謝秉磊,丁 川

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院,廣東深圳518055)

TOD下城市軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系評價

謝秉磊*,丁 川

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院,廣東深圳518055)

構(gòu)建了TOD模式下城市軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系評價指標(biāo)體系,通過修正的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)方法對城市軌道交通與沿線土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了評價與排序.將不同輸入、輸出指標(biāo)進(jìn)行均值化處理,通過分析不同指標(biāo)間的松弛變量和剩余變量,得出各個指標(biāo)對城市軌道交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的影響程度.根據(jù)DEA有效前沿面投影理論,提出DEA無效決策單元實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展時應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn),為無效決策單元的改進(jìn)提供了參考.以美國阿勒格尼為案例進(jìn)行分析,結(jié)果表明:該評價方法分析結(jié)果與實際情況一致,能夠較好地評價城市軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系.

城市交通;軌道交通;協(xié)調(diào)關(guān)系;土地利用;DEA模型;TOD模式

1 引 言

城市交通與土地利用之間存在著復(fù)雜的互動關(guān)系.一方面,城市交通改變了不同區(qū)域的可達(dá)性,進(jìn)而深刻影響其土地利用;另一方面,土地利用是城市交通產(chǎn)生的源泉,一個城市的土地利用模式及功能布局在整體上決定了該城市的交通需求總量、主要交通流向分布等[1,2].

大容量、快速且低污染的軌道交通在滿足城市交通需求的同時,也加強了中心城區(qū)的商貿(mào)、就業(yè)活動,激發(fā)了沿軌道交通線向城市外圍開發(fā)的動力.褚浩然等結(jié)合北京市的特點,從土地集約化程度、交通系統(tǒng)效率及服務(wù)水平、環(huán)境質(zhì)量等3個方面選取指標(biāo),建立了基于宏觀與中觀的評價指標(biāo)體系[3].楊勵雅等為了分析評價我國16個典型城市的交通與土地利用協(xié)調(diào)關(guān)系,提出了從宏觀角度出發(fā)的基于 TOD(Transit Oriented Development, TOD)模式的評價指標(biāo),該指標(biāo)體系未考慮交通與土地利用的互動關(guān)系,僅將其作為兩個互為輸入輸出的系統(tǒng)[4].北卡羅來納大學(xué)和Curtis針對美國大城市分散式、低密度的發(fā)展模式,建立了交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系評價指標(biāo)體系[5,6].從目前研究來看,對城市交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系評價大都集中于宏觀層面,而對城市軌道交通與沿線土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的探討則以定性分析居多.

在TOD模式下進(jìn)行土地開發(fā)時,由于在不同階段不同開發(fā)主體有著不同的訴求,很可能未嚴(yán)格按照TOD規(guī)劃方案實施,偏離了城市軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)規(guī)劃,實際上變成了與公交相關(guān)聯(lián)的城市開發(fā)(Transit Related Development,TRD).因此,在TOD模式下土地開發(fā)的不同階段,需要對城市軌道交通與沿線土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的實施效果進(jìn)行跟蹤和評價,識別出影響城市軌道交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素,并指出改進(jìn)的方向,以此作為下一階段規(guī)劃建設(shè)調(diào)整的依據(jù).

2 TOD模式下城市軌道交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的評價指標(biāo)體系

2.1 評價方法的選擇

DEA適用于多輸入、多輸出系統(tǒng)的相對有效性評價,而且該方法無須對輸入、輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理,不受指標(biāo)間計量單位不同的影響,不需要預(yù)先給定輸入輸出指標(biāo)的權(quán)重,排除了許多主觀因素.DEA法不僅可以對決策單元的有效性做出判斷,而且還可以進(jìn)一步分析DEA無效決策單元產(chǎn)生的原因,從而提出改善對策.

2.2 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

評價指標(biāo)應(yīng)能充分反映TOD模式下土地利用的特征,以確定TOD社區(qū)的土地開發(fā)是否與軌道交通系統(tǒng)相適應(yīng),是否能實現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展,避免開發(fā)不足造成軌道交通資源浪費,又防止過度開發(fā),使交通需求超過軌道交通系統(tǒng)的供給能力.在保證評價指標(biāo)多樣性的同時,應(yīng)避免軌道交通系統(tǒng)指標(biāo)或TOD社區(qū)土地利用系統(tǒng)指標(biāo)的強相關(guān)性.同時,應(yīng)確保指標(biāo)數(shù)據(jù)易獲得且能夠量化處理.

2.3 評價指標(biāo)的選取

在遵循評價指標(biāo)選取原則的基礎(chǔ)上,構(gòu)建TOD模式下城市軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系評價指標(biāo)體系,如表1所示.

