城市居民通勤、用地布局與交通擁堵
——基于片區(qū)尺度的實(shí)證研究

王新軍，王學(xué)斌，信 欣

(1.上海復(fù)旦規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，上海 200433； 2.上海大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，上海 200444； 3.復(fù)旦大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程系，上海 200433)

1 引言與文獻(xiàn)綜述

在城市化快速發(fā)展背景下，我國(guó)土地利用形式、城市空間形態(tài)正在發(fā)生變化.一方面，人口與土地向城市集中，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大.中國(guó)正處于城市化快速發(fā)展的重要階段，這一時(shí)期城市發(fā)展特征顯現(xiàn)為： 一是人口不斷地向城市地區(qū)集聚；二是農(nóng)業(yè)用地逐漸轉(zhuǎn)向城市用地.另一方面，城市功能空間在逐漸重組.城市建設(shè)發(fā)展越來(lái)越重視功能分區(qū)，城市格局打破傳統(tǒng)的形式.隨著改革開(kāi)放以來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，城市現(xiàn)代化速度空前加快，這為我國(guó)的交通發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇和條件，交通事業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展.但是，隨之而來(lái)的交通問(wèn)題，尤其是交通擁堵日益加劇的形勢(shì)己非常嚴(yán)重.

國(guó)內(nèi)針對(duì)用地布局與交通擁堵的研究很少，更多的是對(duì)于城市交通系統(tǒng)與土地利用的互動(dòng)關(guān)系的定性方面的討論.而國(guó)際上則存在著大量關(guān)于土地利用模式與交通擁堵的定量研究，比較主流的研究文獻(xiàn)可以歸結(jié)為以下3個(gè)方面.

1.1 關(guān)于土地利用模式的度量

關(guān)于土地利用模式指標(biāo)的定義及度量主要來(lái)自于Galster等和Cutsinger等的研究[1-2].Galster等基于土地利用模式的8個(gè)不同類型度量指標(biāo)，給出了關(guān)于城市蔓延式發(fā)展的概念性定義，同時(shí)針對(duì)13個(gè)城市化區(qū)域進(jìn)行了指標(biāo)測(cè)算和檢驗(yàn)[1].Cutsinger等基于Galster等的工作，利用相關(guān)性分析和主成分分析方法最終構(gòu)建了7個(gè)從多維度度量居住和就業(yè)用地模式的指標(biāo)，并利用美國(guó)50個(gè)大都市區(qū)域的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了指標(biāo)測(cè)算[2].

1.2 關(guān)于交通擁堵及其成本的度量

在關(guān)于交通擁堵的度量方面，學(xué)者們并未就其合適的度量方法達(dá)成一致意見(jiàn)，正如Wachs等所指，并不存在較好的可進(jìn)行跨區(qū)域比較的并且數(shù)據(jù)一直被搜集的關(guān)于城市交通擁堵的度量方法[3].不過(guò)，根據(jù)Meyer的研究，關(guān)于交通規(guī)劃的文獻(xiàn)中一般用兩個(gè)主要指標(biāo)來(lái)度量城市交通擁堵，分別是平均的上班通勤時(shí)間(commute time)和高速公路每車(chē)道平均車(chē)輛數(shù)(ADT/lane)[4].在實(shí)踐中，還存在其他在這兩個(gè)指標(biāo)基礎(chǔ)上衍生出來(lái)的度量指標(biāo)，如Texas交通研究所開(kāi)發(fā)的公路擁堵指數(shù)(RCI)和通勤時(shí)間指數(shù)(TII)，二者都是對(duì)ADT/lane的變形.當(dāng)然，這些指標(biāo)都因自身的缺陷和對(duì)交通擁堵的不完全反映而受到了廣泛的批評(píng).

