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自1970年代末以来,我国进入了由计划经济向市场经济的转型阶段。伴随着近三十年的经济持续高速增长,工业化与城市化使我国城市形态和空间结构发生了翻天覆地的变化。在城市面貌日新月异的同时,城市问题不断出现,尤其是城市交通拥堵问题日益成为大城市的顽疾,严重地制约着城市可持续发展。传统城市规划手段面对复杂的快速变化的城市空间和不断出现的城市问题显得力不从心,迫切需要发展城市规划新理念、新方法和新技术。面对当代城市内部空间问题,人文地理学开始引入空间可达性概念来分析城市交通系统对城市各种功能空间的影响和相互作用。城市规划学科也更加关注城市交通与土地利用的关系分析。然而,由于分析手段的缺乏,现有研究的理论与方法成果还不足以真正解决实际问题。根植于数字地图制图学和数量地理学的GIS技术的迅猛发展,为解决城市与区域复杂的空间问题提供了有力的手段。在国际上,城市规划领域于1990年代初不失时机地引入该技术,并结合规划分析模式,发展了一种以GIS功能模块为基础的集成分析工具用来支持规划决策,并将其称为规划支持系统(PSS,Planning Support System)。国际规划界的十余年实践向人们展现了其强有力的规划决策分析能力和良好的发展前景。时至今日,国内规划界才刚刚意识到PSS的重要性,适用于解决中国城市规划难题的PSS正期待着应运而生。鉴于上述认识,本文以有可能孕育着人文地理与城市规划两个学科前沿理论与方法突破的空间可达性测度模型创新为切入点,以作为我国环境保护国策重要内容之一的“优先发展公共交通”战略为解决城市问题的抓手,以南京市区为研究实证对象,进行一种能全覆盖城市内部空间的可达性测度模型及应用该分析模型的城市规划支持系统的创造性开发与应用研究。本文整体上分为四个部分:
第一部分:论文选题背景、研究意义和研究框架以及国内外研究综述。包括第一章和第二章的内容。通过对国内外主要的空间可达性概念和内涵发展、空间可达性分析在城市规划中的应用、规划支持系统相关研究进展的综述,从地理学的视角阐述了可达性的概念及其对城市空间研究的重要意义,总结归纳了规划支持系统的一般框架、功能和应用方式。综述表明:城市空间可达性测度是分析城市交通对城市公共服务时效性的有力工具,进一步可运用于城市功能区的规划布局和空间优化;通过规划支持系统的研发可以实现极具复杂性的城市空间可达性定量分析。
第二部分:空间可达性定量测度与计算方法研究。主要是第三章的内容。通过对现有的空间可达性定量测度方法和计算模型研究发现:常用的基于GIS交通网络的可达性计算模型在城市内部尤其是主要依赖公共交通系统的城市内部进行分析时,存在一定缺陷;基于栅格加权距离计算的空间可达性模型也存在固有的缺陷。通过对现有方法进行集成创新,发展了一种矢量/栅格集成的可达性测度分析模型,通过集成式软件开发,设计出了适用于城市内部、以公共交通为主导的城市空间可达性计算功能模块。
第三部分:规划支持系统构建实证研究。为第四章内容。以南京市区作为实证对象,在分析南京市区居住、出行及其空间承载系统特征和问题基础上,构建了规划支持系统概念框架:进而,以城市道路交通系统、公共交通系统及土地利用数据为基础,辅以重要公共服务设施和城市生态绿地的空间信息,设计了能适应城市内部复杂交通环境的空间可达性测度体系,以定量测度、空间可视化及多情景规划决策分析为系统目标,创建了基于上述方法技术体系的南京市公共设施规划支持系统原型系统;系统实现了以方便友好的图形化交互界面操作,通过输入公共交通系统网络和土地利用数据,自动完成批量定量计算每个居住用地地块的可达范围面积值(At)、可达服务面积值(As)与可达服务机会量值(Ap),并将结果进行统计和可视化等应用功能。
第四部分:规划支持系统应用实证研究。主要为第五章内容。首先,应用所构建的原型系统,进行了南京市区空间可达性分布特征和多情景规划对比的分析;其次,研究了如何通过交通系统的优化、城市内部空间格局的改善来达到提升城市居民在一定可达性范围内享受到的城市服务数量和质量的途径;进而,选择了南京河西龙江地区作为试验区,对现状与BRT和TOD思想指导下的理想规划情景进行了可达性定量测度,并对结果进行对比分析;最后,对南京市城市内部空间结构发展提出建议。
研究结果表明:①空间可达性定量测度是研究城市要素间相互关系的关键技术之一。通过空间可达性测度,能够在一定空间范围内,在考虑实际交通方式的基础上,测度某一个空间实体与周边其它实体之间的相互影响,亦即空间关联程度;②规划支持系统可以有效支持规划决策,通过定量测度和空间可视化支持下的多情景比较,能够帮助规划人员更好地理解城市的各种特征,同时为规划提供有力的依据和决策支持;③通过公共交通系统的改善,能够极大地提升城市空间公共服务可达性,从而提升城市公共服务的水平;当城市发展到一定规模水平之后,城市发展需避免无序蔓延,调整同时土地利用与交通系统,才能均衡和有效地提升公共服务水平,促进城市公平,保障城市可持续发展。
本研究的主要创新点有:①创建了一种矢量/栅格集成的空间可达性测度模型,并在GIS平台支持下,设计了能有效地对城市内部公共交通系统条件下的城市空间可达范围算法和软件模块,从而支持可达性定量测度的实现;②建立城市内部复杂交通系统环境下可比较的可达性测度体系,并将该体系模式化,在规划支持系统概念和理论的指导下建立了原型系统,能够有效对不同方案设定下的可达性进行定量计算,在规划支持系统应用实践上进行了有益的尝试和探索;⑨通过运用上述建立的城市内部可达性分析体系及搭建的原型系统,对南京市区居住用地的公共服务可达性进行定量测度和评价,初步揭示了南京市主城区公交条件下居住可达性的“老城、东北高,沿纵横轴线高、沿江低”的空间分布特征。