表1 軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系評價指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system of coordinated relationship between urban rail transit and land-use

3 TOD模式下城市軌道交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的評價模型

3.1 考慮排序的修正DEA模型

DEA基本模型只能對決策單元的有效性做出判斷,DEA無效的決策單元可根據(jù)它們的相對效率值大小進(jìn)行排序,而DEA有效決策單元的相對效率值均為1,理想點單元法、最差單元法等可用來解決DEA有效決策單元的排序問題.本文采用理想點單元法對DEA有效決策單元進(jìn)行排序,不僅能保證對DEA有效決策單元排序的完全性,而且運算量較小,其基本思想如下[7]:

構(gòu)建一個新的決策單元DMU*作為參照,為保證它的DEA有效性,輸入輸出分別為所有DEA決策單元的輸入指標(biāo)最小值和輸出指標(biāo)最大值,將參照決策單元DMU*加入生產(chǎn)可能集,應(yīng)用線性C2R模型確定參照決策單元DMU*權(quán)系數(shù)ω和μ,即

解線性規(guī)劃獲得最優(yōu)解ω*和μ*,計算決策單元DMUj的排序效率指數(shù)

3.2 不同指標(biāo)對協(xié)調(diào)性影響程度的分析

由于輸入、輸出指標(biāo)之間的不同單位,使得不同指標(biāo)對協(xié)調(diào)性影響程度難以確定,因此應(yīng)對輸入、輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,但同時應(yīng)保證不改變原指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律,保留各指標(biāo)之間的差異程度,以免改變DEA評價的結(jié)果.均值化處理能夠滿足以上要求,如式(3)所示.式中 xij為DMUj對第i種輸入的投入量;i為第i種輸入的均值;yij為DMUj對第i種輸出的產(chǎn)出量;i為第i種輸出的均值.

將數(shù)據(jù)均值化處理之后,DEA評價結(jié)果中不同指標(biāo)之間的松弛變量s-和剩余變量s+具有了可比性,松弛變量s-表示輸入指標(biāo)沒有被充分利用的量,剩余變量s+表示輸出指標(biāo)中與DEA有效時存在的不足量,通過比較不同輸入指標(biāo)的松弛變量以及輸出指標(biāo)的剩余變量,可得出不同輸入、輸出指標(biāo)對協(xié)調(diào)性的影響程度.

張仲平心里暗笑，敢情人家把你當(dāng)司機了，他不想搭理她，用手示意曾真不要說話，然后假裝打著電話：“好好……那不行，行……好好。行，那不行。不是，我的意思是說……好好好，你說你說你先說……”

3.3 DEA無效單元的改進(jìn)

具有非阿基米德無窮小量ε的C2R模型中,λj使各個有效點連接起來形成了有效前沿面;非零的s+和s-使有效前沿面可以沿水平和垂直方向延伸,形成包絡(luò)面.若s0i-＞0,則表示第i指標(biāo)沒有被充分利用的量為s0i-;若s0r+＞0,則表示第r種產(chǎn)出指標(biāo)與最大產(chǎn)出值尚有不足量為s0r+.

根據(jù)DEA投影原理可得出:

式中 s0r+、s0i-和 θ0是最優(yōu)解,則 (x^ij0,y^ij0)為DMUj0對應(yīng)的(x0,y0)在DEA的相對有效面上的投影,它是DEA有效的.通過此過程可確定出軌道交通與TOD社區(qū)土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展時不同指標(biāo)的具體數(shù)值,這為改進(jìn)DEA無效的決策單元提供了參考,為進(jìn)一步的規(guī)劃建設(shè)調(diào)整制定政策提供了理論依據(jù).

4 案例分析

TOD模式在我國引起廣泛的關(guān)注,但軌道交通系統(tǒng)與TOD社區(qū)土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的相關(guān)數(shù)據(jù)較難獲取.2003年,美國賓夕法尼亞州阿勒格尼縣確定沿West Busway軌道線進(jìn)行節(jié)點式TOD模式開發(fā),相關(guān)數(shù)據(jù)較為完整.因此本文選取 West Busway沿線 5個 TOD 社區(qū) (Carnegie、Bell、Idlewood、Crafton、Ingram)為決策單元,相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示,對TOD模式下軌道交通與土地利用的協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行評價.