在關(guān)于交通擁堵成本的度量方面，Smeed將擁堵成本作為通行速度和速度與公路容量比的函數(shù)，來(lái)估算擁堵成本[5].Vickrey基于經(jīng)濟(jì)分析的目的，將交通擁堵區(qū)分為擁堵程度依次加強(qiáng)的6種不同情形，并考慮了相應(yīng)的成本[6].Dewees(1979)考慮了城市街道交叉口因擁堵而產(chǎn)生的延誤，利用Toronto公路和交通數(shù)據(jù)估算了早高峰時(shí)期特定公路上的擁堵成本[7].Tzedakis(1980)構(gòu)建了量化由擁堵導(dǎo)致的延誤成本和車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本變化的定量模型，同時(shí)在汽車(chē)通勤量滿足泊松分布的假設(shè)下測(cè)算了相應(yīng)的擁堵成本[8].

1.3 關(guān)于土地利用模式與交通擁堵關(guān)系的理論研究和經(jīng)驗(yàn)證據(jù)

理論研究方面，經(jīng)典文獻(xiàn)如Solow和Wheaton的關(guān)注重點(diǎn)在于交通擁堵與土地利用中道路用地間的關(guān)系，以及為了緩解交通擁擠而進(jìn)行道路用地?cái)U(kuò)張所導(dǎo)致的福利影響和對(duì)交通擁擠實(shí)際的緩解效果[9-10].

經(jīng)驗(yàn)證據(jù)方面，Izraeli和McCarthy利用1970年代中期61個(gè)大都市橫截面數(shù)據(jù)率先研究了人口密度與通勤時(shí)間之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)在控制了相關(guān)因素之后，人口密度與通勤時(shí)間是顯著正相關(guān)的，通勤時(shí)間的延長(zhǎng)歸因于人口密度的增加而導(dǎo)致的交通擁堵[11].Gordon等利用1980年美國(guó)82個(gè)大都市區(qū)域的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)汽車(chē)通勤者的通勤時(shí)間與居住區(qū)和商業(yè)區(qū)密度呈正相關(guān)，而與工業(yè)區(qū)密度呈負(fù)相關(guān).類似地，通勤時(shí)間與大都市區(qū)域最大城市的就業(yè)比例、地區(qū)的空間范圍也是正相關(guān)的.因此，他們認(rèn)為多中心或分散的空間結(jié)構(gòu)不但沒(méi)有延長(zhǎng)反而縮短了通勤時(shí)間[12].Ewing等分別利用1990年和2000年83個(gè)大都市統(tǒng)計(jì)區(qū)域的橫截面數(shù)據(jù)，研究了土地利用對(duì)通勤時(shí)間和擁堵帶來(lái)的人均延誤的影響，作者發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)時(shí)期的通勤時(shí)間與土地混合利用指數(shù)負(fù)相關(guān)而與街道可達(dá)性正相關(guān)，同時(shí)人均延誤與中心度負(fù)相關(guān)而與街道可達(dá)性正相關(guān)[13].

可以看出，關(guān)于城市土地利用與交通擁堵水平的實(shí)證研究并沒(méi)有取得一致結(jié)論，甚至得出相反的結(jié)果.這主要是由于統(tǒng)計(jì)年份和地區(qū)的不同、土地利用和交通擁堵水平衡量指標(biāo)的差異以及所考慮的控制變量的差異等因素所導(dǎo)致.

2 計(jì)量模型設(shè)定與變量選取

2.1 建模思路與創(chuàng)新

根據(jù)研究需要，我們將鄭州市市區(qū)范圍劃分為23行13列共23×31=713個(gè)面積均為1km2的正方形小區(qū)塊，稱之為交通小區(qū).從片區(qū)(下面會(huì)進(jìn)行定義)角度，以行為人居住地所在片區(qū)為研究對(duì)象，考察片區(qū)內(nèi)城市用地布局特征對(duì)片區(qū)內(nèi)行為人上班通勤時(shí)間以及遲到與早到時(shí)間的影響.

