中西方城市建成环境与出行行为研究比较

　　摘要：探索建成环境与出行行为的关系能够为指导可持续的城市发展提供理论支持。本文在对比中西方城市建成环境发展历程，以及“建成环境—出行行为”关系讨论的基础上，分别批判了基于5D的建成环境评估框架和基于线性假设的“建成环境—出行行为”关系分析在中国城市情景下的不兼容性;进而指出，基于可达性视角的3A建成环境评估以及基于非线性假设的“建成环境—出行行为”关系在中国城市的适用性，并基于已有的实证案例整理了可能存在的非线性关系类型。本研究旨在为重新理解中国城市情景下的“建成环境—出行行为”关系提供新的思路，尤其是在我国城市发展从增量走向存量的时期，探索更加人本化和精细化的关系已经成为重要的发展趋势。

　　关键词：建成环境;出行行为;可达性框架;非线性关系;综述研究

　　引言：中西方城市建成环境与行为关系研究的背景差异20世纪以来，欧美国家受城市蔓延的影响，逐渐形成了小汽车依赖的出行方式，交通拥堵之下相伴而生了尾气排放、环境污染，并进一步危害居民的身体健康[1-2]。随着这些城市病逐渐严峻，环境、社会和经济三方出现失衡，城市的良性发展受到了制约。

　　为扼制负面效应的持续放大，规划学者、地理学者和政府管理者开始回归对城市建成环境的思考，探索通过空间优化来缓和居民对于机动车的依赖[3]。一方面，建筑设计师与规划学者们发起新城市主义运动，在美国和欧洲分别应用精明增长和紧凑城市理论指导实践控制城市蔓延，鼓励居民向公共交通出行转向[4-5];另一方面，学者们从空间分析入手，建立城市空间要素指标与出行行为指标的线性关联模型，识别出建成环境各类要素的作用效应，从而提出优化建议[6-8]。

　　整体而言，上述两种思路本质上都着眼于建成环境本身的要素配置，通过发展紧凑土地利用，减少远距离出行需求，从而缓解汽车依赖。相较于西方城市，中国城市则经历了从高度计划经济到土地开发市场化的发展历程。起初，在“单位制”的背景下，综合居住区的规划理念致力于构建单位大院内部的职住平衡，步行和自行车成为早期主要的出行工具[9]。

　　改革开放以后，“单位制”开始瓦解，人口不断涌入城市，刺激了对于城市空间的需求，在早期土地开发市场化的制度支持下，城市进入大规模扩张建设阶段。然而，早期城市扩张主要表现为郊区化的高密度蔓延、“摊大饼”扩张，间接导致了职住分离，基础设施供给不足，机动车保有量高速增长等一系列城市、环境和交通问题[10-11]。进而，组合多中心的总体规划和社区生活圈成为破解上述城市问题的重要手段。

　　其中，在城市总体规划层面，鼓励发展多中心空间结构来分散居住和就业;在社区规划层面，推进社区生活圈建设实现居民日常需求的就近供给。这些策略都凸显了中国城市空间规划的实践特点，同时也提出了思考，有必要根据中国的城市空间特征开展研究工作，从而获取能够有效指导规划实践的政策建议。

　　综上所述，中国的城市发展历程与西方发达国家城市有相似性，如都面临职住分离引发的对机动化出行的依赖，但是也有显著不同的地方，如西方城市机动化的背后普遍是低密度城市蔓延，而中国在机动化之前，就已经形成了高密度、高混合度的城市形态[12]。一个重要的原因在于中国城市的总体规划长期以来鼓励对土地功能的混合利用，并制定着严格的标准。由此，应对西方城市交通问题的土地致密化策略和混合土地利用等开发策略是否能对中国的交通问题发挥作用，尚有待于进一步的探讨[13-14]。

　　1西方城市蔓延背景下建成环境和出行行为的研究进展

　　西方城市的蔓延扩张，以及所带来的交通、环境等问题经历了一个较为漫长的形成和发展过程[15]。自1920年代以来，西方发达国家开始进入汽车出行时代，小汽车出行的便捷激励大批中产阶级迁往郊区追求更适宜的生活环境。

