城市交通出行行為研究構架

1、城市交通出行行為研究構架摘要：梳理城市交通工程及規(guī)劃、城市地理學和城市規(guī)劃學以及行為地理學和時間地理學等學科關于城市交通出行行為的研究方法及趨勢，闡述活動分析法成為城市交通出行行為研究方法之前沿的原因。從相關理論方法和實證研究這兩方面，對活動分析法進展全面介紹與評述，提出基于活動分析法的城市交通出行行為研究框架。關鍵詞： 交通;出行行為;活動分析法引言城市功能空間的高效率發(fā)揮，在很大程度上依賴于有序、通暢和快捷的城市交通?？梢哉f城市交通是一個城市的活力所在。西方城市交通研究和交通問題的解決，經歷了從僅僅關注城市交通網絡設施布局優(yōu)化，到以交通流作為出發(fā)點，再到深化討論產生交通流現象的出行行為機制

2、的開展等過程，已經擺脫了工程觀念的束縛，成為包含技術條件的支持(交通運輸)、城市社會活動的組織(布局構造)、城市居民的日常活動(城市社會活動)、空間質量(城市景觀)以及城市決策者的管理措施(城市政策)等的綜合領域。相比之下，在過去的20 年里，我國城市機動性的改善主要是通過超常規(guī)和高強度的投入，側重于物質環(huán)境的建立，而對于交通產生的根本問題出行行為的研究那么剛剛起步。隨著交通問題的日益突出以及大城市出行調查的開展，交通出行行為的研究受到不同學科和領域的關注。除了對出行行為的產活力制進展初步討論外，也有學者對交通出行行為與城市土地利用的關系進展了研究。值得注意的是，相關領域開始出現了與活動相關的

3、出行行為研究。雖然這些研究并沒有明確把活動分析法作為其主要理論和方法，但卻把出行行為與活動聯絡了起來。這些研究涉及通勤、購物和休閑等活動中的出行行為及其與城市空間構造的關系。柴彥威等基于活動日志調查，利用時間地理學方法把城市交通出行整合在挪動-活動系統(tǒng)中，分析城市居民時間利用、活動與出行的時空間特征;周素紅等利用GIS 技術對通勤行為進展了空間模擬。盡管上述研究僅集中于活動出行行為本身的考慮，但與其他方面如土地利用構造、城市空間構造和相關政策變化等方面的互動研究很少涉及，同時也缺乏對出行行為決策機制的深化討論。在此背景下，本文通過梳理不同學科對居民出行行為的研究，說明將基于活動分析法的研究視角

4、納入到交通出行研究中的必要性及重要性，并從理論方法和實證研究兩方面全面介紹與評述活動分析法的研究進展，提出基于活動分析法的城市交通出行行為研究框架，為我國城市規(guī)劃及城市交通規(guī)劃等提供相關的理論支撐和理論根底。一、不同學科的交通出行行為研究1.1 城市交通工程學和交通規(guī)劃但該方法一直受到廣泛的批評，其中最多的批評是，它沒有考慮到出行行為的內容，只是關注流的大小和方向，而不是流形成的機制;因此，預測的結果往往不盡準確，而且當城市開展到一定的階段，交通問題的解決不再依靠長期的交通供給建立而轉向短期的交通管理的時候，該方法的作用便大為減弱。20 世紀70、80 年代出現了從微觀層面上關注個體決策和選擇

5、過程的非匯總方法，開始從微觀機制上研究出行方式、出發(fā)時間以及交通工具類型的選擇，但這種方法仍然基于效用最大化原理，局限在就出行看出行之中，并沒有建立起一個相應的概念性框架來說明人們終究為何出行，以及終究怎樣決策和怎樣安排出行。在更宏觀的城市研究領域，城市規(guī)劃和城市地理學是把交通出行行為作為一個研究城市的重要視角，通過交通出行討論城市形成開展、組合分布和空間構造變化的規(guī)律，從而為城市功能空間的合理布局以及城市開展與建立提供根據。其中，城市規(guī)劃更側重于討論城市建成環(huán)境與出行行為之間的關系，這里的建成環(huán)境包括密度和強度、土地利用混合度、道路連接性、街道的三維空間、地方的吸引力以及空間構造;而城市地理

