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基于城乡一体化的公路网规划方法研究【摘要】 摘要 本文基于中国城乡一体化发展的大背景和目前公路网规划理论和方法的局限性，从城乡 一体化和公路交通发展的互动关系入手，系统地论述了城乡一体化公路网规划的预测和布局 方法，并从政策层面研究了保证城乡公路网科学合理规划的措施。 论文首先全面分析了目前公路网规划在体系、理论和方法上的局限性及缺陷，指出传统 的公路网规划理念以扩展交通设施的容量作为解决城乡交通的着眼点，偏重于工程技术等与 规划直接相关的“硬性”要素，忽略了对路网规划具有重大影响的社会经济结构、区位活动、 自然环境的空间分布特征等“软性”内容，已表现出与城乡一体化发展战略不相适应的一面。 其次，论文将视野延伸到城乡社会经济、空间结构对于网络规划的影响和两者之间的相 互作用。一方面分析了城乡社会经济与公路交通发展的相互关系，指出了公路交通建设的乘 数效应和区位效应，并建立了包含公路交通设施要素的c d 生产函数，从定性和定量两个 层面说明了公路交通对于区域发展的引导和促进作用：另一方面，着重分析了城乡公路交通 对于区域城镇空间布局体系发展及空间形态演化的影响，指出公路交通网络与城乡空间结构 协调发展的重要性。 再次，论文研究了城乡一体化发展战略下公路网规划技术层面的方法，包括公路网规划 预测的方法和布局的方法。具体来讲，即是利用遗传算法对城乡公路网的现状o d 进行反推、 利用人工神经网络的非线性主成分回归模型对公路交通运输量进行预测、利用公路网极限里 程的l o g i s t i c 数学模型及地区平衡观点进行公路网合理规模的确定。当然还包括利用“重 要度一交通区位”公路网布局法及基于遗传算法的公路网布局双层规划模型对公路网进行科 学合理的布局，同时笔者亦对公路网布局与城镇空间发展的关系进行了探讨。 最后，笔者认识到城乡一体化公路网规划绝不是一个技术层面占主导的行为，而是一个 必须综合考虑经济、环境和区域发展政策的系统工程。因此，论文最后详细阐述了城乡一体 化公路网规划政策层面的研究，即从公路网的发展政策和供给导向模式上探求城乡公路网科 学规划的方法。 【关键词】 城乡一体化 协同发展 医域平衡 政策层面 公路网规划城镇空间布局空间结构 人工神经网络非线性主成分回归 极限里程 公路网布局重要度 交通区位 遗传算法 供给导向模式 同济大学申请硕士学位论文 基于城乡一体化的公路网规划方法研究 a b s t r a c t b a s e do nt h eb a c k g r o u n do ft h eu r b a n r u r a li n t e g r a t i o nd e v e l o p m e n ti nc h i n aa n dt h e l i m i t a t i o no ft h et r a d i t i o n a lr e g i o nh i g h w a yn e t w o r kp l a n n i n gt h e o r i e s 。t h et h e s i sb e g i n sb y a n a l y z i n gt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nr e g i o n a ld e v e l o p m e n ta n dh i g h w a yn e t w o r ks y s t e ml a y o u t d i s c u s s e st h em e t h o d so ff o r e c a s t i n ga n dd i s t r i b u t i n go fu r b a n r u r a l i n t e g r a t i o nh i g h w a y n e t w o r kp l a n a n df r o mt h ep o l i c yb e d d i n gs t u d i e st h em e a s u r e m e n t sw h i c he n s u r eh i g h w a y n e t w o r kp l a ns c i e n t i f i c a l l ya n dr e a s o n a b l y t h et h e s i sf i r s t l ya n a l y s e st h el i m i t a t i o no ft h et r a d i t i o n a lr e g i o nh i g h w a yn e t w o r kp l a n t h e o n e sc o m p l e t e l y 。