　　这一背景下，西方城市开始低密度向郊区扩张，汽车依赖的出行方式也渗透进居民的日常生活。直到1960年代，土地利用效率低下，交通拥堵，环境污染以及种族隔离等城市问题愈演愈烈，并开始逐渐扩大成为社会问题。“城市蔓延”作为对过去城市发展方式的反思引起热议，如何对城市开发实施有效的引导和管控，成为学者和城市管理者关注的焦点[16-17]。由此，规划师和城市规划学者开始从发展理念和实证研究两条路径开展探索，尝试通过建成环境优化，引导西方城市向更加可持续的出行方式转型。

　　1.1西方建成环境规划理念对比：新城市主义、精明增长与紧凑城市

　　1920年代以来，邻里单位的设计助推了西方城市构建迎合汽车使用的城市形态，而新城市主义运动、精明增长以及紧凑城市所倡导的城市发展理念则是对过去城市功能空间的重新组织[3,18]。

　　新城市主义运动萌芽出现于1970年代，是当时规划师们为缓解战后美国城市低密度扩张蔓延带来的汽车长距离通勤、交通拥堵、环境污染、社会资源分配不公等问题而掀起的一场有关城市规划设计的变革[19]。借鉴传统“邻里单元”的社区规划模式，建筑师和规划师们以关注公共设施和社会多元融合的理念为基础，重组整合提出了更加关注人本的“传统邻里开发模式”(TND:TraditionalNeighborhoodDevelopment)和“公交导向开发模式”(TOD:Transit-OrientedDevelopment)。

　　其中，TND关注多元公共服务设施的混合布局以及服务于居民实现就近步行可达，通过在紧凑集约的邻里空间内满足居民日常的活动需求减少对汽车出行的依赖[20]。TOD则更关注围绕公共交通枢纽发展多功能服务社区，强调以公共交通站点为中心，集聚商业、办公、居住、休闲等多元服务设施，发展高密度、高混合利用的车站空间，同时方便不同交通工具的便捷转换，构建成为公共交通友好型的社区环境[21]。

　　另一方面，部分美国规划学者则提出精明增长理论，旨在根据城市蔓延的特征进行反向管控的策略[22]。区别于新城市主义理论从设计层面和街区尺度关注功能空间的组织优化，精明增长更加侧重于宏观的管控，尝试从城市尺度提出一系列遏制城市蔓延增长的规则来限制城市对郊区生态空间、农业空间侵占，实施无序、低密度的城市扩张建设[23]。

　　然而，就内涵来说，精明增长与新城市主义理论大同小异，皆聚焦于发展紧凑的空间组织方式，关注多种交通出行方式的公平。此外，紧凑城市理论则可以追溯到1990年代欧洲社区委员会在环境绿皮书中倡导的“边界内开发、高密度、混合功能、公交导向”。紧凑城市理论以延续欧洲历史上高密度城镇发展方式应对战后欧洲城市蔓延，指出要限制郊区的发展，必须通过改善城市的空间环境，鼓励恢复城市的活力吸引居民重新回归市中心[24]。

　　其中，具体的空间发展策略包括：关注公共空间以及生态绿地的保护;发展混合土地利用，实现居民日常服务设施攻击的公平性以及可达性;划定城市增长边界鼓励高容积率发展;加大公共交通的发展规划，改善小汽车依赖出行的同时提高居民前往各类设施的可达性等多个方面[25]。

　　综上，西方城市规划理念的发展深受当时当地的城市基本特征的影响，也影响到了理论研究。首先，西方低密度、单一土地利用的蔓延式城市发展模式导致密度和多样性等建成环境要素的变化成为研究的关注点，其研究往往假设只要对建成环境的各个指标进行适度增加便可以优化出行行为(即增量优化)，如通过致密化的发展策略降低机动车的购买和使用等[22-23]。

