LUTI模型的概念結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法及發(fā)展趨勢

LUTI模型的概念結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法及開展趨勢OverviewofUrbanLand-use/TransportInteractionModel:Origin,TechniquesandFuture牛方曲作者簡介：牛方曲（1979-），男，安徽淮南人，博士，助理研究員，主要從事經(jīng)濟地理與可持續(xù)開展研究，中國科學院地理科學與資源研究所/中國科學院區(qū)域可持續(xù)開展分析與模擬重點實驗室（北京100101）,中國西南地緣環(huán)境與邊疆開展協(xié)同創(chuàng)新中心，E-mai1：niufq@（云南昆明650500）o原發(fā)信息：《地理科學》（長春）2017年第20171期第46-54頁內(nèi)容提要：回顧了LUTI模型概念、起源和開展過程，對模型的一般架構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù)方法進行了系統(tǒng)的總結(jié)分析，在此基礎上討論了LUT1模型開展所面臨的問題與挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，作為模擬城市空間開展過程常用的數(shù)學模型，LUTI模型是基于城市土地利用一交通相互作用規(guī)律，從社會經(jīng)濟活動空間分布的角度模擬城市空間演化過程。根據(jù)LUTI模型，城市空間演化過程是土地利用系統(tǒng)和交通系統(tǒng)不斷的相互作用過程，其中交通模型根據(jù)城市活動空間分布及交通設施評價城市交通狀況，而土地利用模型根據(jù)交通可達性和其他影響因素預測城市空間開展趨勢；城市開展過程中城市活動空間分布在交通的作用下發(fā)生改變后，將改變城市房租、交通狀況等因素，進而再次導致城市活動空間分布隨之變化，如此不斷相互作用、趨于平衡。LUTI在國外被廣泛用于城市空間政策檢驗、輔助決策。就LUTI模型的開展而言，已有研究更多地側(cè)重要解決的現(xiàn)實問題，而對模型的理論結(jié)構(gòu)關(guān)注較少，導致模型的開展滯后于城市的發(fā)開發(fā)商追求的是最大程度的剩余價值。現(xiàn)有的LUTI案例通常忽略了該模塊。2.2交通系統(tǒng)交通系統(tǒng)通常用于模擬評價城市各個區(qū)位的交通便捷度，通常采用交通可達性表征。交通可達性通常被定義為從起點出發(fā)、采用某交通模式達到某類目標的便捷性，是影響城市區(qū)位效用的重要因素。交通可達性的評價涉及物理交通狀況和機會的空間分布。物理交通狀況描述的是兩點交通便利性，受交通供給及需求共同影響，通常采用通行時間或經(jīng)濟本錢評價（或者是二者的加權(quán)，即綜合成本）o模擬交通需求與供給狀況常用的方法是四階段法，交通四階段法評估的結(jié)果是城市多模式0D流?；谠摻Y(jié)果可以進一步評價城市交通成本，通常采用的是時間本錢。交通可達性受物理交通狀況和機會的空間分布共同影響。不同的定義對應著不同的評價方法。如從某區(qū)位出發(fā)，lh路程內(nèi)可以到達的工作崗位數(shù)量，或是到達100個工作崗位需要多長時間等。也可以采用更復雜的模型予以表達，關(guān)于其評價方法，DanielMcFadden[38]進行了系統(tǒng)的總結(jié)。LUTI模型常用技術(shù)方法LUTI模型技術(shù)方法指的是用于評估空間相互作用強度或區(qū)位預測的數(shù)學方法，本文將對其中關(guān)鍵數(shù)學原理進行總結(jié)，這些數(shù)學原理描述了絕大多數(shù)模型的模擬機制。空間相互作用強度評價空間相互作用是LUTI模型的動力所在。