表2 原始調(diào)查數(shù)據(jù)Table 2 Original survey data

4.1 指標(biāo)數(shù)據(jù)檢驗

界定相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.7即為強相關(guān),軌道交通與TOD社區(qū)土地利用的指標(biāo)間最大相關(guān)系數(shù)小于0.7,不屬于強相關(guān),因此滿足指標(biāo)選取的要求,無需重新選擇指標(biāo)或修正模型[8].DEA法以相對效率評價為基礎(chǔ),輸入越小,輸出越大,其相對效率越高.因此,輸入指標(biāo)應(yīng)為逆向指標(biāo),即越小越好的指標(biāo);輸出指標(biāo)應(yīng)為正向指標(biāo),即越大越好的指標(biāo).當(dāng)軌道交通系統(tǒng)為輸入時,公交站點運能利用率和公交出行分擔(dān)率為正向指標(biāo),因此需對其進(jìn)行逆向化處理,取公交站點運能利用率和公交出行分擔(dān)率的倒數(shù),以此作為DEA模型輸入指標(biāo),TOD社區(qū)土地利用系統(tǒng)指標(biāo)均為正向指標(biāo),可直接作為DEA模型輸出.

選取具有非阿基米德無窮小量ε的C2R模型,取ε=10-10.將軌道交通作為輸入,TOD社區(qū)土地利用作為輸出,在選定的指標(biāo)體系下運用MATLAB編程求解出相對于軌道交通與TOD社區(qū)土地利用的協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù),DEA評價結(jié)果如表3所示.

表3 DEA評價結(jié)果Table 3 Evaluate results with DEA model

由表3可看出,DMU2和DMU3均為DEA有效決策單元,協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)θ均為1,為了對這兩個社區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行排序,需增加一個新的決策單元DMU*作為參照單元,決策單元DMU*的輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)分別為

應(yīng)用考慮排序的修正DEA模型,軌道交通與5個TOD社區(qū)土地利用的協(xié)調(diào)發(fā)展水平排序結(jié)果如表4所示.

表4 TOD社區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)排序Table 4 Rank of coordinated growth index of TOD communities

由DEA評價結(jié)果可看出,5個TOD社區(qū)軌道交通與土地利用的平均協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)θ=0.916 8,整體協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r較好,但相對來說較偏遠(yuǎn)的Crafton和 Ingram兩個 TOD社區(qū)協(xié)調(diào)程度有待提高.

4.3 DEA無效決策單元的改進(jìn)

根據(jù)DEA投影原理,計算出DEA無效決策單元在相對有效面上的投影值,即TOD社區(qū)軌道交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展時應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)值,如表5所示.

表5 DEA無效決策單元的有效前沿面投影值與現(xiàn)狀值比較Table 5 Projection values of effective froutier and status values of DEA invalid DMU

在表5中,各指標(biāo)如達(dá)到DEA投影值的要求,則各決策單元均為DEA有效,即城市軌道交通與沿線TOD社區(qū)土地利用達(dá)到了協(xié)調(diào)發(fā)展,這可為城市軌道交通與沿線TOD社區(qū)土地利用的進(jìn)一步發(fā)展提供參考.

5 研究結(jié)論

本文構(gòu)建了TOD模式下城市軌道交通與沿線土地利用協(xié)調(diào)關(guān)系評價指標(biāo)體系,運用修正的DEA模型對城市軌道交通與沿線土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平作出了評價,將不同輸入、輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)均值化處理,通過分析不同指標(biāo)間的松弛變量和剩余變量,得出了不同指標(biāo)對協(xié)調(diào)性的影響程度.利用DEA投影原理,提出了DEA無效決策單元達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展時的指標(biāo)值,為我國現(xiàn)階段城市軌道交通建設(shè)及沿線土地利用開發(fā)的協(xié)調(diào)關(guān)系評價提供了理論與方法基礎(chǔ).

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An Evaluation on Coordinated Relationship between Urban Rail Transit and Land-use under TOD Mode

XIE Bing-lei,DING Chuan
(Shenzhen Graduate School,Harbin Institute of Technology,Shenzhen 518055,Guangdong,China)

This paper establishes an evaluation index system of coordinated relationship between urban rail transit and land-use under TOD mode.The evaluation results and rank are generated by the improved DEA model.Different input/output indexes are standardized through further analysis of different indexes'slack variables and surplus variables.The influencing degrees of different index factors to the coordinated relationship are examined.The improved directions of DEA invalid decision making units(DMU)are also analyzed through the DEA projection theory,which provides an improved reference to the invalid DMU.A case of Allegheny country in U.S.is conducted to verify the evaluation method,and the results show that the evaluations mach well with the real situations.It is an effective way to evaluate the coordinated relationship between urban rail transit and land-use under TOD mode.

urban traftic;rail transit;coordinated relationship;land-use;DEA model;TOD mode

U491.1

A

1009-6744(2013)02-009-05

U491.1

A

2012-09-21

2012-11-20錄用日期:2012-12-07

國家自然科學(xué)基金資助項目(71173061,70903018);北京大學(xué)——林肯研究院城市發(fā)展與土地政策研究中心,論文獎學(xué)金資助項目(DS20120901).

謝秉磊(1975-),男,陜西鳳縣人,博士,副教授.

*通訊作者:xiebinglei@126.com.