　　其次，上述理论与应用假设引导实证分析更多关注特定建成环境的改变是否能够显著地影响出行行为，即显著性，以及每增加一定比例的建成环境指标能够带来多少比例的行为结果优化，即弹性[6-8]。由此，这两个关键研究问题使得西方多数的“建成环境—出行行为”关系的实证研究立足在线性假设的相关分析上，旨在回答：每增加(或减少)1%的建成环境要素，可以有效地降低(或增加)特性出行行为的百分比。

　　1.2强调增量优化的“建成环境—出行行为”实证研究依赖于线性分析

　　在西方城市的语境下，强调增量优化使得建成环境与出行行为之间的显著性和弹性分析成为焦点，而显著性与弹性均可通过建成环境与出行之间的线性回归建模估算得到。

　　在建成环境端，相关实证研究普遍采用尤因和塞韦罗(Ewing&Cervero)在2010年归纳的5D框架，包括：密度(density)、土地利用多样性(diversity)、城市设计(design)、到目的地的可达性(distancetodestination)，以及到公共交通站点的可达性(distancetotransit)等方面[7]。在出行行为端，多数研究关注于出行模式有关的变量，包括：机动车出行距离(VMT:vehiclemilestraveled)、步行距离(walkingdistance)，以及地铁乘坐人数(metroridership)等，此外，也有部分研究关注可能影响到出行行为的变量，包括：汽车拥有量(carownership)、职住距离(jobs-housingbalance)等。

　　由此，学者们开展了大量对西方城市的线性模型实证，为理解城市建成环境和居民出行行的显著性和弹性关系提供了丰富的证据。以小汽车出行为例，多数研究表明建成环境变量对VMT的影响具有不同的显著性程度[7-8]。首先，到达城市中心的距离(distancetodowntown)、居住密度(populationdensity)、基于汽车的就业可达性(jobaccessibilitybyauto)和交叉路口密度(intersectiondensity)等指标通常与VMT表现出较高的显著性水平，即在1%或5%水平上显著，说明改变上述指标具有较大可能性影响VMT发生变化。

　　其次，土地利用混合度(landusemix)、就业密度(jobdensity)、四岔路口的比例(%four-wayintersections)和到达最近公共交通汽车站点的距离(distancetonearesttransitstop)等与VMT通常表现出较低的显著性水平，即在10%的水平上显著，或不显著，说明这些变量具有一定可能性影响VMT。最后，基于公共交通的就业可达性(jobaccessibilitybytransit)和职住平衡(jobs-housingbalance)通常与VMT呈现出不显著关系，说明改变这些变量很大程度上无法有效影响VMT。总体而言，显著性检验为理解“建成环境—出行行为”关系的稳定性提供了定量化的测度，也为不同规划手段的可靠性提供了科学的依据。

　　在影响的程度方面，多数研究证明建成环境变量对VMT具有不同弹性的作用[7-8]。根据尤因和塞韦罗[7]和史蒂文斯(Stevens)[8]两篇元分析综述文献，已有的实证研究表明，到达城市中心距离(取倒数)对VMT的平均弹性系数位列所有建成环境中的第一位，约为-0.22或-0.34。

　　这说明居住地到城市中心的距离减少1%，居民家庭的VMT则减少0.22%或0.34%。类似的，其他弹性较高的变量还包括：人口密度(-0.04/-0.10)、基于小汽车的就业可达性(-0.20/-0.20)和交叉路口密度(-0.12/-0.14)。由此，相较于其他建成环境要素，增加人口密度、基于小汽车的就业可达性和交叉路口密度可以在较大程度上降低VMT。

　　其次，对VMT影响的弹性较小的变量包括：四岔路口的比例(-0.12/-0.06)、土地利用混合度(-0.09/-0.03)、到达最近公共交通汽车站点的距离(取倒数;-0.05/-0.05)和就业密度(0.00/-0.01)等。这一结果说明通常降低上述建成环境因素，只能在较小的程度上降低VMT。此外，也有部分指标(如基于公共交通的就业可达性和职住平衡等)被证明，多数情况下，对VMT影响的弹性系数非常有限，甚至趋近于0。