p o i n t st h et r a d i t i o n a lr e g i o n a lh i g h w a yn e t w o r kp l a nt h e o r i e sh a s n ta d a p t t h eu r b a n r u r a lin t e g r a t i o nd e v e l o p m e n ts t r a t e g i c ，b e c a u s ei ts e t t l et h et r a f f i cp r o b l e mo n l yb y e n l a r g i n gt h ec a p a b i l i t yo ft r a n s p o r tf a c i l i t y 1 a y i n gp a r t i c u l a rs t r e s so nt h ee n g i n e e r i n g t e c h n o l o g y ，b u ti g n o r i n gt h e i n f l u e n c eo fs o c i a le c o n o m ys t r u c t u r e 、r e g i o n a la c t i v i t i e sa n d n a t u r ee n v i r o n m e n l s e c o n d l y ，t h ea u t h o re x p l o r e st h en e wh i g h w a yn e t w o r k p l a n n i n gf i e l d 。t h r o u g ha p p l y i n g s p a t i a ls t r u c t u r ec o n c e p t sa n ds o c i a le c o n o m yd e v e l o p m e n tt h e o r yo nt h er e s e a r c ho ft h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nr e g i o n a ld e v e l o p m e n ta n dh i g h w a yn e t w o r ks y s t e m o nt h eo n eh a n d 。 t h ea u t h o ra n a l y s e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns o c i a le c o n o m ya n dh i g h w a yd e v e l o p m e n t 。 i n d i c a t e st h em u l t i p l ye f f e c ta n dl o c a t i o ne f f e c t o fh i g h w a yc o n s t r u c t i o n a n de s t a b l i s ht h ec - d p r o d u c t i o nf u n c t i o nw i t ht h ev a r i a b l eo fh i g h w a yf a c i l i t y ，s h o w st h eh i g h w a yn e t w o r kb r i n g h y p o t a c t i ca n dg u i d a b l ee f f e c td u n n gt h ec o u r s eo fr e g i o n a ld e v e l o p m e n t o nt h eo t h e rh a n d t h ea u t h o rp a y sm o r ea t t e n t i o nt ot h ei n f l u e n c eo fh i g h w a yn e t w o r kt ot o w ns p a t i a ld i s t r i b u t i o n s y s t e ma n ds p a t i a ls t r u c t u r ee v o l v e m e n t ，i n d i c a t e st h ei m p o r t a n c eo ft w os i d e ss y n e r g i s t i c d e v e l o p m e n t t h i r d l y t h et h e s i sf r o mt h et e c h n o l o g yb e d d i n gs t u d i e st h e m e t h o do fu r b a n r u r a l i n t e g r a t i o nh i g h w a yn e t w o r kp l a n si n c l u d e df o r e c a s t i n ga n dd i s t r i b u t i n g i nd e t a i l 。