大尺度城市模型与城市规划

城市规划CI TY PLANNING REVI EW Vol 27No 5May 2003

! 文章编号∀1002-1329(2003) 05-0047-08

专题论坛。在这个论坛中, 一批活跃在城市模型领域的研究者, 如Richard E Kl osterman 、M ichael Batty Douglass B Lee 、Britton Harris 、M ichael Wegener, 对城市模型发展40多年来的历程作了回顾, 并探讨争论了模型方法本身及其在规划应用中的问题, 而且总体上对城市模型的发展前景寄予较乐观的态度这期特刊在广度与深度上都为城市模型的历史、现状与未来作了很好的总结, 尤其作为对20年前L ee 的 大尺度城市模型安魂曲 一文的回答, 在城市模型发展史上具有标志性的意义。本文集成了这些作者的主要观点, 简要地介绍大尺度城市模型自1950年代诞生以来的成长历程, 及与之相伴随的核心问题。

大尺度城市模型与城市规划

朱玮 王德

! 中图分类号∀TU 984

! 文献标识码∀A

在西方国家运用大尺度城市模型#对城市进行研究并将其作为城市规划的手段之一开始于1950年代。50多年间, 无论从这一领域自身在学科上的发展, 它在规划行业中所处地位的变化, 还是人们对其的褒贬评价来看, 都是现代规划历史中绝对不可忽视的一个部分。

由于历史及技术上的原因, 我国的城市规划工作在城市模型领域的研究至今仍然很少。而西方国家在这方面却始终保持着这样一种 传统 , 有相当一部分的研究人员不断从事着城市模型的开发应用工作。这在那些较知虑设计品质的经济因素时, 需要强调只是增加很小的设计和建造成本就会换来较高的市场价值和较低的运营费用。

德国的现有设计控制体系已经得到广泛认同, 在近期不会发生重大变革。然而, 在与设计相关的领域, 如能源消费、景观和生态方面, 正在产生意义重大的新思想。节能正在影响到建筑物的立面处理、开窗和屋面的变化, 并鼓励景观和水文方面的各种处理体系, 以及更为节能的建造方法(如植草屋顶) 。同时,

名的期刊杂志上, 如∃美国规划师协会杂志%[Journal of Am e ri ca n Planner Association (JAPA) ]、∃环境与规划%(En vironment &Planning) 、∃都市研究%(Urban Studie s) , 都可以得到反映。

1 城市模型的发展历程1 1 城市模型的黄金年代

1950年代计算机进入规划领域, 这是一个人们实际收入增长、投资扩大、消费提升的乐观时期, 不仅在美国, 世界上很多地方也是这样。伴随着这一物质文明进步的是对科学技术效率的信任, 科学的成功使人们感到它可以扩展到人类世界的每个方面; 城市被认为是由众多相互作新的技术(诸如卫星接收天线) 正在改变设计控制法规的观念及其适用性。

不断的实践, 特别是法院的判例表明, 对于 不悦目设计 的争论并不会阻碍建造和开发的科技进步。城市设计策略必须对于科技变化和公众偏好作出快速而敏捷的反应, 并且及时地进行检讨。重要的是建筑师、规划师和公众都应该为 城市功能在最佳的城市形态中得以实现 而努力, 这将有助于使每个公民对其所在的城市产生亲切感。

用的实体构成的复杂系统, 如果缺乏适当的科学技术, 它们相互间的距离与作用被认为将是不可捉摸的。与之伴随的是对运筹学、城市经济学、区域科学、管理科学等新兴学科的重视。将城市规划视为 建筑扩大 的理念也开始衰退, 系统、模型、计算机成为时尚。所有这些发展在1950年代末走到了一起, 为交通、土地使用模型成为美国规划的最前沿奠定了基础。

这一技术乐观主义的最重要组成部分就是大尺度城市模型, 它们以计算机为基础, 被用来分配土地、交通及相关活动于大都市地区的子区域内。计算机辅助城市模型也是在1950年代被引入规划的。由阿兰&弗霍斯

参考文献(References)

1 Pantel G. Design Control in German

Planni ng Built Envi ronment, 1994,

20(2) :104-112.

! 作者简介∀

唐子来(1957年-) , 男, 同济大学城市规划系, 教授、博士生导师、副系主任。

姚凯(1977年-) , 同济大学城市规划系, 硕士研究生。! 收稿日期∀2003-03-20

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(Alan Vorhees ) 编纂的JAPA 1972) 也在这一模型上花了大量1959年特刊中描述了模型在大的精力。其它基于决策规划的失都市地区交通中的研究。这些大败者组(Loser Team) 理论的模部分是行为方面的研究, 在型也有尝试, 如查皮与威斯1960年代通过区域科学、线性(Chapin 、Weiss, 1968) 对发展规划、运筹学得到了加强, 并发过程的模型模拟。最后, 那些更展了城市模型, 如PLU M, 为与众不同的尝试, 如福雷斯特NBER, DYLAMIII, TM M, 这(Forre ster, 1969) 的城市动态些模型由布里顿&哈里森(Brit 学给思维上带来了不少的冲击并ton H a rris ) 在1965年第二期且也成为比较公认的模型类型, JAPA 特刊中加以介绍。