6、學中的研究那么側重于城市的經濟性、社會人口學以及活動的空間構造與出行行為之間的關系。由于早期城市大多處于不斷開展擴張時期，交通系統(tǒng)也處于不斷興建和完善的階段，因此，許多研究從宏觀的空間尺度和長期的時間尺度上開展，較為側重交通及交通設施建立對于城市空間形態(tài)和土地利用變化等方面的影響，而并不包含行為本身的內容。從二十世紀80 年代末期開始，由于土地利用形式過度使用和依賴機動車而帶來種種城市問題，新城市主義運動把如何通過合理規(guī)劃建成環(huán)境以減少機動車使用作為其重要的內容，研究者開始關注土地利用、城市空間構造等與出行行為的關系，從更為微觀和短期的尺度來對待城市空間對于交通出行行為的影響，以便尋找解決問題

7、的根本途徑。很多討論關注土地利用密度和土地混合程度等方面特征對于出行的次數終究是否產生影響;對于城市空間與出行的關系多局限于特定的活動空間分布對于出行的影響?？梢姡@一層面上的研究雖然跳出了宏觀交通出行的概念，但是對于個人行為的關注仍然主要停留在匯總層面，并且把居民日?；顒痈盍验_來也很難在本質上把握出行行為的機制。1.3 行為地理學和時間地理學行為地理學是在考慮環(huán)境(包括自然地理環(huán)境與社會地理環(huán)境)條件下強調人的行為的研究方法。行為地理學對于出行行為的關注更多的是出行行為本身的再現和規(guī)律討論，并且借助空間行為形式研究行為決策，討論人的行為特點及其對城市環(huán)境和規(guī)劃決策的影響。行為地理學在對于出行

8、行為的早期研究中，往往把出行看作是人們?yōu)榱隧樌M展各項活動而用時間交換空間的位移過程，從行為決策的角度進展研究，通過構建離散選擇模型對于出行行為進展描繪和預測。其中，多項分對數模型、馬爾可夫過程模型和門檻模型等是其重要的方法。由于涉及到行為機制本身，該領域的研究產生了對出行行為深化研究的重要理論和方法根底。但是，Burnett 等認為選擇行為的模型在本質上存在假設干問題，包括沒有考慮出行是派生需求、大多數僅考慮兩點之間的單目的出行，基于靜態(tài)的假設(對于特定人群只有一種安排)、缺乏長遠出行需求的考慮，以及由于經濟學和心理學的最大效用化假設而沒有真正解釋個人的行為等方面。除此之外，早期的研究太過于

9、強調個人的選擇行為而無視了宏觀背景對于出行產生的影響，無視了人的行為既是對環(huán)境感知的一種主動反響也是在各種制約下的必然結果。時間地理學的產生給行為地理學中出行行為的研究帶來了新的打破。該理論認為人的活動是由一定時空間環(huán)境條件下的一系列連續(xù)并且相關的事件所構成的，在此根底上，通過三維的時空途徑，研究各種物質及社會環(huán)境中限制人的行為的制約條件，說明途徑形成的時空間機制，以此來說明人的空間行為。Gollege 等28指出時間地理方法是研究時間、空間和人類活動的一個革命性的方法。對于出行行為來說，這種方法在研究中引入個人活動的考慮，同時把時間分配和空間選擇的概念相聯絡，同時提供了通過運用動態(tài)的地圖來描