土地?cái)?shù)據(jù)來(lái)自于《鄭州市總體規(guī)劃(2008—2020)》和2008年鄭州編制的全覆蓋控制規(guī)劃以及后續(xù)的更新調(diào)整.通勤數(shù)據(jù)來(lái)自于在中心城區(qū)工作的3500名企事業(yè)單位員工的考勤記錄與問(wèn)卷調(diào)查，問(wèn)卷由課題組通過(guò)企事業(yè)單位的人事部門(mén)進(jìn)行發(fā)放，問(wèn)卷內(nèi)容很簡(jiǎn)潔，主要問(wèn)題有該員工的居住地址、通勤方式和出發(fā)時(shí)間等，結(jié)合考勤記錄，清晰地顯示出該員工的通勤線路、通勤時(shí)長(zhǎng)、遲到時(shí)間、早到時(shí)間.

根據(jù)對(duì)鄭州市的調(diào)研樣本信息，3500名行為人的居住地集中于如下8個(gè)區(qū)域，分別是中原路和京廣鐵路圍合區(qū)域、中原路和大學(xué)路沿線區(qū)域、大學(xué)路和京廣鐵路圍合區(qū)域、東開(kāi)區(qū)、二七廣場(chǎng)區(qū)域、金水路和京廣鐵路圍合的管城區(qū)塊、政府行政區(qū)、商務(wù)區(qū).考慮到數(shù)據(jù)選取的分散性和代表性，針對(duì)這8個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域中選取居住面積最多的前6個(gè)交通小區(qū)，這樣可得到48個(gè)交通小區(qū)，我們定義以每個(gè)交通小區(qū)為中心及其周?chē)?個(gè)交通小區(qū)組成的正方形區(qū)域(9km2)為一個(gè)片區(qū)，因而可得到48個(gè)片區(qū).

2.2 指標(biāo)定義與描述

2.2.1 交通擁堵水平指標(biāo)

我們用片區(qū)內(nèi)平均每個(gè)行為人的通勤時(shí)間、遲到時(shí)間、早到時(shí)間來(lái)度量片區(qū)尺度模型中的交通擁堵水平.

2.2.2 城市用地布局特征指標(biāo)

從城市土地利用空間布局出發(fā)，以下3個(gè)方面的用地布局因素與交通擁堵程度有關(guān)聯(lián)： 密度，城市各個(gè)土地利用形式開(kāi)發(fā)的程度，即各類用地分布的密集程度；分散度，組成整個(gè)城市地區(qū)的開(kāi)發(fā)的不勻稱的程度；混合度即土地混合利用程度，在城市地區(qū)土地利用形式不同的程度.

(1) 密度指標(biāo).此處的密度指的是片區(qū)內(nèi)居住用地和商業(yè)辦公用地以密集方式開(kāi)發(fā)的程度，借鑒Cutsinger(2005)采用平均住房單元數(shù)和崗位單元數(shù)的思路，我們用片區(qū)內(nèi)平均每個(gè)交通小區(qū)中的居住面積和商業(yè)辦公面積分別作為居住密度和商業(yè)辦公密度的度量指標(biāo)[6].居住密度(dens_resid)： 即平均居住面積；商業(yè)辦公密度(dens_comme)： 即平均商業(yè)辦公面積.

(2) 分散度指標(biāo).我們采用片區(qū)內(nèi)交通小區(qū)居住面積標(biāo)準(zhǔn)差和商業(yè)辦公面積標(biāo)準(zhǔn)差分別作為居住分散度和商業(yè)辦公分散度的度量指標(biāo).居住分散度(disp_resid)： 即居住面積標(biāo)準(zhǔn)差；商業(yè)辦公分散度(disp_comme)： 即商業(yè)辦公面積標(biāo)準(zhǔn)差.

(3) 混合度指標(biāo).混合度，指的是片區(qū)內(nèi)的每個(gè)交通小區(qū)中住房單元與工作崗位混合分布的程度.商業(yè)辦公對(duì)居住的混合程度(mixed_hous)： 片區(qū)內(nèi)居住小區(qū)中商業(yè)辦公面積的平均值.居住對(duì)商業(yè)辦公的混合程度(mixed_comme)： 片區(qū)內(nèi)商業(yè)辦公小區(qū)中居住面積的平均值.