但在决策实践中使用得很少。

与追求土地使用交通模型平在这一发展中最重要的问题行的, 且某种程度上作为其一部是关于预测模型与规定性模型之分的, 是对理性规划兴趣的不断间的, 即根基于实际行为的模型上升。1950、1960年代的美国与立足模式最优或规范(一般社会科学界, 强调实证主义与理化) 行为、结果的模型。最为经性, 系统的决策与管理充满政典的规定或设计模型就要数施拉朱治、精神分析、经济等众多领格(Schlager, 1965) 的土地使玮 域, 使物质规划在决策理性模型用规划设计模型了, 它通过在严王中得以加强。关于最佳规划不确格约束下优化一个目标方程来实德 定性和不唯一性理念, 形成了一现对城市活动的分配, 这完全是大个不断产生并评价可选方案的循以数学方式实现的, 其中就使用尺度环过程。这些过程, 即通过分析到了线性规划。虽然此类模型看城市的、预测的、规范的或优化的模似与规划结合得很好, 实际上并模型来实现。

没得到广阔的发展, 很大程度上型与多种模型起先在北美进行试是因为其削弱了规划者在设计中城市验, 进而随着主要向美国、英的地位并与此同时使复杂的问题规国、欧洲地区的扩散, 对其开发简化到不可接受的水平。而这些划

也更具选择性。起初, 致力于长模型将实际行为纳入规范模式产期进行模型研究的机构组织很生的问题则更多, 例如它们只能少, 这一领域很大部分是迎合战在学术界得以发展。然而, 在略性的土地使用、交通规划的需1970年代及以后的日子里, 它要。虽然许多学术机构也进行了们却成为了更具可操作性的空间参与, 但模型的建立主要还是以相互作用模型的主要合成基础, 企业的实际需求为出发点, 以应劳里(Low ry, 1964) 与威尔逊用解决实际问题为首要目的。其(Wilson, 1970) 在此方面作了中与交通模型最为一致的类型是先导。

使用重力模型预测活动地点作为1 2 模型在1973年

空间相互作用的一个函数或总尽管1960年代科学将社会和, 劳里(Lowry) 的Pit tsburgh 带入新乌托邦的乐观主义盛行, 模型(1964) 就是最佳的例子。这种情绪在西方又很快低落下一些更注重实用的模型建立在线来。这一种子或许在一代人以前性统计关系上, 如波士顿就已经播下:人们用科学去寻找(Boston) 的EMPIRIC 计量经济世界的最小粒子, 带来的是大规模型(Hill, 1965) 。不过最负雄模杀伤性武器; 1960年代里, 心却问题颇多的就要数希望模拟反共产主义的教条化、越战、表城市市场运作的模型了, 其中赫面化的登月行动并没带来什么好伯特与斯坦文(Herbert 、Sten 处, 美国社会贫富分化日益加vens, 1960) 在Penn-Jersey 交深, 使人们开始怀疑科学技术; 通研究中, 运用了阿兰索温和的右翼政府在英国掌权, 而(Alonso, 1964) 关于城市土地在美国, 水门事件令政府权威大市场的理论, 哈里森(H arris,

大下降; 同时西方世界又被阿拉2003年第27卷第5期

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伯石油卡特尔的控制油价行为弄得人心惶惶, 许多类似的事件都在表明自二战后开始的经济膨胀结束了。它们发生的背景也正是对科学在社会中的地位最为争论不休的时候。

1970年, 当对模型的热衷正席卷英国时, 这种不良反应已经在美国显现了。主要的问题是关于使用资源的规模。数据问题对于操作大尺度模型是不可避免的, 同时计算机的能力也很有限。此时, 美国的模型运动似乎已经停止, 甚至可以说失败了。很少有运筹模型被开发, 已有的模型没有达到既定目标的事实也很明显(Klosterman, 1994) 。

正是以上这些原因导致了1970年代初以1973年道格拉斯&李发表在JAPA 上的 大尺度城市模型安魂曲 为代表的对城市模型的反感。紧随着这篇被编者简称为 困境的回归 特刊的发表, 一些声援, 甚至反对或部分否定他的观点的文献也相继问世(这将在后一部分作详细讨论) 。

但模型世界并没有因此销声匿迹, 1972年与1974年在英国剑桥召开的两次会议把美国、欧洲、大洋洲的模型工作机构聚集在一起。整个会议对城市模型的乐观态度自始至终, 而对其在职业领域的应用就要悲观得多。与此同时, 在那些1973年间占主导地位的团体机构间, 也出现了新兴的组织。在英国, 环境研究中心(Center for Environment Studie s) 的一个实践组从事了大量的结构规划应用工作, 取得了少许进展。而在爱彻尼奇(Echenique) 领导下的 剑桥梯队 也转型为一个不断扩充的咨询机构, 并在拉美、德黑兰、赫尔辛基等众多地方进行应用实践(Echenique, 1983) 。

1973年的这一领域于是诞生了 一般科学 , 出现了三方面的发展:

(1) 对交通土地使用模型的实践应用略有改进。尤其是, 关于估计与标定的问题被提出并大

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部分在已有的技术条件内得到了解决(Batty 1976) 。例如最优地块大小的空间定义问题被探讨, 以及分解这些模型以最佳反映现有数据的方法。许多研究组织参与到这些问题中, 尤其是那些在Reading 、Turin 、Penn 、Urbana 的; 研究成果也不断地在为这些组织所服务的技术性期刊中发状态, 使得规划自身也采取了类似的立场, 并在规划中向世界强加这样的秩序与持续性。但是, 1960年代动态系统在数学方面的发展开始揭示, 那些迄今为止看似简单的、处于平衡状态的、并已得到充分理解的系统, 其实充满了多样性且并非是在那么一种简单的动态前提假设之下的。的附加物。然而, 由于对各类数据的需求比起仅从模型本身出发或供某个政府使用要宽泛得多, 信息系统从发展自身的角度出发被作为一项独立的 工艺 建立了起来。

另一项发展极大地融入了信息技术并产生了计算机地图, 即GIS 。就像大多数计算机图形技表, 例如 区域科学 (Regiona l 到了1970年代, 这些观点被合Science) 中的各类期刊, 以及成于非连续的观点以及 巨变理 环境与规划 (EP) 家族。

论 ; 相应的, 模型建立起来以(2) 从某些角度上讲, 也许预测连续平稳变化是怎样突然消也是最为显著的, 并且从今天来解或爆发成为在诸如股市崩溃、看仍是这一领域最伟大的成就, 战争爆发、政治体系瓦解等预测就是用最优化的一般概念将立地过程中的巨大变动。

(Loc at ion) 与交通联系起来的城不久之后, 这些观点在城市市系统理论的综合, 这是独一无理论领域得到了发展, 尤其是将二的。威尔逊(Wilson) 使得重空间作用模型纳入了可引发巨变力模型可以通过统计优化求得的与非连续状态的动态框架之中。观点盛行起来, 此类模型得到了此外, 对于新动态理论的强调在不断的开发。与此同时, 尼德科1980年代也结出了丰硕的果实, 恩、贝克曼、奎特(Niedercorn 、整合了混沌、碎散、秩序、多样Be ckmann 、Quandt) 等经济学家性、自组织、自发性、演化、协用效用最大化方法也提出了类似作行为、增长收益等观念系统的的模型。在交通领域, 通过线性正式理论也出现了。

规划中的成本最小化、以及消费1 3 从科学到技术:模型到计者剩余的观点, 优化概念也得到算机

了推进。在城市经济学中, 住房1960年代推动模型发展的市场效用最大化模型的发展也同问题发生了变化, 上文中也已提这一总的框架相联系。而麦克法到, 规划变得更注重于短期目丹(McFadden, 1978) 则运用标, 从事面也更狭窄, 例如关于以随机效用理论为基础的非连续地方经济的发展。有的人认为重选择理论在关于出行行为的离散点已经从规划转向了管理。支持方法上取得了领先地位, 这些方这一过程的城市系统理论概念比法开始逐渐接近并集中于空间相起塑造出城市模型的那壮观的城互作用与出行分布那些更为宏观市系统理论就要谦逊得多。如果的建模。总之, 一个统一的将集说科学在1970年代进入一个缓合与离散相联系的立地优化理论慢发展期的话, 那么后期席卷全产生了, 它以经济优化的形式反球的计算机技术发展是绝对不可映了实际行为, 提供了一个建构忽视的。

连贯的、精简的城市模型的操作在1960年代, 不仅仅是模框架。

型组成了科学规划的前沿, 作为(3) 更令人深思的是与之相其支持的信息系统也同样如此。关的争论也颇为有趣。实践∋∋∋事实上, 数据是规划的开始, 就动态问题一直是发展城市系统理像帕特里克&盖德斯(Patrick 论的一颗绊脚石。在经济领域, Ge dde s, 1915) 说的那样 规划在时间序列中为不同的部门建立前先做调查 。因此尽管模型从一个模型比起在时空中挖掘关于1970年代的议程中退了下来, 城市怎样演化的纷繁芜杂的观数据与信息仍然坚定地保持着其点, 就要轻松得多。此外, 使用地位。起初, 信息系统仅简单地较早一些的范式强调城市的平衡

作为向模型提供高效的数据存取

术一样, 计算机地图生成技术在微处理器普遍化的1980年代初之前的发展缓慢之极。在1980年, 主导的处理方式还是逐字式的; 到1990年已经可以整词处理了; 到2000年, 图像处理与可视化技术已经相当成熟。尽管GIS 技术合成了表现地图及其特征的数字数据与有关反映特征的空间属性数据, 这些系统并没有真正为战略规划(甚至是常规规划) 提供许多功能, 它们比规划本身要宽泛, 但对决策的特定适用性就少得多; 至今对城市分析方法的革新贡献少得可怜(We gener, 1994) 。可这种以地图绘制为主要功能的系统仍在整个规划界蔓延开来。许多人(机构) 也投入精力以拓展系统的功能使其能用于基于模型的应用(H ar ris, Batty 1993) 。