LUTI所關(guān)注的空間相互作用多為城市內(nèi)部區(qū)塊間的"流"，如物流和人流，通常強調(diào)的是人流（出行）。模型需采用不同的指標評估城市區(qū)塊間交通流，例如根據(jù)人口和就業(yè)活動的空間分布及通行本錢預測工作出行的交通流。常用的模型是重力模型，這源于空間相互作用的假設與牛頓的萬有引力的相似性。牛頓的萬有引力認為，物體之間的吸引力與二者的質(zhì)量的乘積成正比，與距離的平方成反比。將公式引入地理學領(lǐng)域，將區(qū)域間流量（例如通勤數(shù)量）看作是區(qū)域間的相互作用力，把其中的質(zhì)量變量替換為結(jié)構(gòu)變量，如人口、GDP等，這樣表征了區(qū)域產(chǎn)生流量的能力。使用重力模型，實際上包含著重要的假設：區(qū)域間的流量大小與兩點的規(guī)模變量成正比，與距離平方成反比。但是目前還沒有理論可以證明區(qū)域間交通流與距離平方成反比。因此，區(qū)域間相互作用強度計算中的分母改為距離的n次方更具意義，其中n的取值應需求而變化。由此可得到空間相互作用最基本的評價模型。該模型可以解釋為，區(qū)域間交通流是兩區(qū)域的推力和引力所致，并受距離影響。重力模型描述了區(qū)域間相互作用強度的相對分布，實際應用中往往需要對相互作用的兩端進行限制，即對信息妥協(xié)，例如起點的居民數(shù)量和終點的就業(yè)崗位數(shù)量，這就需要對重力模型加以約束條件，形成約束重力模型［39］。此外，熠理論也被引入了空間相互作用研究，用于求解系統(tǒng)到達某狀態(tài)的可能性。當數(shù)據(jù)缺乏時，需要利用已有的信息求解系統(tǒng)可能的狀態(tài)，而精最大化是重要的求解方法。嫡理論中包含兩個重要的概念：宏觀狀態(tài)、微觀狀態(tài)。烯最大化求解過程是基于微觀狀態(tài)求解最大可能的宏觀狀態(tài)，例如城市的出行數(shù)量，求解兩兩區(qū)域間的0D流，可以采用交通總本錢最小原那么［40］。與重力模型類似，嫡模型也可以加以不同的約束條件進行變換。區(qū)位模擬上述關(guān)于空間相互作用的模型主要用于模擬OD流，其中約束模型可用于模擬區(qū)位選擇，如由居民數(shù)量預測出行空間分布。此外區(qū)位選擇模擬通常有離散選擇模型、邏輯模型(Logitmodel)o離散選擇模型通常被用于解釋現(xiàn)象以實現(xiàn)決策支持。常用的離散選擇模型有隨機效用模型及其派生模型。隨機效用模型建立在一系列假設基礎之上：①決策者面臨的是一組離散的相互獨立的選擇——選或不選某個選項；②決策者決策原那么是效用最大化；③決策者選擇某個選項可能性表征為概率；④每個決策的效用可以分為兩局部，即可度量效用和隨機效用，前者可基于所選的指標評價得出，后者指的是對評價結(jié)果其擾動作用的未知因素［41］。還可以加入不同的權(quán)重實現(xiàn)模型的變化。邏輯模型是基于隨機效用的假設實現(xiàn)對隨機效用模型的派生。邏輯模型包括多項邏輯模型和嵌套邏輯模型。McFadden邏輯模型認為決策者選擇k的概率決定于可選項的特征和決策者自身的特征［42］。McFadden［38］將Weibull分布函數(shù)應用于隨機效用模型，派生出的邏輯模型目前被廣泛使用，該模型認為決策者在決策前會評估每一個選項，而實際上，決策者由于信息掌握的不完整性，難以做到對城市眾多項選擇擇逐一權(quán)衡，而只是對某個子集進行評估分析。此外，從結(jié)構(gòu)上來說，Logit模型不考慮選項之間的關(guān)聯(lián)性。而實際上，各個空間選項往往相互關(guān)聯(lián)。基于上述考慮，出現(xiàn)了嵌套邏輯模型(Nestedlogitmodels),這里不予詳述。地租理論(Bid-renttheory)LUTI模型另一重要模擬技術(shù)是地租理論。