a p p l y i n ga g e n e t i ca l g o r i t h mt oe s t i m a t et h eo r i g i n - d e s t i n a t i o nm a t r i c e s a p p l y i n gt h ea nn - p c rm o d e l t of o r e c a s tt h ev o l u m eo fh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n p u t t i n gf o r w a r dt h el o g i s t i cl i m i t i n gm i l e m o d e la n dt h ev i e wo fr e g i o n a le q u i l i b r i u m 。a p p l y i n gt h e mt os e a r c ht h es o u n dh i g h w a y n e t w o r ks i z e i na d d i t i o n t h ea u t h o ra l s op u tf o r w a r dt h e “i m p o r t a n td e g r e e t r a f f i cl o c a t i o n ” m e t h o da n dab i - l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e lb a s e do ng e n e t i ca l g o r i t h m b e s i d e s t h ea u t h o r a l s od i s c u s s e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nh i g h w a yn e t w o r ka n dt o w ns p a t i a ld i s t r i b u t i o nf b r m f i n a l l y ，t h ea u t h o rr e a l i z e st h eu r b a n r u r a li n t e g r a t i o nh i g h w a yn e t w o r kp l a ni sn o to n l yi n t h el e a s tat e c h n o l o g yb e h a v i o r ，b u ta l s oas y s t e m i ce n g i n ew h i c hs h o u l ds y n t h e s i z e d c o n s i d e rr e g i o np o l i c y e c o n o m y ，e n v i r o n m e n ta n do t h e rm a n m a d ef a c t o r s t h e r e f o r e t h e t h e s i sf i n a l l ys e tf o r t ht h ed e v e l o p m e n ts t r a t e g i co fh i g h w a yn e t w o r ka n dt h es u p p l y s t e e r e d m o d e l i no r d e rt os e e kt h es o u n dr o u t eo ft h eu r b a n - r u r a li n t e g r a t i o nh i g h w a yn e t w o r kp l a n s c i e n t i f i c a l l ya n dr e a s o n a b l y k e y w o r d s u r b a n r u r a li n t e g r a t i o n ，h i g h w a yn e t w o r kp l a n 。t o w ns p a t i a ld i s t r i b u t i o n ， s p a t i a ls t r u c t u r e 。s y n e r g i s t i cd e v e l o p m e n t 。a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 。 n o n - l i n e a rp r i n c i p a lc o m p o n e n t sr e g r e s s i o n 。l i m i t i n g m i l e ，r e g i o n a l e q u i l i b r i u m h i g h w a y n e t w o r k d i s t r i b u t i o n 。i m p o r t a n td e g r e e t r a f f i c l o c a t i o n g e n e t i ca l g o r i t h m ，p o l i c yb e d d i n g s u p p l y - s t e e r e dm o d e l 同济大学申请硕士学位论文 i i 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果，撰写成硕士学位论文竺基王越垒二佳丝的公路圆趣型友法 趟。