10、繪個人在時間和空間運動的途徑的新的研究方法。1.4 基于活動分析法的出行行為研究如前述，城市交通工程學和交通規(guī)劃中往往由于缺乏討論出行行為的根本規(guī)律而無法將出行行為模型有效地應用到理論中;城市規(guī)劃和城市地理學那么太過于強調物質空間的作用只能在匯總層面上研究出行行為;行為地理學的早期研究那么走向了與之相反的一面，基于效用最大化的假設，完全從人的主觀決策來決定出行行為。隨著時間地理學的出現和活動概念的引入，使得各個領域的交通出行行為的研究都發(fā)生了重要的變化。傳統(tǒng)研究中的缺陷得以防止，出行行為與活動聯絡在一起，從而可以描繪和解釋日常的出行安排，可以搞清單目的或者多目的的出行;既考慮影響短期出行需求變

11、化的個人認知因素，也考慮與長時間范圍變化有關的其他社會需求變化、時空約束變化、主體社會經濟地位變化、技術和物質環(huán)境的變化有關的因素。正是在這種綜合框架下的出行研究才可能逼近復雜行為的本質，交通出行行為的研究最終被納入到活動分析法(Activity-based Approach)的框架之下。二、活動分析法2.1 相關概念活動分析法有2個主要的開展方向：一是通過實證研究討論活動安排與出行行為的互相關系;二是如何開展相關的理論和方法，應用這種規(guī)律來預測活動和出行，尤其強調對于日常挪動-活動形式的研究和模擬。其中，單一內容下的出行行為實證研究往往是綜合框架下日常挪動-活動形式研究的根底，而后者卻是整個

12、活動分析法的核心，不僅為單一現象的實證研究提供理論和方法支撐，同時也是活動分析法最終希望實現的研究目的系統(tǒng)研究挪動-活動行為的復雜規(guī)律，并最終應用到城市交通相關問題的解決中。2.2 理論方法研究進展2.2.1 制約模型這一類研究多以H?gerstand 的時間地理學為理論和方法根底，強調各種時空制約的重要性，強調制約下活動的方案、組織和執(zhí)行。Lenntorp指出在這種情況下出行行為的研究所要答復的核心問題是為了實現一個活動方案有哪些可能的途徑?因此這類研究中的執(zhí)行過程往往包括形式輸入、序列產生和序列檢查。隆德大學的Lenntorp32最早通過PESASP(program evaluating

13、the set of alternative samplepaths)的模型，以時間和空間中個人途徑的集束等時間地理學的根本概念為根底，對現實環(huán)境或假想環(huán)境下日?；顒尤粘痰母鞣N可能性進展模擬和評價。其中，土地利用、交通系統(tǒng)、營業(yè)時間以及工作時間變化對最后出行選擇結果產生影響。與此相似的研究還有Jones等的 CARLA(combinatorial algorithm for rescheduling lists of activities)模型，除了時間地理學中所提到的制約以外，同樣還考慮了邏輯上的規(guī)那么、個人的出行習慣方式和道路等約束。1987年通過該系統(tǒng)對荷蘭減少公共汽車效勞的結果進展了研

14、究。這類方法是把活動分析納入到出行研究中的最早嘗試。由于這類方法往往忽略了人的主觀能動性，很難討論出行行為的過程和選擇，從而很難反映個人在時空環(huán)境發(fā)生變化時的反響。但是，在判斷相關政策對出行的影響和后果時這種方法具有非常好的應用前景，特別是近年一些學者通過與GIS技術的結合研究說明，該方法的優(yōu)勢可以更好地應用到出行行為的預測中。2.2.2 最大效用模型Chapin38-39關于城市活動的相關研究，強調個人的偏好和選擇，因此，結合經濟學和心理學中的最大效用假設，開展出一類相應的方法。在活動分析法研究的早期，更多的還是基于傳統(tǒng)的MNL(multinominal logit)選擇模型預測一個活動的選