2.2.3 影響交通擁堵的其他變量

平均路網(wǎng)密度(dens_net)： 片區(qū)內(nèi)交通小區(qū)路網(wǎng)總長(zhǎng)度與交通小區(qū)面積之比的平均值；平均道路用地占比(prop_road)： 片區(qū)內(nèi)交通小區(qū)道路面積與交通小區(qū)面積之比的平均值平均通勤距離(dist)： 片區(qū)內(nèi)行為人通勤距離的平均值.

2.3 模型設(shè)定

在借鑒已有的研究成果的基礎(chǔ)上，建立土地利用特征與交通擁堵之間的關(guān)系模型，探究片區(qū)內(nèi)交通擁堵水平與土地利用特征間的相互影響關(guān)系.分別以通勤時(shí)間、遲到時(shí)間、早到時(shí)間作為被解釋變量，以居住面積及其標(biāo)準(zhǔn)差、商業(yè)辦公面積及其標(biāo)準(zhǔn)差、商業(yè)辦公對(duì)住房的混合程度、住房對(duì)商業(yè)辦公的混合程度、路網(wǎng)密度、道路用地占比、通勤距離作為解釋變量，建立計(jì)量模型如下：

time=β0+β1dens_resid+β2dens_comme+β3disp_resid+β4disp_comme+
β5mixed_hous+β6mixed_job+β7dens_net+β8prop_road+β9dist+u，

其中，time可以為通勤時(shí)間(time_total)，遲到時(shí)間(time_late)，早到時(shí)間(time_early).β0～β9為各個(gè)變量的系數(shù).

2.4 數(shù)據(jù)來(lái)源與說(shuō)明

城市土地利用空間布局?jǐn)?shù)據(jù)采集方面，根據(jù)已有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖像資料如《鄭州市總體規(guī)劃(2008—2020)》和鄭州市全轄區(qū)的控制性詳細(xì)規(guī)劃資料等，進(jìn)行以下步驟：

(1) 1km2交通小區(qū)塊的劃分.根據(jù)鄭州市實(shí)際轄區(qū)面積，建立一個(gè)規(guī)格為23km×31km的劃分網(wǎng)格，得到713個(gè)面積均為1km2的正方形區(qū)塊.

(2) 交通小區(qū)塊內(nèi)的土地面積數(shù)據(jù)獲取.在計(jì)算獲取土地面積等數(shù)據(jù)前，將相關(guān)規(guī)劃中的建設(shè)用地圖導(dǎo)入CAD制圖軟件中，并按照已有劃分方式，將其劃分出713個(gè)1km2的正方形交通區(qū)塊.

(3) 交通小區(qū)塊內(nèi)的道路占比與路網(wǎng)密度數(shù)據(jù)獲取.基于總體規(guī)劃中的道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃圖(以2015年底前建成的為準(zhǔn))，結(jié)合控制性詳細(xì)規(guī)劃中的各個(gè)街區(qū)土地利用規(guī)劃圖中的交通路網(wǎng)布置，包括道路類型、長(zhǎng)度與分布情形，計(jì)算各個(gè)小區(qū)塊內(nèi)的各類道路總長(zhǎng).并結(jié)合快速路、一級(jí)主干路、二級(jí)主干路、支路等各等級(jí)道路的寬度值，得到道路占地面積，從而獲得每平方千米區(qū)塊用地上的道路面積和道路長(zhǎng)度.

以上兩類、共5組數(shù)據(jù)都按照上述方式，在CAD軟件中結(jié)合規(guī)劃圖形信息實(shí)現(xiàn)計(jì)算，并建立5個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)圖層即時(shí)錄入，從而獲得與交通小區(qū)塊在土地利用規(guī)劃圖中的地理位置相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表.

在衡量交通擁堵水平的指標(biāo)方面，除了沿用傳統(tǒng)指標(biāo)中的通勤時(shí)間之外，我們將行為人到崗的遲到時(shí)間和早到時(shí)間也納入模型來(lái)衡量交通擁堵水平.