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位敝作者签名：帘歇 2 0 0 4 年3 月1 0 日 基于城乡一体化的公路网规划方法研究 【第一章绪论】 第一章绪论 1 1 研究背景、目的与意义 1 1 1 研究背景 背景一：中国城市化的进程与城乡一体化的发展 改革开放以来，随着我国经济的迅速发展，城市化的进程亦明显加快。到2 0 0 1 年底， 我国城市化水平已达到3 7 7 。且自改革开放以来，我国城乡关系的发展呈现良性势头，城乡 关系演进的态势发生了很大的变化：( 1 ) 二元结构特征逐渐减弱：( 2 ) 优先、主动与滞后、被动 的关系不断改善；( 3 ) 城乡互补及相互作用日趋加强。总体上来说，我国城乡之间的关系正处 于由城乡分离向城乡融合之间的过渡阶段，城乡一体化的发展战略正成为政府部f - j $ i l 学术界 越来越关注的问题。 显然，作为促进城乡空间融合，推进城乡一体化进程的城乡公路网规划必然要置于这样 的区域发展环境中。一方面，随着我国城市化进程的加快，城乡空间结构的整合不断加强， 其土地开发的强度、用地功能的置换和布局调整使城乡交通的需求和时空分布特征发生了很 大的变化，由此导致了原有公路网功能一等级结构的失效和路网密度的不足，并引起了地区 可达性的降低和运输成本的升高；另一方面，城乡公路网对城乡社会经济的引导作用和促进 作用，决定了其网络的布局不可避免的要受到城乡社会经济的特征及其发展方向的影响，其 路网重要节点的选择，路线的连接以至整个网络的设计都与城乡空间经济系统息息相关。况 且，公路网布局对城镇群体的空间演化有着持续和重大的影响，不仅直接影响城镇及区域的 空间扩散形态，而且不断的改变着城镇的区位条件和作用范围。由此可以看出，本文要研究 的公路网规划方法必然要置于中国城市化的进程和城乡一体化的发展这样的大背景下展开。 背景二：中国社会主义市场经济的渗透。 中国社会主义市场经济的实施，促进了社会资源的优化配置和经济的高效发展。同时， 这一市场化的影响也渗透到了公路交通运输等公共产业部门，表现在【l 】：市场化加速了区 域工业化、城市化的进程，使区域城市土地利用形态的变化加剧，从而影响到已有的规划方 法和技术的有效应用；市场经济下，经济利益成为区域发展的主导因素。这种市场导向， 使公路等交通运输网络的形态发展突破了以往行政区域的封闭性，而更服从于区域间的经济 协作、互利关系。市场经济下的区域公路网络从原来偏于行政管理的“封闭型”网络变成受 市场与经济导向的“开放型”网络，规划中的区域协作问题更加突出。市场化与商品化使 公路建设项目投资的主体多元化，从而更广泛、更具体的影响乃至决定了规划项目的实施。 由上可以看出，城乡公路网规划面临着中国“城市化”、“市场化”的双重挑战，它绝对 不是一个纯物质的、技术主义为主导的行为，传统的单向“需求决定性”或“供给追随性” 的规划方法已不适应社会经济的发展需要。鉴于此笔者提出基于城乡一体化的公路网规划方 法研究这一课题，从技术和政策两个层面上研究适合我国城乡一体化发展的公路网规划方 法，以进一步推进我国城乡规划和交通规划理论的研究。 同济大学申请硕士学位论文 第1 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究【第一章绪论】 1 1 2 研究目的与意义 笔者从分析城乡社会经济、空间结构与公路网发展的相互关系入手，力求从技术层面和 政策层面上提出城乡公路网科学合理规划的方法。其研究目的就在于开拓新的运输规划思 想、探求区域城乡公路网规划更为切实有效地理论与方法，以此来改进我们现有的规划方法 与思路，丰富运输规划的理论体系。 论文研究的理论意义，首先在于全面分析了目前公路网规划在体系、理论和方法上的局 限与缺陷，拓展了传统公路网规划的研究领域，将视野延伸到区域社会经济、空间结构对于 网络布局的影响和两者之间的相互作用。其次，论文也是对区域经济、城市规划、经济地理、 交通工程等学科交叉领域进行研究的一次有意尝试。同时，本课题的研究又具有实际应用价 值，它对城乡公路网科学合理的布局及城乡社会经济、空间结构的优化与整合都具有实践上 的指导作用。除此之外，对于其他城乡基础设施的规划乃至大范围的区域规划都有借鉴意义。 1 2 国内公路网规划的研究概况 1 2 1 国内公路网规划研究历程【2 l 国内交通运输规划的研究与实践可以追溯n - 十世纪五十年代，当时国家经委组建了综 合运输研究所，开展了对我国交通运输问题的研究。 5 0 年代至8 0 年代初，这一时期采用的研究方法与理论主要是按照苏联的技术论证方法。 依靠专家的经验决策。 8 0 年代至9 0 年代初，以o d 流及“四阶段模式法”为基础的规划理论与方法开始在综 合运输规划、城市交通规划及公路网规划等领域得到全面应用，尤其是在模型、算法及软件 开发上取得了可观的成果。对于公路网规划而言。交通部1 9 9 0 年颁布的公路网规划编制 办法是该理论与方法正式应用的标志。与此同时，以传统区域布局为基础的规划研究也在 系统思想、数学方法的应用及定量分析上有了新的进展。 9 0 年代至今。