　　综上所述，基于线性关系假设下的实证分析，符合西方城市背景下建成环境对出行行为的影响研究的理论与实践需求，为指导空间规划和降低汽车依赖提供了有力的支持。显著性和弹性的测度结果回应了新城市主义运动、精明增长和紧凑城市等提出的发展策略，并且基于实证分析获得的普遍结论——鼓励发展紧凑的城市空间，提升密度，发展多功能混合集聚，加大公共交通设施供给，增加设施的就近配置实现步行出行，对于缓解机动车依赖提供了支持，并有效引导城市以及社区环境向着更为人本化的方向发展。

　　2中国高密度城市背景下建成环境和出行行为的研究

　　中国的城市在1970年代经历了改革开放以后步入了快速发展的阶段，交通拥堵、环境污染等城市问题也开始暴露在了大众的眼前。中国城市的管理者和学者们广泛地借鉴西方城市的发展策略。在政策方面，鼓励职住平衡的土地利用政策，发展公共交通系统建设，营造步行/自行车友好型城市环境鼓励居民绿色出行。同时，学界也开始在西方研究的基础上开展有关建成环境和出行行为互动关系的探讨，经过近十几年的发展，形成了一定的积累[26-28]。然而，不同于西方以市场为导向的城市蔓延，中国的城市蔓延在高密度中心城区持续发展的基础上，为满足持续扩张的人口承载需求，进行的郊区用地利用低效、分散开发[29]。

　　2.1中国城市空间布局规划演进：城市空间结构与居住区单元规划

　　中国的城市空间发展策略包括相对宏观的城市空间结构调整到微观居住单元调整两个方面[28,30]。通过对空间规划政策背后所体现的社会生活理念进行回顾，尝试从制度理论层面理解城市空间对居民出行行为的影响过程。在宏观城市空间结构调整方面，中国城市经历了从高度计划经济下的严格的功能分区到市场化下的城市蔓延发展，再到有计划的多中心发展过程。

　　在1970年代以前，计划经济时代下中国通过建立城市功能分区和“单位制”直接组织和管理城市生产生活[9]。不同功能分区内的各个单位形成的封闭围合的空间参与城市发展运作，也相应塑造了城市整体空间格局，同时庞大的公共交通体系支撑了城市内部的居民日常出行需求[31]。随着70年代后期市场经济体制改革，市场力量突破了计划时代下形成的单位格局，直到1990年代末期，快速城镇化带动了城市建成区空间的扩张，土地有偿使用制度的推行让不同要素对于城市区位的选择更加自主。

　　同时，城市蔓延和城市综合交通设施体系的构建不可避免的形成相互促进，中国的大城市逐渐不同程度的陷入了“摊大饼”的发展状态[32]。21世纪以来，中国特大城市以“舒展的紧凑城市系统”为目标，其发展战略中都明确提出多中心的发展模式[30,33]。然而，市场进行资源配置在打破原有单位格局的同时加大了职住空间的“撕裂”，以及城市就业的集中分散能否达到规划预期的目标，仍然有待进一步的检验。

　　在相对微观的居住区单元规划调整方面，中国城市经历了从统一计划供给到“以人为本”的个性化供给转型，逐步寻求公共服务均等化配置的过程[34-35]。1970年代之前，中国的居住区规划严格构建了服务计划经济体制的单位大院，构建了城市内部具有“小福利国家”的性质的组成单元，让城市居民在单位内可以满足日常生活的需求，同时步行和自行车支撑单位大院内大多数的日常出行。随着1970年代末期改革开放潮流的渗透，市场制度的萌芽兴起，单位制逐渐瓦解，市场主体参与到居住区配套建设中，包括“全国住宅建设试点小区工程”和土地有偿使用制度等一系列政策出台加速了服务设施多样化的供给。