地租理論由Alonso［43］系統(tǒng)提出，與杜能［44］的農(nóng)業(yè)區(qū)位理論相似。地租理論基于一系列假設解釋了城市活動的空間分布。地租理論核心思想是各個區(qū)位的地租決定于其質(zhì)量、利潤、效用，而這些因素通常決定于該區(qū)位到城市中心距離。盡管該理論在城市模擬中得到了廣泛的應用，其理論基礎有限。其效用函數(shù)通常難以實現(xiàn)，其效用函數(shù)強調(diào)經(jīng)濟因素(交通費用)，而實際中有很多非經(jīng)濟因素在起作用，如空氣質(zhì)量、平安性、舒適度等［3力。作為地租理論的變種，特征價格模型(hedonicpricemodel)進一步將房價分解為多個局部(如土地質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、臥室數(shù)量、環(huán)境等)，但獲取詳細的價格數(shù)據(jù)尤其是多年的數(shù)據(jù)比較困難。LUTI理論和應用存在的缺乏理論層面城市空間演化過程模擬涉及諸多領(lǐng)域，是一項系統(tǒng)性的、復雜的任務，LUTI模型為之而產(chǎn)生，目前仍被認為是城市長期規(guī)劃最為有效的輔助工具。然而，相比近年城市的開展速度，LUTI理論開展較為滯后，源自目前模型的開展更多的聚焦于需要面對的現(xiàn)實問題［35］,而不是理論所描述的城市土地利用與交通的作用關(guān)系。首先，在LUTI賴以實現(xiàn)的假設或理論基礎產(chǎn)生的時代較早（20世紀60年代），那時的城市與目前城市有很大的不同。其關(guān)注的主要是空間相互作用，將區(qū)位作為城市土地利用、交通開展的主要動力。但除了區(qū)位，同樣存在其他諸多重要影響因素。其次，目前LUTI模型主要采用的是聚合方式分析城市空間相互作用，而對城市的個體之間的相互作用缺乏關(guān)注。缺乏從微觀個體到宏觀現(xiàn)象的多層次模擬［1］。再那么，目前LUTI模型通常是靜態(tài)或是準動態(tài)，即模型會收斂于平衡狀態(tài)，而城市的開展通常被視為動態(tài)變化過程，各個因素不斷變化，永遠不會到達平衡狀態(tài)，因此如何實現(xiàn)二者的進一步契合有待探索。就該問題而言，筆者認為利用該模型做短期預測誤差較大，而進行長時間段的預測，其結(jié)果更具參考意義，因為城市空間雖然達不到某個平衡狀態(tài)，但應趨于某種可能的平衡狀態(tài)。源于上述理論上的缺乏，目前模型的應用仍然限于回答一些傳統(tǒng)問題，如土地利用規(guī)劃或房地產(chǎn)開發(fā)會對土地利用系統(tǒng)和交通帶來怎樣的影響，交通變化如何影響城市社會經(jīng)濟活動空間分布。應用層面就LUT1案例應用而言，主要缺乏有：①空間尺度較大，不利于模擬社會經(jīng)濟活動行為，在模擬社區(qū)尺度的空間政策效果方面顯得乏力。一方面源于該模型對數(shù)據(jù)要求較高，小粒度的數(shù)據(jù)獲取難度較大，另一方面，更小尺度的研究將使得模型的運算量大幅增加；②交通模型主要采用的是傳統(tǒng)的四階段法思想，該思想在實驗空間政策對人類行為的影響方面難以勝任［1］；③現(xiàn)有案例對環(huán)境質(zhì)量評估模型的集成較為薄弱，環(huán)境質(zhì)量評價涉及空氣質(zhì)量、交通噪音、土地使用和生物環(huán)境，進而言之，對可持續(xù)發(fā)展模擬分析的集成未予關(guān)注；④目前的LUTI模型多依賴于效用或利益最大化的思想模擬城市開展，即側(cè)重經(jīng)濟學規(guī)律，而對目前城市空間呈現(xiàn)分形或極化的社會現(xiàn)象缺乏關(guān)注，對空間分異現(xiàn)象缺乏描述；⑤LUTI模型的研究和應用主要存在于興旺國家，而處于城市化過程的開展中國家（如中國）鮮有應用。目前對何種模型的輸出結(jié)果更好、更可靠還沒有共識。