1980年代的发展比起第一阶段对规划科学的追求更为保守, 也不那么雄心勃勃。在此意义上, 他们不希望受条约束缚, 注重管理胜于规划, 也更青睐于 放手不管 的政府。对于这一点, 技术以 计算机 而非 模型 取得了认同, 高效的管理服务技术要胜过以达成一个良好社会为目标的理论。

其它基本的计算机技术同样在规划中找到了用武之地。专家系统成为一个重要的组织各类流程的工具, 但它们还被用作智能界面与更复杂的方法(Kim 、Wiggins 、Wright, 1990) 。各种图像技术正被快速地开发, 例如Auto-Cad 、多媒体视像, 此外各种各样的数据技术被用于GIS 以外的领域。

要将城市理论、GIS 及其在规划中的使用联系起来并不容

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易。爱彻尼奇(Echenique, 方程间潜在的及很大部分尚未认1983) 模型在计算上取得了一些识到的偏差存在, 使模型大打折进展, 普特曼(Putman, 1992) 扣。(5) 复杂性。模型太复杂而也有类似的成果, 但这种成果中导致很多内生错误, 而为了得出图像要比GIS 本身多得多。李看上去合理的结果又不得不 加斯(Le eds) 组开发了包含模型以修饰 , 严重损害了科学的有技术的GIS 相关方法, 但GIS 效性。(6) 机械性。由于迭代等而非模型理论提供了框架。巴蒂回复计算过程, 模型很容易制造(Batty, 1992) 与兰蒂斯(Lan 大的、未知的错误。(7) 代价高di s, 1994) 开发大尺度传统多样昂。开发成本太高, 往往成百万性的模型系统, 但也是在GIS 美元, 仅联邦政府才有能力支的背景下。从这点上来说, 大尺持。

度模型的原生动力已经远去。需李认为有充足的理由认为:要一种新的范式, 一种与后现代首先, 总体上大尺度模型一个目社会更和谐的, 一种同时探究地标都没能达到, 因而也几乎没有方与全球问题的, 一种走出发现理由认为它能在未来取得什么成适合理论的圈子的, 一种在新千就; 其次, 对于每一个作为模型朱年探究城市主要问题症结的方法建构理由的目标来说, 应该有更玮 论。

好的方法来实现它; 再次, 长期王规划的方法需要巨大的改变。

德 2 李(Lee ) 的 安魂曲 引发他的结论归结为四点:(1) 大的讨论

政策模型应该 透明 , 使潜在尺度2 1 李的 安魂曲

使用者易于理解; (2) 模型必须城市李的论点对规划学术及实践有坚实的理论基础、目标信息、模领域都是一个巨大的冲击。他的价值取向, 没有这些保障模型只型与 安魂曲 被计算机规划应用类不过是无头苍蝇般的实证主义, 城市文献引用已成了惯例, 并在社会抽象理论化、信息匮乏, 只能停规科学引用索引中出现不下120留在练习阶段; (3) 规划者应由划

次。他的观点∋∋∋大尺度城市模特定问题开始, 并针对特定目标型已在1970年代早期消亡, 得采用一定方法, 只要收集对引导到了众多文献的支持(即使这些政策有用的信息就够了; (4) 建文献大多限于美国规划师范围) 。议只建构非常简单的模型, 因为在 安魂曲 发表后的15年间, 复杂模型并不成功, 并且在任何仅有三篇关于大尺度城市模型的情况下也最好不去用它, 因为实文章在JAPA 上登载。

在很难理解。

李评价了建构与使用大尺度即使在20年后, 李仍旧对模型的尝试中的本质缺陷, 指出模型师的作为穷追不舍。他重申了 大尺度模型的七个缺陷 :了评判大尺度城市模型的两大基(1) 过于综合。早期城市模型企本立足点(Lee, 1994) :(1) 推图通过一个步骤便能复制复杂的进理论:如果模型师是在拓展理系统并希望同时满足多种目标。论的话, 那么他们应该以通常的这一尝试很冒险, 因为对城市结途径∋∋∋获得引用, 来证明他们构及过程了解相当缺乏。(2) 大的理论观点的有用性, 或者建立而粗糙。尽管城市模型希望能做一个可以使理论贡献得到评价的很多, 但它们实际上提供的信息论坛。相反的是, 模型护卫者们对政策决策者来说太粗糙了, 没往往列出模型所 消费 的理论法运用。(3) 数据冗繁。模型所要比他们创造的多得多。事实需数据量太大, 例如, 旧金山上, 似乎没有人宣称大尺度城市(San Francisco) 住房模型一次运模型是理论。但如果作为输入的行就要用到15000个数据项目。理论像所说的那样好, 且随时间(4) 方向错误。由于模型中所称推移得到了改进的话, 那么模型的行为与决定这些行为的变量、

本应该在实践上非常有用。(2) 2003年第27卷第5期

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推进实践:如果模型为规划提供了更好的方法, 那么或者模型应进入规划职业领域同其它方法一起为实现同一目标相互竞争; 或者应该在规划实践中提出某些变革, 使其更贴近于城市模型。要说模型仍未准备好进入绩效评价, 并且在何时、怎样、以何种根据来评价模型的问题上毫无建树的话, 这对于一个研究的努力来说是难以接受的。模型师们强调模型 可操作性 , 似乎这已成了可实践性的代名词。2 2 模型派 的回应