研究人员结合规划工作的实践，总结经验，在公路网规划领域( 以设施形 态规划为主体) 提出了一些新的规划思想理论和方法：东南大学周宪华教授指出：“完善的公 路网规划，应是政策、经验和技术三者结合的产物”；西安公路交通大学张树升教授等结合 市县级公路网规划的实践，从区域交通需求的总量出发，提出了公路网发展规模的“总量控 制法”；同济大学在姚祖康教授的指导下，胡剑平博士基于系统科学与政策科学的理论提出 了“面向政策的规划”，庄少勤博士基于“区域城市”的规划背景提出了运输规划的整体协 调论。 1 2 2 国内公路网规划研究特点 经过半个多世纪的努力，我国在公路交通网络规划技术的研究方面取得了一系列的成 果，在学术上大致分为两个体系：即四阶段模式法和总量控制法。 四阶段模式法是以o d 调查为基点，在确定公路交通现状o d 分布的基础上，做出未来 o d 分布的推算，据此将预测的o d 流通过标定的模型分配到公路网上去，最后依据路网上 同济大学申请硕士学位论文 第2 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究 【第一章绪论】 的路线流量的大小确定技术等级，做出建设排序。 总量控制法的基本思想是从宏观整体出发，以现状公路网的道路与交通特征参数来揭示 它的主要问题和基本矛盾，以区域内的公路交通总需求来控制公路网建设的总规模，根据区 域内的社会经济发展和生产力分布特点，并结合综合交通运输规划来确定公路网的总格局和 分期实施计划。 1 3 国外公路网规划的研究概况 1 3 1 国外公路网规划研究历程 国外的公路网规划研究起源于2 0 0 0 年前罗马人进行的欧洲公路网规划，但早期的实践 多基于工程学，如干线道路的选线问题。到十九世纪初期。运输规划的基础逐渐扩大，1 8 2 0 年，爱尔兰为铁路建设进行了大规模的o d 调查。十九世纪晚期，规划人员开始尝试着将经 济与运输结合起来。 二十世纪五十年代，由于电子计算机的应用，大量的运输规划模型逐渐发展起来，这使 得运输规划的技术和方法发生了急剧的变化。同期英国开始了对交通需求和土地利用之间动 态联系的研究。六十年代中叶开始，许多研究试图更充分的将交通运输规划与经济结合起来， 这些努力主要体现在公路交通需求分析、规划路网的成本与效益评估等等。七八十年代，微 型计算机在运输规划领域逐渐普及，因此相继开发了许多商用的公路运输规划软件，如 u t p s 、m i n u t p 、t r a n p l a n 、m e p l a n 等。九十年代至今人们开始注重交通运输发展 战略与政策的研究，以及经济与环境的影响，这代表了未来运输规划的发展方向。 1 3 2 国外公路网规划研究特点【i l 国外公路网规划研究与运输规划密不可分，主要侧重于运输规划的基础理论和思想方法 两方面内容的研究。 1 运输规划研究的基础理论 国外运输规划研究的基础理论分两个层次：一是区位理论，侧重于研究资源分布与运输 网络的布局关系，注重区域运输的宏观成因：二是o d 流的理论，侧重于对运输行为与方式 的研究，注重微观行为的分析。两者之间的关系通过运输网络集中表现在区域“土地利用一 交通运输”的关系上。 2 运输规划的思想和方法 规划思想是决定运输规划体系及规划问题的基石。由于运输系统的社会经济派生性与复 杂性，经济学与系统科学便成为影响运输规划思想及方法的两大主要学科。系统科学的思想 与理论用于分析“土地利用交通运输”的相互作用关系：而微观经济学“供需平衡”的思 想及相关理论用于分析运输行为的模型及其解析方法。 随着计算机技术及应用数学的发展，规划工作的效率与质量得以大大提高，目前正在推 广的g i s 、i t s 技术正成为国外运输规划研究的热点与难点。 同济大学申请硕士学位论文 第3 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究【第一章绪论】 1 4 国内外公路网规划理论的研究评述 目前公路网规划理论主要有四阶段模式法和总量控制法，为客观的评述这两种方法的优 缺点，本节将对公路网规划的两大理论进行全面比较，为下文城乡一体化公路网规划方法的 研究提供一个“平台”。 1 4 1 规划理论的全面比较 表l 一1 两种公路网规划理论的比较 四阶段模式法总量控制法 理论 起源于城市交通规划的路段交通对传统区位论的修正应用，注重 量预测，是传统区位理论与现代决运输的宏观成因，研究城镇的综 特点 策论结合的产物，从微观入手。合经济规模与运输需求的关系。 社会经济发展、路网交通流量及几社会经济发展、路网交通流量及 数据采集何特征、国土规划、车辆保有量、 几何特征、国土规划、车辆保有 运输量、o d 调查。量、运输量。 基本上采用总量控制的评价指标根据自己的评价指标体系，对历 体系，除此之外，根据o d 调查的数年的统计资料进行分析计算，揭 现状评价 据统计出o d 小区的货运构成情示出现状路网的主要矛盾，对现 况、客运量、车辆构成及实载率等。状路网的适应性进行评价。 实质上是一种交通量预测方法，它路段交通量预测有一定难度，对 路段交通的一切工作都围绕着路段交通量未来路网形态变化较大时各线 操 量预测的预测展开，用现有o d 分布预测路的交通量确定在理论依据、操 作 远期o d 分布。作方法上存在缺陷。 过 通过对历年资料的分析修正，采 程 发展规模的预测也不是四阶段法 用数学方法预测未来年的公路 特 发展规模 本身固有的。