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本書(shū)探討了大數(shù)據(jù)背景下，如何利用大數(shù)據(jù)賦能城市治理，如何通過(guò)調(diào)整北京城市用地布局實(shí)現(xiàn)北京市交通－用地協(xié)同優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)北京市龐大城市資源合理的布局和分配，為北京等大型城市在海量人口、資源匯集的同時(shí)保障城市的高效、穩(wěn)定運(yùn)行提供了解決方案和實(shí)現(xiàn)路徑。

（1）著眼于地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)用地與地鐵系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題，從地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)用地對(duì)地鐵站點(diǎn)客流影響機(jī)理這一關(guān)鍵點(diǎn)入手，基于多源大數(shù)據(jù)，豐富了軌道交通與城市職住空間平衡的理論，為城市規(guī)劃提供了更加科學(xué)的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)手段。

（2）本書(shū)在城市功能布局優(yōu)化時(shí)，兼顧功能布局合理化、經(jīng)濟(jì)效益、市民幸福感，針對(duì)北京市“大城市病”提出了較為合理的城市用地布局方案。

（3）理論與應(yīng)用并重，對(duì)解決城市規(guī)劃管理中的實(shí)際問(wèn)題具有參考價(jià)值。

習(xí)近平總書(shū)記于2014年視察北京時(shí)提出明確城市戰(zhàn)略定位、調(diào)整疏解非首都核心功能等要求，定下了北京市“疏解整治促提升” (簡(jiǎn)稱“疏整促”)的基調(diào)。“疏整促”工作的目標(biāo)在于解決北京市因“用地資源過(guò)密分布”“職住功能區(qū)不合理分布”等城市布局問(wèn)題引發(fā)的污染嚴(yán)重、地鐵擁擠等一系列“大城市病”。2021年，北京市印發(fā)了《關(guān)于“十四五”時(shí)期深化推進(jìn)“疏解整治促提升”專項(xiàng)行動(dòng)的實(shí)施意見(jiàn)》，指出，要“內(nèi)部功能重組與向外疏解相促進(jìn)”，即“優(yōu)化存量、控制增量、疏解余量”。本書(shū)將“十四五”時(shí)期北京“疏整促”專項(xiàng)行動(dòng)中的目標(biāo)作為現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題展開(kāi)后續(xù)一系列的研究。

在社會(huì)治理領(lǐng)域， “用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)服務(wù)、用數(shù)據(jù)治理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”逐漸成為共識(shí)。隨著數(shù)字技術(shù)賦能城市治理，城市發(fā)展也由高速增長(zhǎng)向高質(zhì)量發(fā)展逐步推進(jìn)。對(duì)于首都而言，城市是由城市功能、城市交通、城市人口等一系列子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)。交通系統(tǒng)作為城市系統(tǒng)中連接城市功能、人口兩個(gè)子系統(tǒng)的重要紐帶，其布局與城市資源空間布局的匹配度，決定了城市運(yùn)行效率和城市治理水平。對(duì)于城市功能、交通以及人口三個(gè)子系統(tǒng)而言，城市功能與交通子系統(tǒng)之間存在“源與流”的關(guān)系，“源”的失衡布局是“流”不暢的根源；人口子系統(tǒng)中人口的區(qū)域分布以及人口在區(qū)域間的流動(dòng)又是城市功能、交通系統(tǒng)相互作用的直觀表征。

“疏整促”背后的科學(xué)問(wèn)題實(shí)則是北京市城市用地的布局優(yōu)化問(wèn)題，本書(shū)著眼于地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)用地與地鐵系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題，從地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)用地對(duì)地鐵站點(diǎn)客流影響機(jī)理這一關(guān)鍵點(diǎn)入手，擴(kuò)展了職住空間特征研究角度，將靜態(tài)與動(dòng)態(tài)職住空間特征相結(jié)合，探索不同職住空間類型的分布特點(diǎn)和通勤聯(lián)系，拓展了大數(shù)據(jù)方法在城市規(guī)劃中的應(yīng)用方向；針對(duì)地鐵站點(diǎn)客流需求預(yù)測(cè)場(chǎng)景，提出了基于Stacking集成學(xué)習(xí)框架的地鐵站點(diǎn)客流需求預(yù)測(cè)模型，并深入分析了不同屬性用地與地鐵站點(diǎn)客流需求之間的量化關(guān)系，進(jìn)一步深化了用地-客流互動(dòng)理論；構(gòu)建了地鐵站點(diǎn)影響域多目標(biāo)優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了地鐵系統(tǒng)與站點(diǎn)影響域內(nèi)用地的協(xié)同優(yōu)化，提出了城市用地布局方案，兼顧用地布局合理化、經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化、市民幸福感最大化，對(duì)緩解“大城市病”問(wèn)題具有積極意義。