1994年JAPA 关于大尺度城市模型的特刊是 模型派 学者对李 安魂曲 的集中回应, 其中哈里森和巴蒂的论点最具代表性。

哈里森对此作了针锋相对的评述(Harris, 1994) 。他认为李以当时缓慢的计算机发展水平推得的 七个缺陷 中的大部分, 在今天看来就似昙花一现, 禁不住时间考验。数据冗繁、复杂性、机械性、代价高昂的问题, 随着计算机技术及相关支撑系统发展的突飞猛进, 已获得了解决, 城市模型并没有走向沉沦, 反倒愈发充满活力。他对李在模型理论、实践上的观点的批评尤为严厉:认为李虽然对模型提出了很多见地, 但从没有详细地对某一模型进行解剖, 很多主观臆断使他的分析难以取信于人。

巴蒂的分析则更进一步(Batty, 1994) , 他认为与李的那些表面化的, 且将随时间推移被克服的 缺陷 相比, 致使这一科学停滞不前的四个其它方面几乎没被考虑到:

(1) 源自长久以来科学与设计的区别, 即两种文化的冲突。传统的观点认为科学由理论逐步发展并最终通过技术强大得足以推动进步与物质丰富来充满整个社会。但是在社会领域, 对于哪个理论更恰当的问题极少达成共识; 在许多政治领域, 问题又是如此复杂并相互交织以至于没有真正的理论可以满足需要。这正是1950年代后期交通土地使用

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模型所处的状态。分析师与决策者们默认的这种前提, 即这些理论可以直接作为计算机模型运用, 在今天看来是如此天真。但这正是一个对技术获取无限成就的能力充满乐观的时代。

讨。规划被认为是一项本质上不确定的职业, 兴趣的多元化意味着多个不同的规划同样都是可接受的。要解决这种不确定状况就必须研究所有的规划, 然后把结果提交政治过程让他们来决定。率到了让人无法接受的地步, 由贸易联合与管理造成的广泛的通货膨胀更是雪上加霜。经济最终走出了增长的伪装, 这给规划带来灾难性的后果。此时, 新兴的、极富启发性的以控制经济增两种文化冲突表现在学术与虽然唇枪舌战的结果总是让人觉职业的观点上。模型师往往对科得必须经过不止一个回合的解决学问题比实际及职业运用模型更问题过程来产生替代方案, 该策感兴趣。可用来应用这些模型的略的前提假设是这一过程最终是时间被更多得花在对模型的精细会收敛的。尽管很多富有见地的调整上, 或简单地 改良 一下看法认为所有规划的求解空间几模型的形式使其得出的结果更令乎是无限大的, 一般的看法仍主人 满意 , 很少严格地重新检张规划可以被驯服, 亦即认定这验这种策略与改变方法(Lee, 样一种解决问题过程是可行的与1994) 。如果模型的结果很差, 有效的, 且最终可以得出最优的但既然已经投入了这么多的精规划方案来。对这一问题的不断力, 承认失败就难以接受了, 所改变的感受必定会对这一前提提以也就难免会去做一番伪装。更出疑问, 而且事实上用新的模型多情况下, 模型并没有达到起先来表示这一进程的方法也几乎没设计它们的目的。

有被想出来, 这一点也很难让人在这种模型设计与运用不相接受。最终, 对于规划的这种态符合之下的问题, 存在于可能的度, 就像被用来达到这一目的的城市理论类型与既存的城市问题模型一样, 过于简单且无法运之间。理论家与规划师们在开发作; 即使有了结果, 也往往受到适当模型上致力越多, 这一鸿沟怀疑。

就越明显。当规划的重点正在急(3) 有关于将这些新概念融剧变化, 追求效率向追求公平转入既有的规划过程, 即如何以组变, 那么为解决一套旧问题所开织上的应变来接纳这样的新过程发出来的科学与新问题毫不相干和技术。就几乎在李发表 安魂也就不足为怪了。理论与方法问曲 的同时, 加里&布鲁尔题的不合, 只是传统科学与社会(Gary Brew e r, 1973) 以对若干理论间众多限制的一个部分, 只机构使用大尺度模型的研究为是在1970、1980年代更为明显例, 指出了开发大尺度模型的组罢了。然而这些问题早在1960织限制。他认为技术本身、理年代便显现了。所开发的系统分论、数据、现有的计算机条件, 析过于简单, 它所涉及的良好结以及对这一科学持反对意见的技果及简单平衡与真实世界中的城术专家并不是局限的主要部分, 市几乎无相似之处。当对其复杂而是将技术适用于组织时的内在性作进一步挖掘的时候, 会发现困难。从那时起, 随着计算机快这些工具是发明在这样一种科学速地散布到工作的每一领域, 组之上的, 这种科学适于早期的、织问题越来越显示出作为新技术较简单的世界, 一个工业化世界开发的最重要限制。事实上, 经建立在机械运动上, 使用的是能常会说到硬件、软件已不再成为量, 而非信息。

