基于非线性Lowry模型的城市空间结构优化分析系统研究

In this research, the Lowry model, which is a famous model of the urban land use model series, is taken as the research object. A new generation of Lowry model analysis framework was set up by extending the model.The new model analysis framework based on urban spatial development motive force reflect the current transportation situation of city, which is the traffic congestion has led to an increased commuting costs. Through the model parameter extraction and verification, the parameter standards of urban spatial structure research based on the Lowry model were construct. Through the algorithm updates, the algorithm supporting system for the large mathematical model with complicated structure and huge data was explored.Through the theory extension and empirical studies of a new generation of model framework, the analysis system of urban spatial structure optimization to provide scientific analysis tool for urban planning work was constructed.

本研究以城市土地利用模型系列中的一个著名模型Lowry模型为研究对象，通过模型架构扩展，建立能够立足城市空间发展原动力，并反映目前大都市交通拥堵导致通勤成本增加的交通出行现状的新一代Lowry模型分析框架。通过模型参数提取和验证，构建基于Lowry模型的城市空间结构研究参数设定标准。通过算法更新，探索结构复杂、数据庞大的大型数学模型求解算法支撑体系。通过新一代模型框架的理论扩展和实证研究，构筑为城市规划工作提供科学分析工具的城市空间结构优化研究分析系统。

本研究从理论探索和实践应用两个层面开展了基于非线性Lowry模型的城市空间结构优化分析系统研究。.在理论层面，基于已有的线性和非线性Lowry模型理论框架，探索验证了非线性Lowry模型对城市空间结构的解释能力，探索构建了嵌入城市交通拥堵分析模块的非线性Lowry模型理论框架。完成了服务基于非线性Lowry模型的城市空间结构优化分析系统求解的遗传算法优化。推进了翻译居住选择模型领域的学术专著《Residential Location Choice-Models and Applications》。.在实践层面，以北京市6环内的157个街道办为模拟运算研究对象，构建了基于非线性Lowry模型的北京市城市空间结构优化分析系统。以2010年为数据基准，完成了模型框架的参数设定和模拟情景设置。利用遗传算法完成了模型框架模拟分析。该分析系统的有效性得到很好的验证，模型结构框架充分体现了城市系统的产业-->就业-->居住的逻辑关系和空间配置关系，在产业结构、产业布局、用地的竞争机制分析和产业布局对居住用地的布局决定机制分析方面体现出较明显的优势。.本研究的模型分析系统能够较好地适应国内城市空间结构优化分析工作需求，模型框架的产业部门划分方法有较强的推广价值，模型框架的开源性特征使其具备较好的适应性。本研究是从模拟城市空间结构要素运行内在逻辑结构视角分析城市空间结构问题的重要阶段性成果，为我国城市空间结构研究迈入新阶段奠定了重要基础。