本書(shū)擴(kuò)展了對(duì)職住空間特征研究的角度，通過(guò)聚類方法探索不同職住空間類型的分布特點(diǎn)和通勤聯(lián)系，豐富了職住空間與公共交通間互動(dòng)關(guān)系的研究思路，為后續(xù)的相關(guān)研究提供了更加全面的數(shù)據(jù)支持和科學(xué)理論基礎(chǔ)；同時(shí)，拓展了大數(shù)據(jù)方法在城市規(guī)劃中的應(yīng)用方向，基于多源大數(shù)據(jù)，將職住空間類型與宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因素、建成環(huán)境影響因素相結(jié)合，探究不同類型職住分離及失衡的主要影響因素，為職住研究提供了多層次的數(shù)據(jù)支持；豐富了軌道交通與城市職住空間平衡的理論，為城市規(guī)劃提供了更加科學(xué)的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)手段。

本書(shū)由王兆華、祝歆共同編寫(xiě)完成，具體分工如下：第1章、第2章、第3章、第6章、第7章、第8章由王兆華編寫(xiě)，第4章、第5章由祝歆編寫(xiě)。北京印刷學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)、北京交通大學(xué)以及北京市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃辦公室對(duì)本書(shū)的研究工作給予了莫大關(guān)心和支持，特此表示感謝。

作者

2023年8月

第1章 概述001

1.1　城市功能與客流協(xié)同優(yōu)化研究開(kāi)展的背景 001

1.2　城市功能與客流協(xié)同優(yōu)化研究的內(nèi)容 005

1.2.1　地鐵站點(diǎn)影響域劃分 005

1.2.2　基于多源大數(shù)據(jù)的城市發(fā)展精細(xì)化評(píng)價(jià)方法 005

1.2.3　大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的智能公共交通網(wǎng)絡(luò)研究 006

1.2.4　基于多元大數(shù)據(jù)的北京市職住空間特征影響因素 006

1.2.5　基于多元大數(shù)據(jù)的北京市職住空間特征及影響因素研究 006

1.2.6　基于地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)用地配置的城市功能優(yōu)化研究 007

1.3　城市功能與客流協(xié)同優(yōu)化研究的方法 007

1.4　城市功能與客流協(xié)同優(yōu)化研究的創(chuàng)新之處 008

第2章 地鐵站點(diǎn)影響域范圍精細(xì)化劃分研究010

2.1　站點(diǎn)影響域劃分現(xiàn)狀 010

2.1.1　地鐵站點(diǎn)影響域邊緣形態(tài) 011

2.1.2　地鐵站點(diǎn)影響域范圍大小 011

2.2　地鐵站點(diǎn)影響域范圍 013

2.2.1　基于地鐵接駁廣義出行費(fèi)用模型的站點(diǎn)影響域范圍劃分 014

2.2.2　地鐵站點(diǎn)對(duì)不同距離用地單元影響強(qiáng)度 017

2.3　北京市地鐵站點(diǎn)影響域范圍劃分結(jié)果及分析 018

2.3.1　數(shù)據(jù)處理 018

2.3.2　參數(shù)設(shè)置 021

2.3.3　計(jì)算結(jié)果 023

2.3.4　結(jié)果分析 024

小結(jié) 031

第3章 地鐵站點(diǎn)影響域用地精細(xì)化評(píng)價(jià)方法/032

3.1　站點(diǎn)影響域內(nèi)用地評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀 033

3.1.1　傳統(tǒng)地鐵站點(diǎn)影響域用地強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法 033

3.1.2　大數(shù)據(jù)背景下的地鐵站點(diǎn)影響域用地強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法 034

3.2　地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)城市用地評(píng)價(jià)方法 036

3.2.1　多源城市原始大數(shù)據(jù)集 036

3.2.2　地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)城市用地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 038

3.2.3　站點(diǎn)影響域內(nèi)城市用地評(píng)價(jià)計(jì)算方法 041

3.3　站點(diǎn)影響域用地評(píng)價(jià)結(jié)果 044

3.3.1　居住屬性用地分析 044

3.3.2　交通屬性用地分析 044

3.3.3　商務(wù)屬性用地分析 046

3.3.4　商業(yè)屬性用地分析 047

3.3.5　行政屬性用地分析 047

3.3.6　休旅屬性用地分析 048

3.3.7　科教屬性用地分析 049

3.3.8　醫(yī)療屬性用地分析 049

3.4　北京市地鐵站點(diǎn)影響域用地精細(xì)化評(píng)價(jià)結(jié)果及分析 050

小結(jié) 052

第4章 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的公交網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究/053