关键问题, 而发展适当的组织结(2) 包含了规划本身的局构与过程∋∋∋ 组织件 , 已经限, 在这一意义上表现出对城市成为信息技术的最重要方面。

发展道路的反映过于简单。1960(4) 源自自由增长向衰退的年代, 传统的 规划即扩大的建转变, 正是这一转变在西方世界筑 观念最终为 社会工程 所形成了一道1950、1960年代间取代, 这一观念的中心思想即可的分水岭, 到1970年代早期, 有不止一个的规划或设计供探

英国经济是如此缓慢以至于失业

长为预期的结构规划, 才刚刚就位。大尺度模型也受到了足够的尊重, 环境部已将它们纳入了 在结构规划中使用模型 的报告中, 以作为此规划的合适准备。但在一个工人罢工将全国工作日变为三天, 年均通胀率超过15%的世界中, 这一刚进入轨道的规划系统越发显得无关紧要了。

3 大尺度城市模型的最新进展

尽管没有取得巨大的成功, 城市模型领域在 安魂曲 之后仍充满活力(Wegener, 1994) 。在四大洲, 城市模型师们组成了一个虽小却联系紧密的网络。有十多种综合、复杂程度不同的、可操作性强的城市模型已经或正在被应用于大都市区域的研究与政策分析工作。3 1 应用进展

目前, 比较成熟的大尺度城市模型有12类(Wegener, 1994) 。它们是:

(1) POLIS:投影优化土地使用信息系统(The Projective Optimization Land Use Informa tion System ) 。由普拉斯特考斯(Pra stacos, 1986) 为旧金山海湾地区政府联合会(Association of Bay Area Governments) 开发。

(2) CU MF:加利福尼亚城市未来模型(The Ca lifornia U r ban Futures Model) 。由加利福尼亚大学伯克利分校, 城市与区域发展研究所开发, 是第一个使用GIS 的模型之一。

(3) BOYCE:立地与出行选择的混合模型, 由博伊斯(Boyc e ) 等(Boyce 、et al, 1983、1985; Boyce , 1986; Boyce 、et al, 1992) 开发。

(4) K IM:是由基姆和罗(Kim 、Rho, 1989) 共同开发的城市平衡模型的非线性版本。

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(5) ITLUP:交通与土地使用整合分析包(T he Integrated Transportation and Land Use Package) 。由普特曼(Putm a n, 1983、1991)

开发。

(6) HU DS:哈佛城市发展模拟器(The Harvard U rban De velopment Simulation) 。由凯恩和爱普加(Kain 、Apgar, 1985) 开发。

(7) T RANU S:由德&拉&巴拉(de la Barra 、et al, 1984; de la Barra, 1989) 开发的交通与土地使用模型。

(8) 5-LU T:5阶段土地使用交通模型(The 5-Sta ge Land-U se Transport Model) 。由马蒂尼斯(M artinez, 1991、1992a 、1992b) 为智利圣地亚哥所开发。

(9) MEPLAN:一个由爱彻尼奇(Marcial Echenique) 与帕内斯(Parne rs) (Echenique 、et a l, 1990; Hunt and Sim mons, 1993) 开发的整合模型分析包。

(10) LILT :里滋整合土地使用/交通模型(T he Leeds Inte grate d Land -Use/Tra nsport model) 。由麦克特(M a ckett, 1983、1990c 、1991a 、1991b ) 开发。

(11) IRPUD:由韦吉尼尔(Wege ner, 1985、1986a; We gener 、et a l, 1991) 开发的多特蒙德区域模型。

(12) RURBAN:随机效用城市模型(The Random Utility URBAN model ) 。由M iyamoto (Miyamoto 、et al. , 1986; M iyamoto and Kita zume, 1989) 开发。

3 2 结构进展

韦吉尼尔把城市活动归结为八个子系统, 然后按照它们的变化速度由慢到快进行排序:

(1) 慢速变化:网络, 土地使用。城市网络, 例如:交通、通讯、基础设施网络, 是城市物质结构中最稳定的要素。大型基础设施项目往往需要10年甚至更多的时间来建造, 它们一旦形成, 就会被不断地改造更新, 很

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朱玮 王德 大尺度城市模型与城市规划

少情况下才会被遗弃不用。土地使用分配同样相当稳定, 它总是逐渐地变化, 而且与建筑个体相比更具永久性。

(2) 中速变化:工作地, 住房。建筑的寿命通常长达100年而且从规划到完工也要花上几年的时间。工作地(指非居住建筑) , 例如:工厂、车间、购物中心、办公楼、剧院、大学, 要比使用它们的机构、公司存在更长, 就像住户很少会一直居住在同一住房内一样。

(3) 快速变化:就业, 人口。作为对市场及技术变革的回应, 公司企业一定会随之建立、倒闭、扩张或迁址; 这样所带来的岗位增加或造成工人剩余都会对整体就业产生影响。在住户产生、增长、衰减并最终消解这一生命周期的每一阶段, 他们的住房需求量以及选址都在随需求不断调整; 这就决定了人口的分布。

(4) 即刻变化:货物运输, 出行。人文活动的空间定位引发了对空间相互作用的需求, 这些相互作用是城市空间发展中最为激烈的, 它们每时每秒都随着诸如由需求引发的拥挤或价格上涨等多变的条件在不断调整。