3 計(jì)量結(jié)果與分析

考慮到橫截面(片區(qū))數(shù)據(jù)可能存在的異方差問(wèn)題，我們采用糾正異方差問(wèn)題的廣義最小二乘法(GLS)進(jìn)行回歸分析，并報(bào)告穩(wěn)健性標(biāo)準(zhǔn)誤.

由表1中的F值及其顯著性可知，片區(qū)尺度模型中關(guān)于通勤時(shí)間、遲到時(shí)間、早到時(shí)間3個(gè)回歸方程的系數(shù)均整體顯著，模型通過(guò)檢驗(yàn).

表1 片區(qū)尺度模型的計(jì)量結(jié)果

注： 表中括號(hào)內(nèi)數(shù)字為穩(wěn)健性標(biāo)準(zhǔn)誤，***、**、*分別對(duì)應(yīng)1%、5%、10%的顯著性水平.

3.1 關(guān)于密度指標(biāo)對(duì)交通擁堵的影響

片區(qū)內(nèi)居住密度對(duì)行為人上班通勤時(shí)間的影響顯著為正(P<0.01)，而對(duì)遲到時(shí)間和早到時(shí)間的影響雖然為正但卻不顯著(P>0.10).其原因是，相對(duì)于遲到時(shí)間和早到時(shí)間，通勤時(shí)間受到出發(fā)地片區(qū)內(nèi)居住面積的影響要直接很多，同時(shí)居住面積的增加意味著通勤者的增加，這都會(huì)延長(zhǎng)行為人的通勤時(shí)間，而遲到時(shí)間和早到時(shí)間是整個(gè)通勤沿線用地布局綜合影響的結(jié)果，僅僅出發(fā)地片區(qū)的用地布局的影響較為間接且不明顯.需要指出的是，通勤時(shí)間的延長(zhǎng)并不必然意味著遲到時(shí)間和早到時(shí)間的延長(zhǎng)，因?yàn)檫€存在著行為人對(duì)較早出行或較晚出行的選擇因素的影響.

相反，片區(qū)內(nèi)商業(yè)辦公密度的增加卻顯著縮短了行為人的通勤時(shí)間(P<0.01)，同時(shí)也縮短了行為人的遲到時(shí)間和早到時(shí)間，且在10%的顯著性水平上顯著.其原因是，由于片區(qū)內(nèi)的行為人一部分在本片區(qū)內(nèi)就業(yè)，亦即其居住地和工作地在同一個(gè)片區(qū)，而片區(qū)內(nèi)商業(yè)辦公面積的增加在一定程度上意味著片區(qū)內(nèi)就業(yè)的通勤者增加，從而平均來(lái)講行為人的通勤距離縮短，通勤時(shí)間也就相對(duì)減少.而遲到時(shí)間和早到時(shí)間的縮短也在于更多的行為人的通勤過(guò)程在片區(qū)內(nèi)完成.

3.2 關(guān)于分散度指標(biāo)對(duì)交通擁堵的影響

與片區(qū)內(nèi)居住密度對(duì)行為人通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間影響的顯著性不同，片區(qū)內(nèi)居住分散度的增加顯著延長(zhǎng)了行為人的遲到時(shí)間和早到時(shí)間(P<0.01)，而對(duì)通勤時(shí)間則不存在顯著影響(P>0.10).其中的機(jī)制是，片區(qū)內(nèi)居住面積分布的不均衡程度的增加會(huì)導(dǎo)致片區(qū)內(nèi)行為人出行過(guò)程中的不穩(wěn)定因素增加，相對(duì)于通行時(shí)間而言，遲到時(shí)間和早到時(shí)間的不可控性更大，從而導(dǎo)致遲到時(shí)間和早到時(shí)間的相對(duì)延長(zhǎng).而由于行為人可以選擇較早出行或較晚出行，從而對(duì)通勤時(shí)間的影響是不確定的.