　　进入1990年代末期，房地产的市场化进一步强化了市场实施配套建设的主体地位。然而，由于早期商品房对于配套设施的供给远远不足，并且大量地处郊区的居住区功能单一，生活在其中的居民只能通过前往中心城区满足必要的休闲娱乐活动，长距离通勤的需求又间接促进机动化快速发展。21世纪以来，国家的城镇化速度开始放缓，土地资源的稀缺性开始暴露，老龄化进程加快，城市的发展从重视空间数量转向关注空间品质升级，“人”的需求逐渐被视为规划的重点。由此，“小街区、密路网”的街区设计，15分钟社区生活圈等一系列措施致力于完善社区功能，营造满足多元服务设施的需求的城市街区，同时引导居民个体回归绿色低碳出行。

　　2.2模仿西方增量优化线性逻辑的中国城市建成环境与出行行为的实证研究

　　在过去的10多年内，中国的学者在西方研究的基础上开展了一系列有关中国建成环境和出行行为关系的实证研究。根据王冬根和周萌(Wang&Zhou)的综述性文献，在建成环境端，关注最多的变量包括：职住平衡(job-housebalance)、公共交通可达性(transitaccessibility)、社区类型(neighborhoodtypes)、人口密度(populationdensity)和居住区位(residentiallocation)等;同时主要关注的城市涵盖北京、上海、南京、广州和杭州等[37]。

　　在出行行为端，出行时间/距离/频率(traveltime,traveldistance,tripfrequency)、通勤时间/距离(dailycommutingtimeanddistance)、出行模式选择(transportmodechoice)等变量成为主要关注的研究对象[37]。由此，学者们开展了对中国城市“建成环境—出行行为”关系的探索。 同样以小汽车出行距离为例，在建成环境与VMT关系的显著性程度方面，虽然部分中国的研究验证了西方研究的理论假设，但是也存在部分研究发现了差异化的结论。例如，部分研究发现，较高的密度和较高的混合度与VMT呈现显著的负相关关系[38]，但是也有部分研究发现人口密度或土地利用混合度与VMT的关系可能并不显著[14,39]。

　　一个可能的解释在于中国的大城市的密度和混合度水平普遍远远高于西方城市，因此进一步的提高密度和混合度能够带来的降低VMT的边际效益不断降低，这一发现也暗示了推进致密化发展在中国城市情景下可能收效甚微[14]。此外，职住平衡、公共交通可达性等在西方城市与VMT的关系并不显著或显著性较低的建成环境要素，却在中国城市的情境下与VMT呈现了较高的显著性关系[14,30,40-41]。有限的实证研究均指向，直接使用起源于西方城市研究的5D框架解释中国城市的“建成环境—出行行为”的关系可能并非最优方案。由此，立足中国城市的发展历史和规划哲学，结合西方研究经验，提出适用于中国城市的建成环境评估框架已经成为迫切需要解决的重点问题。

　　3中国高密度城市“建成环境—出行行为”关系研究需要强调非线性优化

　　通过对中西方城市“建成环境—出行行为”相关文献的分析，不难发现将线性关系假设直接应用于中国城市研究，难以指导高密度背景下的建成环境优化。因此，本论文尝试提出“土地利用—出行行为”的非线性关系的假设，即随着建成环境变量的均匀变化，出行行为变量不一定始终做出同等程度的响应。基于非线性关系的假设，以及相应的阈值效应，有助于实现对不同的建成环境有效作用范围的测度[45-47]。关于探索非线性关系，一项难点在于分析技术的限制，早期的探索研究主要通过统计描述或非线性变化进行检验。

　　例如，弗兰克和皮沃(Frank和Pivo)通过描述性分析识别出就业密度在25~75人/英亩时，随着密度的增大，居民使用小汽车通勤出行的比例会下降;就业密度到达75~125人/英亩，变化则不再显著[48]。科和曹新宇(Ko&Cao)则通过引入自变量平方项，探讨了到轻轨的临近性与周边工商业价值之间非线性关系，并发现随着到轻轨的距离增加，工商业价值变化的速率变缓[49]。以及张文佳和张明(Zhang&Zhang)运用了多层多项Logit回归，提供了将变量进行取对数转换回归线性假设来探讨非线性关系的思路[50]。