在城市规划中，对于 运输量及公路总里程、当量里程 点远景年的道路总里程确定也是采 的可能区间，再通过主观分析， 预测 以最大可能值作为未来某一年 用模型与专家结合的方法。 的“状况”，并以此为控制。利 用线性规划进行结构配置，是经 验与模型、技术与艺术的结合。 路网布局无布局理论。 重要度布局法。 规划路网 己建立起评价目标体系，对规划 评价 不包含评价问题。 年的路网分别测算。 建设项目 未考虑如何安排建设序列。只提供 提出建设项目迫切度的概念，按 照迫切度大小进行建设项目排 序列安排 了供建设项目安排参考的交通量。 序，效果较好。 规划时期近、中期 中、远期 规划范围 小( 县域、市域) 大( 全国范围、省域) 同济大学申请硕士学位论文 第4 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究 【第一章绪论】 1 4 2 规划理论的特点分析【4 】 1 )四阶段模式法起源于城市交通规划的路段交通量预测，是传统区位理论与现代决策论结 合的产物。它从微观入手，通过研究在一定土地利用模式下人们的出行心理，企图把握 不同时期的出行分布，从而预测未来的路段交通量，使建设行为与之适应。该方法是西 方传统允析方法( a n a l y s i s ) 在交通规划上的具体应用，隐含着人们的行为符合竞争机会原 理，并据此模拟出行选择的概率。由于远期的土地利用模式，人们的出行心理很难把握， 因此对于长远期预测误差很大。在公路网规划实践中，由于中国目前正处于发展激剧上 升期，利用现有的为数不多的土地描述资料建立的土地利用模型过于粗糙，现有出行模 拟缺乏说服力。基年o d 矩阵的形成统计手段落后，系统误差大，导致建立在此基础上 的预测偶然性很大，对远期的预测可信度较低。 2 )总量控制法是对传统区位理论的修正应用，注重运输的宏观成因，研究城镇的综合经济 规模与运输需求的关系，并根据资金约束，进行网络优化与排序。该方法最大程度地利 用了中国现有统计资料。利用了系统分析的方法，规划从整体到局部，符合人们的思维 习惯，是一种简明、适合国情的低成本系统分析方法。但由于没有o d 调查资料，对于 节点之间联系需求仅依赖建立在经济量基础上的重要度概念，难以全面考虑节点之间因 产业结构等造成的联系差异，这种公路网规划的方法适应于发展比较均衡、产业结构配 置差异不很大的地区。 3 )两种方法并不矛盾，而是一个问题的两个方面。一个从微观出发，一个从宏观出发，是 对同一问题站在不同角度的考虑。在具体的公路网规划实践中，一般应将宏观和微观结 合起来考虑，也就是将两种方法结合起来，综合分析。 4 ) 两种方法都追求微观经济学的“供需平衡”( e q u i l i b r i u m ) ，追求交通建设与土地利用的 单向适应( f i t n e s s ) 而不是协调( c o o r d i n a t i o n ) ，是静态的方法，未考虑交通条件的改变对土 地利用的巨大影响及由此引发的新的交通需求。 5 )“总量控制法”虽有简单、经济，便于宏观控制的优点但还存在不少问题，如其交通 形态与路网形态的关系较为牵强，由此据不可靠的交通总量预测及资金约束进行优化所 得到的方案更为脆弱；同时“总量控制法”也有如传统“四阶段法”规划的单向性、封 闭性、终极规划的缺陷：而其对一些精制数学方法的过分依赖，似乎偏离自己原有的方 向而走入“工程技术化”的误区。 1 4 3 现有区域公路网规划编制办法的适应性分析 1 9 9 0 年交通部颁布了公路网规划编制办法，规定了区域公路网规划的编制程序。笔 者通过近几年公路网规划的实践，发现这种传统的规划理念主要以扩展交通设施的容量作为 解决城乡交通的着眼点，偏重于工程技术等与规划直接相关的“硬性”要素，而对路网规划 具有重大影响的社会经济结构、区位活动、自然环境的空间分布特征等软性内容较少重视， 已表现出与社会经济发展的不相适应性。这种不相适应性主要体现在以下几个方面： 1 )缺乏与城乡土地开发强度、用地功能置换和布局调整相适应的弹性规划。传统的规划方 同济大学申请硕士学位论文 第5 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究【第一章绪论】 法拘泥于交通模型及其参数的标定，不注重城乡公路网与城乡社会经济发展的互动关 系，因此，难以实现交通运输设旄规划与土地利用的动态协调，也难以适应经济发展与 土地利用快速变化的需求。 2 )缺乏对区域城镇体系本身空间演化规律的研究，忽略了公路网发展与城乡空间结构的密 切关系。作为基础设施，公路网与城乡空间结构的形态发展联系在一起，不仅提供其出 行的可达性，而且形成了城乡发展的空间构架，是以“设旅形态”为主体的规划，不是 以“交通形态”为主体的规划，在结构和功能上有其特殊性，且因城乡空间结构的不同 而异。 3 )缺乏对区域城乡公路网规划的本质认识，勿将满足路段的交通需求当作公路网规划工作 的重点，对满足区域的可达性需求这一公路网规划的本质认识不够，由此导致k 期规划 中真正供求关系的失调。