本質(zhì)上，LUTI模型用于描述城市社會經(jīng)濟活動區(qū)位分布與交通的相互作用關(guān)系，因此，筆者認為模型的可靠性應從這一本質(zhì)結(jié)構(gòu)出發(fā)予以評價。LUTI模型開展展望本質(zhì)上LUTI理論闡述的是城市土地利用與交通相互作用關(guān)系，就目前模型的開展過程來看，從其誕生至今理論框架并未得到實質(zhì)性的改進。LUTI模型的開展期待從理論、方法及應用等各方面進一步突破。模型有待向更為微觀層面拓展。筆者認為目前模型的實現(xiàn)多是自上而下的實施方式，而城市活動實際由各個微觀個體組成，個體自發(fā)無序的運動表現(xiàn)出有規(guī)律的宏觀現(xiàn)象，因此如何自下而上的從個體出發(fā)，在模擬個體行為的基礎上表現(xiàn)城市開展規(guī)律有待突破。目前基于Agent技術(shù)的模擬方式更利于微觀層面模擬。Agent技術(shù)通常與元胞自動機（CA）聯(lián)合使用，研究逐漸由物理土地利用模擬轉(zhuǎn)向?qū)Τ鞘型恋乩门c交通作用關(guān)系的關(guān)注，這樣，基于Agent的CA模型與LUTI模型實際上逐漸趨同。目前計算機技術(shù)的飛速開展為高分辨率模擬提供了有利運算條件，條件具備，期待理論突破。LUTI側(cè)重城市內(nèi)部空間的變化，與宏觀問題缺乏關(guān)聯(lián)。第一，難以評價空間政策給城市宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)帶來的影響。城市的各方面開展必然受區(qū)域宏觀經(jīng)濟所影響，因此，如何實現(xiàn)與區(qū)域宏觀經(jīng)濟的銜接有待深化。這也有助于該模型進一步在開展中國家推廣應用。其次，目前模型對于空間公平性和社會群體的空間聚集、排斥性以及由此產(chǎn)生的社會問題研究顯得薄弱。城市空間結(jié)構(gòu)將決定其空間公平性，如教育公平、醫(yī)療公平、環(huán)境等各方面的公平性，將社會經(jīng)濟活動的空間分布與公平性評價相結(jié)合，進一步做理論擴展具有重要的現(xiàn)實意義。另外，可持續(xù)開展成為又一關(guān)注點的背景下，如何進一步集成可持續(xù)開展模擬分析功能是LUTI模型開展面臨的新的任務，因此應用層面需加強環(huán)境乃至生態(tài)問題評估。操作層面而言，現(xiàn)存的LUTI模型應用較為復雜，對用戶的專業(yè)知識和計算機知識都提出了很高的要求。為便于模型的普及應用，模型的開發(fā)需考慮通用性、可操作性、數(shù)據(jù)需求、模型的校驗、穩(wěn)定性等問題。過于復雜的模型不易操作，同時帶來校驗、穩(wěn)定性方面問題以及數(shù)據(jù)整理的麻煩，因此，構(gòu)建LUTI模型既要考慮理論、方法，還需要在模型的功能和可操作性間找到平衡點。另外，目前GIS等可視化技術(shù)迅速開展，將LUTI模型加以可視化技術(shù)，可方便更多的用戶參與到城市模擬當中。就LUTI模型在中國的拓展應用而言，目前城鎮(zhèn)化背景下中國城市發(fā)展期待科學合理的土地利用、交通一體化政策。將LUTI理論引入中國，開展城市土地利用、交通集成模擬研究，輔助決策是學者們須面對的課題。就自然結(jié)構(gòu)而言，LUTI模型闡述的是城市土地利用與交通相互作用這一本質(zhì)，從該層面來說LUTI理論在中國城市的應用不存在特殊性。所不同的是，對于不同的城市，模型除了功能選擇上不同以外，其參數(shù)設置和校準會存在差異。但國外模型的核心代碼和模型內(nèi)核的具體實現(xiàn)一般難以獲取。中國學者可發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，在借鑒國外經(jīng)驗的同時，直面其開展所面臨的挑戰(zhàn)，以推進LUTI理論開展。