基于空间视角的都市圈建成环境、交通模式与二氧化碳排放的关系研究

Studying on the relationships among built environment, travel patterns, and transport CO2 emissions in Chinese metropolitan areas, composed of central city and its surrounding urbanized areas, is important to cope with the challenges of economic growths, urban sprawl, rapid motorization, and climate changes, and is the key to explore the way of the low carbon emission transportation development. This study plans to use econometric analysis methods of treatment effect model, structural equation model, and Tobit model and so on, to take Xi’an metropolitan area as the case study area which is similar as the most inland China, and to research on the following four aspects based on the data from questionnaire surveys, multi-source big data, and experiments: (i) the key factors of the residential self-selection and how does built environment influence residents’ travel patterns and transport CO2 emissions after controlling the residential self-selection; (ii) analyzing the characteristics and the changing regulars of the transport CO2 emission spatial distributions and their relations with the built environment in the metropolitan areas with different functions, geography and transportation locations, and scales; (iii) modeling the relationships among built environment/spatial structure, travel pattern, and transport CO2 emission; (iv) strategy analysis of urban and transportation planning and management based on the built environment factors. This study will further develop the theory of residential self-selection and strengthening the theory of the relationships among built environment, travel patterns and transport CO2 emissions from the spatial perspective. The findings can provide theoretical methods and empirical evidences for the decision makings of the urban and transport planning, land use and transportation management in Chinese metropolitan areas and other countries and urban districts with fast development.

探索中心城市及其周边城镇化地区组成的都市圈建成环境与交通模式及其二氧化碳排放的关系，是应对经济增长、城市扩张、快速机动化、气候变化等挑战，寻求低碳交通发展的关键。本研究基于询问调查、多源大数据、实验测试数据，采用处理效应、结构方程、Tobit等计量模型，依托与内陆多数地区相似的西安都市圈，研究以下内容：①城市居住地选择的关键因素与控制该因素后建成环境如何影响交通模式及其碳排放；②从都市圈不同地理、交通区位及不同功能区域、不同尺度范围的空间视角分析交通碳排放分布及其与建成环境关系的特征与变化规律；③建立建成环境/空间结构-交通模式-交通碳排放关系模型；④基于建成环境因素的都市圈低碳规划策略。本研究将推动居住地选择理论的发展，从空间层面深化建成环境对交通模式及其碳排放影响的理论研究，为中国都市圈地区与其他快速发展的国家或地区的城市与交通规划、土地利用与交通管理的决策提供理论方法与实证经验。

探索都市圈建成环境与交通模式及其二氧化碳排放的关系，是应对经济增长、城市扩张、快速机动化、气候变化，寻求低碳交通发展的关键。本研究建立了自下而上的居民出行交通碳排放测算与预测方法；揭示了建成环境/空间结构-交通-能源-碳排放之间的互馈影响机理；量化了城市发展进程中的关键特征要素（经济与小汽车增长、新能源技术进步、轨道网络建设、都市圈/城市群的多中心与卫星城组团的形态）以及多要素交互作用下对交通碳排放的影响作用和弹性变化；量化了多种因素影响下以及不同规划策略情景下的交通减排效果。主要的研究发现包括：家庭位于外环路地区（距市中心10-13公里以外的区域）的交通碳排放量较大；近郊扩张区、放射线及外围环路周边是交通减排的重点区域；家庭距离城市中心的距离增加1公里时将带来通勤交通碳排放量增加1.1-2.4 g CO2/次出行；郊区居民依赖于开车出行的比例较大；多中心形态能够减少拥有小汽车、高收入通勤者的交通碳排量；在单中心/强中心发展模式下当城市半径超过约10-15公里时，这些外围地区的交通碳排放量显著增加，发展多中心结构和卫星城可以显著减少外围地区交通碳排量的增加程度；当通勤距离达到或超过5.8km，传统燃油小汽车拥有率达到或超过41.2%时，地铁服务减少交通碳排放的效果持续下降，下降率为37.8%；与自然增长情景相比，到2050年，发展卫星城与多中心形态能够减少51-82%的交通碳排放，提高传统能源效率能够减少40-66%的交通碳排放，推广电动汽车、电动公交车与推进地铁网络建设能够减少43-62%的交通碳排放量。根据研究结果，提出了实现城市交通低碳发展的关键规划策略，包括：交通需求管理结合新能源技术应用，提升公共交通系统一体化服务及设施并结合共享停车，以及发展多中心结构与产业并结合控制主城区半径、设置分中心就业生活圈半径。这些关键规划策略将服务我国低碳发展战略落地，服务城市交通低碳、可持续发展的规划方案以及政策制定，能够为全球其他城市化地区提供实证经验，应对全球气候变化问题。