15、擇概率。Adler 等以出行鏈為根底，根據最大效用的原那么模擬家庭活動形式的選擇。這里，活動形式通過目的地的數量、特征和交通方式等變量來描繪，并受目的地屬性、挪動時間和家庭的社會經濟屬性等因素影響。另一個早期的模型為STARCHILD ，將活動決策分為出行前階段和出行后階段：前階段中個人根據其活動需求，建立活動日程;在挪動階段，根據日程中沒有預見到的一些情況以及不斷出現的新的活動需求來對原日程進展修改。其中，活動日程的效用等于活動效用與等待和挪動時間的負效用之和。Kitamura假設目的地選擇的概率不只與它自身的吸引力和可達性有關，也與目的地所在地區(qū)其他目的地的吸引力和可達性有關，并建立了結合

16、出行鏈效應的目的地選擇模型，用于預測某一特定目的地被選擇的概率。邏輯嵌套模型針對MNL 模型不能同時考慮變量的不同重要性而進展改進，二十世紀90年代以來逐漸成為最主流的方法。在第一個使用邏輯嵌套模型的研究中包括了一系列目的地選擇和活動選擇的非匯總模型，目的地的選擇與上一活動的目的地以及將要進展的活動有關;活動的選擇與上一活動的目的地等有關。Ben-Akiva 等建立了基于活動的非匯總交通需求模型系統(tǒng)?；顒雍团矂舆x擇根據活動的優(yōu)先級進展，一個活動日程被分為一個首要的出行鏈以及一些次要的出行鏈，其中包含優(yōu)先級不同的活動，而對于活動的選擇是一個綜合多因素權衡的過程。這種方法最早利用美國波士頓地區(qū)的數

17、據進展原型研究，然后在波蘭應用到了出行預測當中，是這類方法中最成功的典型。由于該方法往往過于強調個人選擇的過程，而忽略了這種選擇背后的宏觀條件。為了打破這種情況，研究者也把制約的條件納入到進展最大效用為根底的選擇行為的前提中。Kitamura 等47的PCATS(prism-constrained activity-travel simulator)系統(tǒng)，把時空棱柱、交通方式的可得性以及活動位置的認知作為3個制約條件來研究，而在選擇的過程中所需要考慮的因素包括4 個方面(活動類型、活動持續(xù)時間、活動目的地和挪動方式)。2.2.3 規(guī)那么模型規(guī)那么模型，也稱為計算過程模型(computation

18、al process models)，更多源于心理學的相關理論。該類方法認為，由于人們獲得信息和處理信息的才能有限，不可能對所有可能選擇進展權衡后作出最優(yōu)判斷。相反，人們根據與環(huán)境的互動過程和個人的經歷等來形成并不斷更新他們對于環(huán)境的信息，然后通過信息的處理形成并不是最優(yōu)、但卻是在一定規(guī)那么下最為滿足的結果。這些特定的規(guī)那么又是與個人所掌握的信息和解決方法的才能有關。通常這種規(guī)那么的使用是通過If (condition=X)Then(perform action Y)的根本形式執(zhí)行的。這種方法可以反映明晰的決策過程，以及在有限的信息條件下和不同的情境下的不同決策。Heyes-Roth 等最早嘗

19、試用消費系統(tǒng)模擬個人活動和出行行為中的認知過程。另一個早期的模型SCHEDULER 提供了一個從長期日歷和認知地圖到短期日歷和日程安排的概念框架。在這兩個早期模型的根底上，也開展出其他的關于活動安排的方法。值得一提的是， 作為SAMS( sequenced activity mobility simulation ) 的核心部分，AMOS(activity-mobility simulator)模型已經在華盛頓得到應用，以此來評價包括停車價格、增加自行車設施和步行道設施、通勤容許證以及征收堵塞稅等的相關政策。2.2.4 微觀模擬器除了以上的幾種主要方法以外，考慮活動和出行行為過程多方面選擇和制