还有第九个子系统∋∋∋城市环境。它的时间行为就更复杂。交通噪音、空气污染之类的人文活动对环境有直接的影响; 可水体、土壤污染却随时间逐步累积, 而对气候的长期影响更是缓慢得不易察觉。

图1表示了八个子系统间主要的相互作用以及它们与城市环境的多重联系。它们均部分受市场引导, 部分受政策的管制。3 3 理论进展

对于模型使用的理论, 韦吉尼尔也做了归类。

除了CUFM, 其它所有模型某种程度上都采用随机效用理论或非连续选择理论来解释或预测城市活动者(投资者、住户、公司、出行者等) 的行为。随机效用模型在可选项间预测选择作为可选项属性的一个函数, 这些选择受制于决定可选项不可观察属性的随机效用约束, 以及由于不同的决策者、不确定性和信息不完备造成的差异。

但是, 在这种统一性下, 模型的理论基础仍存在显著的差别。其中, 最重要的差别可能在于模型在多大程度上将城市系统视为一个市场体系。有一半的模型(KIM, HUDS, TRANUS, 5-LUT , MEPLAN, RU R BAN) 用每个时期的内生价格及市场清理来模拟土地(或楼板面积, 或住宅) 市场; IRPUD 对内生的土地及住房价格进行滞后价格调整。这些模型都以微观经济理论为基础, 尤其是阿劳森(Aloson, 1964) 的城市土地市

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城市规划CI TY PLANNING REVI EW Vol 27No 5May 2003

场理论或投标租赁理论。以上六ITLUP 、IRPUD 不是平衡模型, 大卫&福斯的∃运筹城市模个模型依托了随机效用的最大而是采用了各种其它概念, 如立型%(Operational Urban M ode ls, 化, 而没有采用市场平衡; 然地剩余(POLIS ) 、随机效用1981) 可以说是介绍城市模型的而, 5-LU T 和RU RBAN 这两(ITLUP, IRPU D) 、土地活动最好文献。此书并没有使用深奥个微观经济模型是投标租赁理论收益(CUFM) 。

的数学语汇, 并用实际模型应用与随机效用理论的混合产物。所除了这些主导的理论基础中的简单例子来说明城市模型的有包含交通子模型的模型都使用外, 若干其它理论要素也被某些基本类型。李(1973) 也有类似随机效用理论或熵理论来模拟目模型使用。T RANU S 和ME 探索, 但没有实例说明。而阿兰标与模式选择。

PLAN 用出口基础理论将人口和&威尔逊的∃地理与规划中的城只有KIM 以供给需求在内非基本就业与出口产业的外生预市与区域规划%(Urban and Re 生价格上严格的经济学意义的平测联系起来。HUDS 、LILT 和gional Models in Geography and 衡, 来决定交通与立地的总体平IRPU D 将群体生存分析的概率Planning, 1974) 对于有相当数衡。其它平衡模型中有的只关注概念运用到它们的人口及住户构学基础的读者来说仍是一本最具于交通方面(IT LU P, IR 成子模型中。IRPU D 还利用时综合性的教科书。奥特扎与威勒PUD) , 有的涉及与滞后相联系间地理的观点, 如时间、货币预姆西的∃运输模型%(Modelling 的交通和土地活动(TRANUS, 算, 在其交通子模型中决定出行Transport, 1990) 在内容上更MEPLAN) , 有的在不使用内生者的活动空间。

新, 但综合性就不如上者, 因为价格情况下将交通与立地结合表1对这12个模型根据各它主要针对的是交通规划。巴蒂(BOYCE, LILT ) 。一些土地活自特点进行了总结:

(1976) 也有许多非常好的著作, 动模型, 如POLIS 、CUFM 、

4 有关城市模型的文献在此就不一一列举了。

表1 模型的类型和特征

模型

涉及子系统

应用理论

政策制定

模型

涉及子系统

应用理论政策制定

就业人口

随机效用土地使用管制POLIS

住房随机效用土地使用管制投标租赁交通改善土地使用立地剩余

交通改善

T RANUS

所有子系统

网络平衡交通成本改变

出行

土地使用平衡

土地使用管制

随机效用CUFM

人口环境政策人口土地使用

立地规则

公共设施5-LUT

网络投标租赁交通改善

交通改善

住房

总体平衡

就业

随机效用土地使用管制BOYCE

人口随机效用网络总体平衡

交通改善

L ILT

除货物运输外所有子系统

网络平衡交通改善出行土地使用平衡

出行成本改变

就业人口

随机效用随机效用土地使用管制KIM

网络投标租赁网络平衡交通改善货物运输总体平衡交通改善

M EPLAN

所有子系统

土地使用平衡

交通成本改变

出行输入∋输出

就业人口

土地使用管制ITLUP

土地使用随机效用土地使用管制除货物运输随机效用住房计划网络网络平衡

交通改善

IRPUD

外所有子系统

网络平衡土地使用平衡

交通改善出行出行成本改变

就业

就业HUDS

人口投标租赁

住房计划

RU RBAN

人口随机效用土地使用管制住房

住房投标租赁交通改善

土地使用

总体平衡

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2003年第27卷5期

规划译丛T RAN SLATED PAPERS

土地使用/交通相互作用国当地方与全球以不可预计的方式际研究组(the Internat iona l 交织着; 当历史偶发事件看上去Study Group on Land-use/T rans 比以往影响更为深远; 当曾被视port Interaction, ISGLUT I ) 对为复杂的演化也变得习以为常, 当代运筹城市模型的状况做了相我们急切地需要新的理论:城市当深入的研究。此研究中的两个是怎样形成的, 怎样演进, 我们方面都可以说具有里程碑的意怎样可能对其控制, 至少影响它义。第一方面, 正如韦伯斯特、们的发展? 这对于其它社会系统贝利、保利(We bste r 、Bly 、来说也是同样的课题, 而且也已Paulley, 1988、1990) 在他们的经有了一些理论在未来的发展迹著作中所描述的, 从七个国家比象, 包括融入混沌、巨变、碎散较了九个运筹模型的结构和绩的理论等等。但这一研究还应做效, 并通过一系列政策测试对这得更多, 需要延伸至进化、自组些绩效进行评价。这些测试是通织、与适应的观念; 还应以不同过将每个模型应用到最初用来标的方式包含当代的系统理论, 随定这个模型的城市上来进行的, 着计算机技术与更好的数据被逐它们提供的关于模型结构及其长渐接受, 这些理念也将更加凸现朱处与弱点的信息对考虑不同类型出来。

玮 的政策问题非常有用。总体来这种对一种新系统理论的预王说, 模型的土地使用部分被认为测隐含着我们怎样清晰地构筑一德 较可行, 而其它方面, 如出行预个规划的新科学。但如果我们不大测, 就不那么令人满意了。

尺把它们放在这种规划, 尤其是其度ISGLUT I 的第二个更为严原先预计的地位、大尺度社会活城市格的研究方面将两个以上的模型动在总体上都处于危机的背景下模在同一城市进行运用, 直接比较型来看的话, 以上的预期便无甚意与了六个城市模型。这些结果在义了。当对于短期的经济走向的城市∃运输%(Tra nsport Revie w ) 杂把握都变得困难; 当对一个政治规志的一系列文章中有描述, 保利团体的变化会怎样影响到相邻的划

与韦伯斯特(1991) 也做了总团体也没有什么想法; 当历史以结。这个研究发现, 模型在整体看似不曾有的方式令人惊奇地重层面预测政策预期影响的方向及复着自己; 当一个城市更依赖于程度相当好, 而在更离散的高层半个地球以外的城市, 而不是相次问题上专家们的一致性就要少邻的地方, 甚至是它的郊区。那些(Paulley, We bste r, 1991) 。我们必须认真对待了。这种状态出现不同结果的原因更多在于模对于规划科学的历程来说已经成型的设置, 例如:数据质量差, 了家常便饭。更好的规划将总是模型标定与确认的不充分, 资料反映出我们希望与我们实际所做的不足; 而模型结构或计算程序之间的紧张关系; 如果失去了这并无多大缺陷。

种不协调, 对良好社会的追求反除此之外, 凯恩&伯雷克曼倒会衰退。如果说城市模型的发和斯莫尔(Kain &Be rechm a n 、展历程什么也没有带给我们, 除Small, 1988) 对当代运筹模型了认识到这一点, 那么倒也是值做了非技术性的回顾。伯雷克曼得的了。

和斯莫尔的回顾尤为吸引人, 他们为以低密度、高汽车依赖性、多活动中心为特征的当代城市发注释(N otes)

展模式做了模型适应性评价。# 大尺度城市模型Large Scale U rban M odels 这个术语其实并不精确, 因为 大 只是相对而言的, 这一5 展望

尺度随着计算机能力的提升是不断100多年来, 城市理论家们变化的。但作为一种行业上的约定认为平衡是城市的自然条件。但俗成, 这里所说的城市模型是指那是, 事实越来越证明并非如此。

些通过结构化、程式化的形式来描

2003年第27卷第5期

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述整个城市地区的空间、土地使用、人口及经济的一种研究手段。它的研究对象往往由数百甚至成千的分区组成。参考文献(References)

1 Richard E Klosterman. Large Scale

Urban M odels Retrospect and Prospect.

APA Jour nal

w inter ,

1994, 60:3-6.

2 M ichael Batty. A Chronicle of Scien

tific Planning The Anglo American M odeling Experience. A PA Jour nal w inter. 1994, 60:7-16.

3 M ichael W egener. Operational Ur ban M odels State of the Art. A PA

Journal w in ter , 1994, 60:17-30.

4 Britton Harris. The Real Is sues Con

cerning Lee (s Requiem . A PA Journal w in ter , 1994, 60:31-34.

5 Douglass B Lee.

Retrospective on Large-Scale Urban M odels. APA

Journal winter, 1994, 60:

35-40.

6 Douglass B Lee. Requiem for Large

-Scale M odels. APA Jour nal,

1973, 39:163-78.

! 作者简介∀

朱玮, 男, 同济大学城市规划系硕士研究生。

王德(1963-) , 男, 同济大学城市规划系副教授, 博士。! 收稿日期∀2001-09-10