開展LUTI模型應用研究也將進一步豐富和開展國內(nèi)城市研究的理論與方法。展。應用中面臨的諸多問題要求LUTI模型理論上的進一步突破。將LUTI的工作原理植入城市研究的背景中，旨在讓讀者對LUTI模型原理、結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)技術(shù)及面臨的問題有深入了解，推進LUTI模型在中國應用與開展。OverviewofUrbanLand-use/TransportInteractionModel:Origin,TechniquesandFuture關(guān)鍵詞：政策檢驗/土地利用一交通相互作用模型/模型模擬/城市空間/城市規(guī)劃/城市活動期刊名稱：《地理》復印期號：20印年04期中國目前正經(jīng)歷著城市化轉(zhuǎn)型時期。以人為本的新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃將對城鎮(zhèn)社會經(jīng)濟的開展與演變產(chǎn)生巨大的影響。為確保城市化健康合理的發(fā)展，期待科學合理的城市空間政策。為此，開展政策實驗、輔助城市空間決策極具現(xiàn)實意義。目前用于輔助城市空間決策的常用方法有：①通過問卷、訪談的方式獲知政策實施后人們行為，包括區(qū)位選擇、出行方式（口頭表述傾向性），如開展土地開發(fā)或交通收費；②通過觀察和分析人們的行為，推斷當某些因素發(fā)生變化時人們可能的舉動，即經(jīng)驗主義；③利用數(shù)學模型模擬人們的決策行為［1］。前兩種方法是在條件下發(fā)揮作用，不適用于預測新的未經(jīng)檢驗的政策效果，除此之外，現(xiàn)實中往往是多個影響因子同時變化，很難弄清楚人們的日常行為之原因。數(shù)學建模也是建立在觀察或調(diào)研基礎上，不同的是其根據(jù)觀測或調(diào)查數(shù)據(jù)得出了定量的結(jié)論，而且用數(shù)學表征的人類行為可以進一步擴展到未知的條件下。另外，利用數(shù)學模型，可以保持其他因子不變分析某一單獨的因子，這是其他的憑經(jīng)驗的分析方法無法比較的。土地利用一交通相互作用模型(Land-use/TransportInteractionModel,LUTI)是常用的數(shù)學模型，該模型甚至被認為是模擬城市空間發(fā)展過程唯一可用模型［2］,在國外被廣泛地應用于城市空間演化及可持續(xù)性模擬評估，為輔助空間決策提供了有力的工具［3~6］,主要用于回答如下傳統(tǒng)問題：土地利用政策如何影響城市社會經(jīng)濟活動分布和交通開展；交通政策(包括交通基礎設施和交通本錢等方面)如何影響城市社會經(jīng)濟活動的空間分布［7,8］。LUTI模型在國外輔助決策中早已得到廣泛的應用。例如，1980年代，英國的交通部開發(fā)了LASER(LondonandSouthEastRegion)模型［9,10］,用于模擬輸出英國倫敦及其東南地區(qū)未來多個年份的人口與工作崗位的空間分布以及不同交通模式、目的、線路的交通流，在此基礎上可進行城市開展的可持續(xù)性評估。LASER模型目前為該地區(qū)的空間開展規(guī)劃起到了良好的支撐作用［5］。為了幫助英國政府制定合理的城市空間戰(zhàn)略、阻止城市蔓延，Echenique等利用LUTI模型以英國泰茵、劍橋、倫敦為案例，模擬評估了不同開展戰(zhàn)略的可持續(xù)性，得出城市形態(tài)并非決定因素［5,6］,緊湊型城市形態(tài)并非更具可持續(xù)性。除此之外，美國、澳大利亞、荷蘭、德國、瑞典等多個國家均有LUTI模型應用案例［1,3］,這里不予逐一列舉。目前LUTI模型在中國的應用研究還較為薄弱。國內(nèi)關(guān)于城市空間演化模擬、輔助決策方面已進行了不少的研究，學者們從不同的側(cè)面對城市空間展開了大量的探討，涉及城市產(chǎn)業(yè)空間［11,12］、居住與通勤［13-1刀、土地利用變化與城市增長［14,18,19］、交通和城市形態(tài)［20］等諸多方面，取得了豐碩的成果。