20、約的微觀模擬器方法值得一提。該方法并不是基于某一特定的理論和假設，而是針對不同活動形式的不同方面使用不同邊際和條件概率分布來模擬個人的行為，從而可以發(fā)揮不同理論的優(yōu)勢所在。當然，這類方法的開展也是得益于近年計算機技術的不斷開展。其中以SMART(simulationmodel for activities, resources and travel)模型為代表，該系統(tǒng)嘗試將行為學方法、土地利用、交通系統(tǒng)、家庭活動和資源分配等在交通出行研究中整合于一個區(qū)域的背景之中，為城市增長所產生的影響以及交通系統(tǒng)的變化構建科學模型。2.3 實證研究進展活動分析法自產生以來，伴隨著各種理論方法和技術手段的開展

21、，所涉及到的出行行為研究不斷擴展。最早的研究主要涉及參與各類活動的需求以及由活動派生出來的交通出行需求、活動在時間和空間上如何安排、時間-空間以及其別人對個人活動和出行選擇的制約、某人某天(或者更長時間段)各活動和出行選擇之間以及不同人的選擇之間的互相作用和關系、家庭構造和個人所承擔的家庭角色與活動、出行的關系。后來，如何在物質環(huán)境和政策環(huán)境的變化中開展掌握和預測出行行為的動態(tài)性和適應性變化、時間利用以及社會網絡的影響都成為研究新的關注焦點?；顒映掷m(xù)時間和時間利用是最早開始受到關注的方面。Kitamura 等研究了通勤的時間和間隔 與其他活動持續(xù)時間的關系，認為超過20 km 的通勤間隔 活動

22、的持續(xù)時間會隨著間隔 而縮短，而且這個時間也與通勤時間和工作時間是負相關的。這類研究中最為復雜的是Ettema 等對活動選擇和活動持續(xù)時間的模擬，認為時間和空間上的制約對人們的活動持續(xù)時間有著顯著的影響，包括活動發(fā)生的時點、商店開門時間和出行花費的時間等等，同時也與活動出行形式和個人的社會經濟屬性相關。在活動參與需求和頻率方面，Ma 等基于泊松模型研究了不同類型的活動生存必需活動、維持必需活動和休閑活動的參與頻率。Lu 等的研究說明，活動參與需求同個人社會經濟特征的相關性很強。出行鏈和停留形式的研究是活動分析法中研究最多的內容。很多研究分析了出行鏈的次數和構造，Kitamura 等的研究說明，

23、從工作回家途中往往有更多的出行鏈停留點，Bhat專門分析了夜間通勤，說明工作地所在地區(qū)零售業(yè)密度越高其停留次數越多，并且女性停留的次數多于男性。另外，很多研究分析了出行鏈的相關影響因素，包括性別、出行方式、活動位置和家庭構造等方面。Kitamura 在研究中引入了預期效用的概念，假設一個目的地選擇效用不僅僅與其自身的屬性和間隔 有關，而且同從該目的地出發(fā)的整條出行鏈產生的效用有關。這個概念對傳統(tǒng)馬爾可夫過程方法有很大的打破，可以解決出行鏈研究中連續(xù)選擇相關性的問題。此外，還存在一些獨特的研究視角。Mannering 等分析了人們對活動出發(fā)時間的決策，發(fā)現出行時間越長越容易使人們的出發(fā)時間發(fā)生改變，而女性往往傾向于在購物和參加社交活動時延遲出發(fā)時間。Kitamura 等研究了人們如何處理家庭內活動和家庭外活動的關系。很多研究認為，在家庭內部任務分配和角色承擔方面，承擔家庭任務較多的女性使用機動交通的比例很高，通勤時間較短。最近的研究焦點又轉向了社會網絡關系如何在活動和出行行為選擇方面產生影響。2005年7 月在荷蘭召開的交通研究國際會議即以交通前沿：社會與空間的交互作為會議主題。盡管早在1987 年Townsend就提出過一個研究人與人之間互相影響的活動出行研究框架，但是由于這種互相依賴性很難量化研究，因此直到最近才開始重新受到重視。比方，Golob等分析了家庭中夫