類似于片區(qū)內(nèi)商業(yè)辦公密度對(duì)行為人通勤的影響，在10%的顯著性水平上，片區(qū)內(nèi)商業(yè)辦公分散度的增加均會(huì)導(dǎo)致行為人通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間的顯著縮短，并且對(duì)通勤時(shí)間的影響要更顯著一些(P<0.05).這都是由于商業(yè)辦公分散度的增加意味著片區(qū)內(nèi)在途通勤者人數(shù)的相對(duì)減少，導(dǎo)致片區(qū)內(nèi)交通的相對(duì)通暢.

3.3 關(guān)于混合度指標(biāo)對(duì)交通擁堵的影響

可以看出，不同的土地混合利用程度對(duì)交通擁堵影響的顯著性并不相同.片區(qū)內(nèi)居住對(duì)商業(yè)辦公混合程度(商業(yè)辦公面積占多數(shù))的提高顯著縮短了行為人的通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間，并且對(duì)遲到時(shí)間和早到時(shí)間的影響更顯著一些(P<0.01).而商業(yè)辦公對(duì)居住的混合程度(居住面積占多數(shù))雖然與通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間反相關(guān)，但卻不顯著(P>0.10).其中的機(jī)制是，在商業(yè)辦公地區(qū)附近居住的行為人其工作地點(diǎn)一般較近，通常也位于辦公區(qū)附近，從而居住對(duì)商業(yè)辦公混合程度的提高即商業(yè)辦公區(qū)居住面積的增加，意味著居住地和工作地相隔較近的通勤者的增加，亦即通勤距離的相對(duì)縮短，從而通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間也就縮短.與之不同的是，商業(yè)辦公對(duì)居住的混合程度的提高對(duì)行為人通勤距離的影響則很有限，畢竟是在居住區(qū)中增加商業(yè)辦公面積，居住人口仍然占多數(shù).

3.4 其他指標(biāo)對(duì)交通擁堵的影響

可以看出，片區(qū)內(nèi)的路網(wǎng)密度的增大和道路用地占比的提高能夠顯著緩解交通擁擠，縮短行為人的通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間.同樣，通勤距離與通勤時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間顯著的正相關(guān)性也是符合我們預(yù)期的.

4 小 結(jié)

當(dāng)前許多城市的交通擁堵問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，交通擁堵產(chǎn)生的原因有很多，土地利用是因素之一.交通擁堵具體表現(xiàn)為3個(gè)指標(biāo)的增大，即出行者通勤的期望時(shí)間、遲到時(shí)間和早到時(shí)間，而出行者所在片區(qū)中和通勤沿線上的土地利用會(huì)影響這3個(gè)指標(biāo).抽樣通勤調(diào)查數(shù)據(jù)的獲取是本文的創(chuàng)新，我們?cè)跇颖境鞘袃?nèi)與裝備了考勤打卡機(jī)的單位的人事部門(mén)進(jìn)行協(xié)商和溝通，調(diào)取該單位考勤記錄，并請(qǐng)人事部門(mén)發(fā)放與回收問(wèn)卷，問(wèn)卷中的主要問(wèn)題有： 性別、年齡、收入、家庭結(jié)構(gòu)等個(gè)人特征，家庭住址，每天的出發(fā)時(shí)間，出行方式.這種數(shù)據(jù)效率高，成本低，準(zhǔn)確性強(qiáng)，信息量大，與考勤記錄相結(jié)合，出行者的通勤時(shí)間、遲到時(shí)間、早到時(shí)間、通勤線路等信息都比較完整.本文的一個(gè)主要發(fā)現(xiàn)是大型的高容積率住區(qū)加劇了交通擁堵，所有通勤線路經(jīng)過(guò)這種片區(qū)的行為人，其通勤時(shí)間拉長(zhǎng)，早到和遲到頻發(fā)，也有行為人會(huì)選擇繞過(guò)這種片區(qū)，加長(zhǎng)通勤距離，也拉長(zhǎng)了通勤時(shí)間.

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