但研究側(cè)重微觀層面，相對分散、欠缺整合［21,8］,城市土地利用一交通一體化模擬分析研究較為薄弱，LUTI理論尚缺乏深入全面的探索應用。楊吾揚、王緝憲、周素紅等通過對國外土地利用模型的回顧介紹了Lowry模型的概念與思想［22-24］。梁進社等［25］基于Lowry模型框架對北京城市擴展進行分析，得出北京城市開展確實表現(xiàn)出了Lowry模型所考慮的因素。周彬?qū)W等［26］借用Lowry模型關(guān)于經(jīng)濟部門分類的概念框架研究城市空間結(jié)構(gòu)，其研究思路是在探討城市各要素之間（交通、區(qū)位、土地利用）的作用關(guān)系基礎上，利用數(shù)據(jù)計算未知要素的空間分布狀況，對Lowry理論的概念有了初步應用。牛方曲等［7,8］對LUTI模型的原理、應用和開展現(xiàn)狀進行了回顧，并提出了構(gòu)建LUTI模型的概念框架，對LUTI模型原理和實現(xiàn)方法有了實質(zhì)性的揭示。總之，國內(nèi)對LUTI模型的研究有了初步認識和探索，尚缺乏綜合全面的開發(fā)應用。LUTI模型涉及土地利用模型、交通模型、人口模型、空間經(jīng)濟學以及計算機知識等多個領(lǐng)域，復雜的模型結(jié)構(gòu)和較高的數(shù)據(jù)要求也是導致該模型推廣緩慢的重要原因。為實現(xiàn)該模型在中國的拓展應用亟需回答的問題涉及：什么是LUTI模型？其結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法是什么？目前應用存在的問題其未來開展趨勢是什么？為回答上述問題，本文回顧了LUTI模型的理論起源及演化過程、常用技術(shù)，在此基礎上探討了其存在的缺乏和開展趨勢，希望能為其在中國的應用研究奠定基礎，并為模型的進一步開展提供參考。LUTI模型概念、機理及演化LUTI模型概念（機理）及一般架構(gòu)LUTI模型是計算機模型，旨在利用計算機的遞歸算法模擬城市空間無限開展的過程。"土地利用一交通相互作用"一詞中"土地利用"并非指通常意義上的物理土地利用，而是指需要占用空間（場所）的社會經(jīng)濟活動，這些場所通常為人們居住和工作的地方；相關(guān)研究對"土地利用"數(shù)量的關(guān)注側(cè)重的是室內(nèi)空間面積。也有土地利用模型所關(guān)注的是嚴格意義上的物理土地利用[27],但這些模型不被稱作"土地利用一交通相互作用模型"[28],因此不在本文的討論范圍。LUTI關(guān)注的城市社會經(jīng)濟活動一般分為兩大類：家庭和公司（包括各種就業(yè)單位）。這些經(jīng)濟活動需要使用"室內(nèi)空間”和交通設施，而交通反過來可以影響社會經(jīng)濟活動的區(qū)位。城市空間演化過程是土地利用系統(tǒng)和交通系統(tǒng)不斷的相互作用過程[29]O現(xiàn)有LUTI模型具有相似的架構(gòu)，通常包括交通模型和土地利用模型兩大組成局部。其中交通模型根據(jù)城市活動空間分布及交通路網(wǎng)評價城市交通可達性，而土地利用模型根據(jù)交通可達性和其他各影響因素預測城市空間開展趨勢。城市開展過程中社會經(jīng)濟活動空間分布在交通的作用下發(fā)生改變后，必然改變城市各區(qū)位的房租、交通可達性等因素，進而導致社會經(jīng)活動空間分布隨之發(fā)生變化，進而再次導致房租等因素的改變，如此不斷相互作用，直至平衡（或到達某種狀態(tài)），圖1給出了一般性的結(jié)構(gòu)框架，包含著遞歸算法。其中交通模型和土地利用模型（區(qū)位模型）在不同的案例中，其具體實現(xiàn)細節(jié)有較大差異，也導致LUTI模型在功能結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)技術(shù)上的差異。