4.1　公交網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究現(xiàn)狀 053

4.1.1　大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能交通網(wǎng)絡(luò)研究 053

4.1.2　復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在公共交通研究中的應(yīng)用 054

4.2　大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的公交線網(wǎng)模型構(gòu)建 055

4.2.1　公交-地鐵復(fù)合交通網(wǎng)絡(luò)模型及其特征 055

4.2.2　基于出行大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)效率改進(jìn) 058

4.3　公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)及應(yīng)用模擬 059

4.3.1　城市公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整機(jī)制設(shè)計(jì) 059

4.3.2　城市公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)制 060

4.3.3　北京市公共交通網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦苑治?062

4.3.4　線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)模型應(yīng)用仿真模擬 063

小結(jié) 065

第5章 北京市職住空間影響因素研究/066

5.1　職住空間特征及影響因素研究現(xiàn)狀 067

5.1.1　職住平衡相關(guān)理論 067

5.1.2　職住空間結(jié)構(gòu)相關(guān)理論 069

5.2　基于軌道交通通勤的職住空間特征分析 070

5.2.1　軌道交通通勤與職住空間數(shù)據(jù)描述與預(yù)處理 070

5.2.2　職住空間錯(cuò)位分析 073

5.2.3　職住空間類型識(shí)別 079

5.3　職住空間影響因素分析 084

5.3.1　職住空間影響因素模型構(gòu)建 084

5.3.2　北京職住空間影響因素模型計(jì)算與結(jié)果分析 090

5.3.3　北京職住空間調(diào)整方法及應(yīng)用 094

小結(jié) 096

第6章 地鐵站點(diǎn)影響域內(nèi)用地-客流互動(dòng)機(jī)理研究/097

6.1　用地-客流互動(dòng)機(jī)理研究現(xiàn)狀 097

6.1.1　基于多元回歸的直接預(yù)測(cè)法 097

6.1.2　大數(shù)據(jù)背景下的直接預(yù)測(cè)法 098

6.2　問(wèn)題描述 100

6.3　模型構(gòu)建 101

6.3.1　Stacking 客流集成預(yù)測(cè)模型 101

6.3.2　基學(xué)習(xí)器模型訓(xùn)練 102

6.3.3　基學(xué)習(xí)器訓(xùn)練結(jié)果分析 106

6.3.4　元學(xué)習(xí)器模型訓(xùn)練 115

6.3.5　Stacking 客流集成預(yù)測(cè)模型性能比較 117

6.3.6　基于SHAP 算法的不同屬性用地對(duì)地鐵客流影響效應(yīng)計(jì)算 119

6.4　實(shí)例分析 120

6.4.1　不同時(shí)段地鐵站點(diǎn)影響域各類屬性用地對(duì)客流量影響分析 120

6.4.2　地鐵站點(diǎn)影響域用地對(duì)站點(diǎn)客流影響結(jié)果分析 127

小結(jié) 128

第7章 城市交通-用地協(xié)同優(yōu)化研究/130

7.1　交通-用地協(xié)同優(yōu)化研究現(xiàn)狀 130

7.1.1　城市用地優(yōu)化現(xiàn)狀 130

7.1.2　多目標(biāo)優(yōu)化理論及其在用地優(yōu)化中的應(yīng)用 132

7.2　地鐵站點(diǎn)影響域用地多目標(biāo)優(yōu)化研究 133

7.2.1　地鐵站點(diǎn)影響域用地優(yōu)化多目標(biāo)模型 133

7.2.2　基于NSGA-Ⅲ的多目標(biāo)優(yōu)化模型求解 143

7.3　地鐵站點(diǎn)影響域用地優(yōu)化——以北京地鐵4 號(hào)線為例 148

7.3.1　實(shí)例分析 148

7.3.2　參數(shù)設(shè)置 148

7.3.3　優(yōu)化結(jié)果 152

7.3.4　結(jié)論分析 155

小結(jié) 156

第8章 總結(jié)和展望/157

8.1　主要結(jié)論 157

8.1.1　地鐵站點(diǎn)影響域劃分研究 157

8.1.2　地鐵站點(diǎn)影響域用地精細(xì)化評(píng)價(jià) 157

8.1.3　基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的公交網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究 158

8.1.4　北京市職住空間影響因素研究 159

8.1.5　地鐵站點(diǎn)影響域用地-客流互動(dòng)機(jī)理 160

8.1.6　運(yùn)輸性能提升視角下的交通-用地協(xié)同優(yōu)化研究 161

8.2　研究展望 161

參考文獻(xiàn) 163