
1.88 48
10 1
2
3
4
- 0.87 75
- 0.08 30
0.37 30
0.26 18
1.25 06
特性因素
1道路, 大阪市
2道路, 京都市
3道路, 神户市
4铁路,大阪市
5铁路,京都市
6铁路,神户市
7道路、港口
8道路、高速
公路匝道
9道路、轨道站
10道路阻抗值
分组 平均值 方差 标准差
N o, 型式
1 ○○○ - 3,152 7 1,798 1 1,340 9
2 ○○╳ - 1,779 9 2,218 0 1,489 3
3 ○╳○ - 2,479 6 2,092 5 1,446 6
4 ╳○○ - 2,358 8 1,570 1 1,253 0
5 ╳○╳ - 0,798 1 2,021 1 1,421 6
6 ○╳╳ - 0,722 2 1,986 4 1,409 4
7 ╳╳○ - 1,163 8 2,136 7 1,461 7
8 ╳╳╳ 1,033 4 0,881 4 0,938 8
表 3.3 合成变量的均值与方差
适合土地利用的组：
商业,1,2,3,6 工业,1,2,4,5 住宅,1,3,4,7
图 3.1 适合商业、工业、住宅的区比率变化
合成变量
适
合
土
地
利
用
的
小
区
比
率
工业
商业
住宅
第 4节 劳瑞 (I.S.Lowry)模型
1.模型的概要
利用土地利用之间的 相互作用关系式
原则上，对象区域为 封闭的城市区域 （没有人员
的出入）
?
决定各区的 住户数 和 就业人口 的分布
?
土地利用形态
土地利用的 活动主体 （具有某种目的的土地利用者）
a.基础产业部门 (basic sector)－ 已知条件
工业、大型贸易公司、中央政府机关、高校等。
不由地区社会经济规模决定。
b.非基础产业部门 (retail sector)－ 由模型内部决定
商业、服务业、地方政府、中小学等与居民生活密
切相关。吸引顾客，受地区人口、经济规模影响。
c.住户 (employment or population)
上述两部门的住户。
单
向
作
用
影
响
２,模型的流程
国家及地方的社会、经济体系
基础产业部门的就业人
口、配置、利用面积
非基础产业部门的就业
人口、配置、利用面积
住户数、部门、
利用面积
交通系统
土地利用制度
３,模型结构
HjRjBjUjj AAAAA ????面积：
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非基础产业部门就业人数,
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其中，
A:面积 ；
B:基础产业部门 ；
D:时间距离；
F:就业人口；
H:住户 ；
N:住户数；
R:非基础产业部门 ；
U:土地利用对象外 ；
?:住户平均人口；
k:组 ;
b:修正系数；
e:人均土地面积；
?:潜在市场；
m:非基础产业分组总数；
n:交通小区总数；
x:住户数权值；
y:就业人口权值。
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A:面积；
B:基础产业部门；
D:时间距离；
H:住户部门 ；
N:住户数 ；
R:非基础产业部门；
U:土地利用对象外；
Z:约束条件 (最小规模 )；
f:就业人口系数；
g:修正系数；
?:潜在住户；
n:交通小区总数。
第 5节 凯因 (Kain)模型
1.模型的概要
交通费用对住宅选址的影响
仅考虑上班因素和土地租赁费
2.模型结构
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交通费用 T：
居住地服务费
上班出行费用 其它出行费用
3.假设条件
(1)交通费用随工作地点距离
的变远而增加；
(2)随离工作地点距离的变远
,住宅的单位价格减少；
(3)工作单位固定；
(4)家庭开支的一部分效用最
大化；
(5)居住地为非劣等资产 。
第 5节 模型的应用及其它模型
(1)美国底特律市案例
(2)劳瑞模型的扩张 (Garin-Lowry模型 )
(3)TOPAZ模型
Technique for the Optimal Placement of Activities in
Zones
澳大利亚 Brotchie & Sharpe 1975
Z=开发费用 +交通费用 ? Min