LUTI起源及演化1950年代，美國學者首先對城市交通與空間開展的相互關(guān)系進行了系統(tǒng)的研究。Hansen[30]研究認為，交通條件更好的位置擁有更好的發(fā)展機會、更高的密度；城市交通與社會經(jīng)濟活動區(qū)位相互影響，交通和土地利用規(guī)劃決策應相互配合、協(xié)調(diào)處理。該思想風行美國規(guī)劃界，奠定了LUTI理論框架。其包含的城市土地利用、交通相互作用關(guān)系可以歸納如下為：城市土地利用空間分布（如居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)等）決定了人類活動的區(qū)位（居住、工作、購物等）的空間別離，需通過交通相互作用，而交通便捷度（可達性）決定了活動的區(qū)位選擇，并反過來導致土地利用系統(tǒng)的變化，如此循環(huán)。隨之，I960年代初定量模擬在城市規(guī)劃領(lǐng)域得到了空前的關(guān)注。為了實現(xiàn)城市定量模擬、輔助決策，研究人員大量采用其他學科的模擬分析方法，城市模型、模擬技術(shù)得到了飛速開展。1964年，Lowry基于LUTI理論首次嘗試采用計算機技術(shù)建立城市模型，稱作Lowry模型[29,31],該模型成為LUTI模型開展的里程碑。Lowry模型將城市空間看作是由交通網(wǎng)絡與土地利用組成，并將社會經(jīng)濟活動分為家庭、基礎生產(chǎn)部門、服務部門三大類。給定基礎部門的區(qū)位，輸出居民點、服務部門的空間分布。Lowry模型包含居住區(qū)位模型和服務業(yè)區(qū)位模型，模型相互嵌套。Lowry模型是靜態(tài)模型，描述的是城市某一時刻的開展趨勢；采用的是位移距離表征區(qū)位間的交通狀況；基于市場規(guī)律評價地塊吸引力。上述幾方面成為之后學者擴展的主要關(guān)注點。之后學者們對Lowry模型進行了大量的擴展應用，近年來歐美國家城市規(guī)劃常用到的模型大多建立在Lowry模型的理論框架之上。目前對于LUTI模型的分類業(yè)界還沒有統(tǒng)一的認識和標準。為便于對LUTI模型的認識和理解，學者們從不同的角度對LUTI模型進行了分類，并對其開展脈絡進行了分析。Miller等［32］依據(jù)交通模型的開展過程將交通模型分為4類：①單一模式交通模型（T1）,只模擬汽車出行；②多模式公共交通模型（T2）;③基于邏輯模型的交通模型（T3）,可模擬不同時間段的交通流；④基于經(jīng)濟活動的微觀交通流模型（T4）。依據(jù)土地利用模型的開展過程將其分為5類：①無土地利用模型階段（L1）;②依據(jù)職業(yè)性質(zhì)確定經(jīng)濟活動的區(qū)位（L2）；③非市場的土地分配模型（L3）;④基于市場價格的土地分配模型（L4）;⑤基于市場的經(jīng)濟模型（L5）。Miller將上述土地利用模型和交通模型開展過程組成為矩陣［32］。之后Wegener⑴又增加了一個土地利用模型（L6）,將其與Miller的分類進行組合，形成新的矩陣如下頁圖2所示。矩陣描述了LUTI模型的開展過程，其中每一個單元格代表了一類土地利用模型和一類交通模型的組合。箭頭方向是LUTI模型功能逐漸增強。除此之外較為熟知的分類方法有：①根據(jù)模型變量的作用關(guān)系分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型［7,33］;②Pierluigi等學者［34］從模型的開展過程和實現(xiàn)方法將LUTI模型分為3代5類：第一代模型出現(xiàn)于20世紀60~7。年代，包括空間相互作用模型、數(shù)學規(guī)劃模型、投入產(chǎn)出模型；第二代模型為20世紀70~90年代出現(xiàn)的隨