对于城乡公路网而言，其本源需求并不是路段交通，或者说路 网的交通状态( 车辆的机动性) 仅是区域可达性需求的表象，因此应注重公路网网络形 态的分析研究，不应将单纯的交通量预测作为规划的重点。 4 )公路网是区域形态体系中的重要组成部分，其规划、建设应与区域社会经济生活环境的 发展布局一即土地利用形态的发展相协调。一般而言l l l ，区域土地开发的行为是一个长 期变化的过程，属于“慢变量”，而路网中的交通行为相对于设施形态的变化更具弹性 与不确定性，属于“快变量”。这一点在传统的以满足“交通需求”为主体的交通运输 设施规划中却常被忽视，往往简单的将“设施”与“交通”的关系视为对等的“供求” 关系，从而形成以“快变量”需求决定“慢变量”供给的不合理做法。 5 )间单的将建设资金当作公路网规划的约束条件，忽略了土地等自然资源的环境约束，未 能体现可持续发展的理念。传统的公路网规划编制方法主要考虑资金的约束，而在市场 经济的今天，公路等基础设施逐渐商品化，投资主体亦逐渐多元化，这使得资金约束变 得更富有弹性。尤其对于城市化迅速发展的地区，相对于建设资金，土地等自然环境资 源更加珍贵，因此对于中长期的路网规划，应具有宏观的战略眼光，注重土地与自然环 境资源的约束，切实考虑区域资源、环境容量的有限性和社会经济系统的复杂性。 6 )勿将某个特征年视为规划的终极，将各种相关的政策视为纯粹的“外生变量”，试图用 不可靠的交通需求预测来决定未来交通的供给蓝图，反映出一种车多修路的单向、短视 的工程意识，同时忽略了各种相关政策之间的协调性。规划作为一种政府行为，它既反 映总体政策的导向。本身亦是一种特殊形式的政策，体现着不同层次及领域政策、决策 的动态协调过程。因此应注重基本目的引导下的各相关领域、层次的政策协调机制，以 便使合理的规划得以有效的实施，同时使未来的环境及规划具有持续的可维护性。 由此可以看出，城乡公路网的规划绝对不是一个纯物质的、技术主义为主导的行为，而 是一个必须重视结构与区位、结构与功能、结构与生态等多重关系协调发展的系统工程。 1 5 论文研究框架及主要内容 由前述国内外公路网规划理论的研究评述及对现有区域公路网规划编制办法的适应性 同济大学申请硕士学位论文 第6 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究 【第一章绪论】 分析可以看出，近年公路网规划研究多集中在交通模型算法及其局部技术问题上，相当一部 分是数学方法与技巧问题，注重方法的精确性；而对路网规划问题的本质分析重视不够，使 得规划缺乏实际的可靠性。鉴于以上分析的种种情况，本文拟按以下框架展开研究。 1 5 1 论文研究框架 图1 - 1 论文研究框架示意图 1 5 2 论文研究主要内容 1 ) 课题背景分析及国内外公路网规划理论研究评述 首先从我国城乡一体化的发展谈起，对城乡社会经济发展与城乡空间结构整合过程中 面临的交通建设问题进行分析，并在深入分析交通部区域公路网规划编制办法适应性的 基础上，提出研究本课题的必要性及目的和意义。 2 ) 城乡一体化与公路网发展互动关系分析 公路交通对于区域开发和区域发展具有从属和引导作用，它不仅与区域社会空间经济 同济大学申请硕士学位论文 第7 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究【第一章绪论】 的发展、经济中心的推移有很大关系，而且对区域社会空间结构的演进也具有举足轻重的影 响。反过来，区域发展水平的差异会导致不同的区位活动，由此产生不同的交通需求和交通 特性，进而要求配置密度、功能一等级结构不同的公路网，两者间的互动关系显而易见。 3 ) 城乡公路网规划预测中的若干问题分析 预测是城乡公路网规划的一个核心内容，笔者本部分主要论述了基于遗传算法的城乡 公路网现状o d 反推技术及利用基于人工神经网络的非线性主成分回归模型进行公路运输 量预测的方法：同时提出城乡公路网极限里程的概念和公路网地区平衡的观点，对公路网合 理规模的确定进行了有益的探索。 4 ) 城乡一体化公路网规划布局方法研究 城乡公路网规划的核心内容便是进行科学合理的公路网布局。在本部分笔者根据城乡一 体化发展战略的要求，重新审视了现有的公路网布局方法，指出了其局限性并提出了“重要 度一交通区位”公路网布局法及基于遗传算法的公路网布局双层规划模型。最后，针对公路 网布局与城镇空间发展的关系进行了阐述。 5 ) 城乡一体化公路网规划政策层面的研究 城乡一体化公路网规划绝不是一个技术主义占主导的行为，而是一个必须综合考虑区 域政策、经济、环境和人为因素的系统工程。本章主要是城乡一体化公路网规划政策层面的 研究，即从公路网的发展政策和供给导向上保证城乡公路网科学合理的规划。 6 ) 结论与展望 本部分总结了论文的主要研究成果，说明了基于城乡一体化公路网规划方法的实用性， 同时指出了论文研究的不足，展望了进一步研究的方向和内容。 同济大学申请硕士学位论文 第8 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究【第二章城乡一体化与公路网发展互动关系分析】 第二章城乡一体化与公路网发展互动关系分析 公路交通与区域发展存在着密切的关系，两者之间的作用是相互的，构成反馈环。一方 面，公路交通对于区域开发和区域发展具有从属和引导作用，它不仅与区域城乡社会经济的 发展、经济中心的推移有很大关系，而且对区域城乡空间结构的演变也具有举足轻重的影响。 另一方面，区域发展水平的差异会导致不同的区位活动，由此产生不同的交通需求和交通特 性，进而要求配置密度、功能一等级结构不同的公路网，两者间的互动关系显而易见。 2 1 城乡一体化的内涵 改革开放以来，我国城市化处于加速发展的阶段，长期形成的城乡二元结构逐渐显现出 其弊端，城乡一体化( u r b a n - r u r a li n t e g r a t i o n ) 或城乡融合( u r b a n r u r a lc o m p o s i t i o n ) 作为城乡协 调发展的一种理想模式日益受到重视，并作为一种理念导入到一些具体的规划实践中。 城乡一体化i i ，是从历史的角度考察城乡关系而提出的经济与社会相结合的整体科学 观念，其基本的内涵大致包括：( 1 ) 城市和乡村是一个整体，城乡之间的生产要素( 包括人流、 物流、信息流) 自由合理流动并形成统一的经济体系：( 2 ) 城乡经济、社会、文化相互渗透、 相互融合、相互依赖，形成了城乡差别很小的城一镇一乡有机联系的社会网络体系；( 3 ) 在一 定社会范围和行政区划内的城乡一体化，并不是一样化，不意味着变乡为城或变城为乡，而 是强调经济和社会的协调发展。 国际上对城乡一体化的理解主要偏重在以下几个方面： 1 )城乡政治一体化。恩格斯认为，随着城市化的发展，城乡一体化是社会发展的必然 趋势，并认为城乡融合有两个标志：一是工人和农民之间阶级差别的消失；二是人 口分布不均衡现象的消失。斯大林则认为，城乡对立消灭以后，“不仅大城市不会 毁灭，并且还要出现新的大城市，它们不仅是大工业的中心，而且是农产品加工和 一切食品工业部门的强大发展中心。这种情况将促进全国文化的繁荣，使城市和乡 村有同等的生活条件，是实现城乡一体化的标志之一。” 2 )区域统一体。2 0 世纪6 0 年代，美国著名的城市学家l e w i sm u m f o r d 也提出了城乡 一体化的思想。他认为，城与乡不能截然分开；城与乡同等重要；城与乡应当有机 的结合在一起，主张通过分散权力来建造许多新的城市，形成一个更大的区域统一 体( r e g i o n a le n t i t i e s ) 。 3 ) 区域城市( r e g i o n a lc i t y ) 。h w r i g h t 提出的与自然空间相融合的区域城市观点认为， 现代农业的发展，将促进中心城市与其周围区域达到更高程度的经济与生态协调， 形成以中心城市为核心，包括大、中、小城市在内的区域城市，即城市化在空间形 态上呈现区域化特征 我国学者对城乡一体化的理解可分为： 1 )城乡社会经济一体化。主要为社会学和人类学学者提出，认为城乡一体化是指相对 发达的城市和相对落后的农村，打破相互分割的壁垒，逐步实现生产要素的合理流 同济大学申请硕士学位论文 第9 页 基于城乡一体化的公路网规划方法研究【第二章城乡体化与公路网发展互动关系分析】 动和优化组合，促进生产力在城乡之间的合理布局，实现城中有乡、乡中有城，使 城市和乡村融为一体。 2 )城乡经济一体化。主要为经济学学者提出，认为城乡经济一体化就是城乡经济再生 产过程的一体化，以及依照地域经济系统理论来组织、管理和发展城乡经济，通过 生产要素在经济系统中的时空优化配置，来实现城乡经济的共同发展和共同繁荣， 逐步消灭城乡差别。 3 )城乡社会经济持续协调发展。又可分为两种观点：一是反对使用“城乡一体化”， 认为一体化是离我国现实情况极其遥远的目标，不如提“城乡社会经济协调发展” 更符合实际；二是认为城乡一体化不可能消灭城乡差别，城乡一体化是在生产力高 度发展的条件下，城市与乡村实现结合，以城带乡，以乡补城，互为资源，互为市 场，互相服务，达到城乡之间经济、社会、文化、生态协调发展的过程。 由此可见，城乡一体化是城市与乡村在经济、文化、人口、生态、空间等要素上相互融 合、协同发展的过程。它是生产力发展到一定水平时，城市和乡村充分发挥各自的优势和作 用，促进城乡劳动力、技术、资金、资源等生产力要素在空间上的合理交流与组合，促使城 乡逐步形成基础设施共建、资源优势共享、支柱产业共树、生态环境共保、区域优势共创的 统一体。就目前中国城乡一体化的进程米看，笔者认为城乡社会经济的发展与融合以及城乡 空间结构的演变与整合是城乡一体化发展的两个根本点，下文主要讨论这两点与城乡公路网 发展之间的关系。 2 2 城乡社会经济与公路交通发展的关系 2 2 1 公路交通发展对城乡社会经济的影响 2 2 1 1 定性分析 1 )公路交通建设的乘数效应分析 大规模的公路交通建设，不仅能有力得带动一大批相关产业的发展，而且其设施的改善 和水平的提高，又能刺激那些需要提供产品和服务的企业及居民的消费，有力的刺激国内需 求。据有关专家分析计算，每亿元公路交通建设投资的人工和主要材料投入量如下：沙石 1 5 m 3 ，木材0 0 4 万m 3 ，水泥1 1 7 万吨，钢材0 1 万吨，沥青o 1 4 万吨。据测算1 9 9 8 年我 国对公路交通建设的投资从年初计划的1 2 0 0 亿元增加到1 8 0 0 亿