　　然而，上述方法虽然在数据关系的形态上脱离了线性的束缚，但是仍然没有摆脱线性假设的本质，近期有学者尝试通过引入机器学习模型或高级计量经济模型实现对非线性关系的直接测度。例如，丁成日等(Dingetal.)首次应用梯度增强决策树(GBDT:GradientBoostingDecisionTree)模型于建成环境领域的研究，研究发现当人口密度从10人/英亩增加到25人/英亩，选择汽车出行的概率下降约1%;当人口密度继续增加到35人/英亩，这一概率降低了约5%;而当人口密度超过35人/英亩，二者的关系则趋于稳定，形成明显的阈值效应[45]。随后，我国学者基于GBDT等机器学习模型又开展了大量的实证工作，证明了非线性关系存在的广泛性[28,47,51]。

　　此外，也有部分学者基于分段函数的思路，借鉴广义加性模型(GAM:GeneralizedAdditiveModel，)模型，尝试测度建成环境在不同范围内对出行行为影响作用强度的差异性。例如，帕克等(Parketal.)基于GAM模型研究发现，将城市中心的活动密度维持在10000~25000人/km2，道路交叉口密度保持在150~300个/km2，十字路口的占比60%以上，公共交通站点25~150个/km2且能够覆盖5%~35%的就业机会，将最大程度上促进步行和公共交通使用，以及减少VMT[52]。

　　对于上述研究结果，一个可能的解释在于规模效应所带来的边际效益逐渐降低，直至转变为规模不经济的现象，即经济学中所强调的边际收益递减律(diminishingmarginalreturns)。例如，当人口密度从较低水平增加至中等水平的过程中，人口集聚形成规模效应，人均VMT便随之减少;当其边际收益逐渐减弱直至趋于“0”值，人均VMT便不再随着人口密度增加而变化，从而形成阈值效应;或当其边际效应出现反转时，人均VMT逐渐增加。

　　4总结与展望

　　本文通过回顾中西方建成环境规划理念的转变，以及“建成环境-出行行为”关系研究的特征，尝试甄别符合中国城市发展的面向可持续出行行为的建成环境优化方向与实证分析策略。通过对比分析，研究发现中西方城市至少存在以下三点差异。

　　第一，不同于西方城市低密度蔓延的发展模式，中国城市具有高密度、高混合度的城市特征，同时为实证研究提供了迥异的场景。第二，不同于西方城市长期以来遵循高度市场化的发展导向，中国城市普遍经历了从高度计划经济到逐渐市场化开放的发展历程，历史规划产物的痕迹(如单位大院)仍然深刻影响着当今的城市发展。第三，不同于西方城市高度的汽车依赖，中国城市普遍具有庞大且丰富的公共交通网络，长期以来支撑了城市内部的出行活动。理解上述差异对于探索中国情景下“建成环境-出行行为”的复杂关系，以及指导中国城市的规划实践具有重大意义。

　　在理论研究方面，未来的工作应当立足中国城市的独特性，并因地制宜地提出符合中国城市特征的研究范式，这至少应当包含以下2个方面。

　　第一，在建成环境的评估方面，已有的研究广泛地证明了源于西方城市的5D框架在中国城市的情景下表现出了不兼容的特征，而基于区域可达性、社区可达性和公共交通可达性的3A框架可能为破解这一难题提供可能。第二，在“建成环境—出行行为”关系的假设方面，同样源于西方城市的线性假设主要关注环境对行为的影响是否存在，在诸多方面难以应用于中国城市的场景;而非线性假设可用于评估环境对行为的影响程度，以及相关分析技术的发展为解决这一问题提供了新的思路。

　　此外，本研究仍然存在一些不足。一方面，起源于新城市主义、精明增长与紧凑城市的“建成环境—出行行为”研究关注多种交通行为要素，包括：VMT、步行距离和地铁乘坐人数等。然而，由于文章篇幅限制，本研究仅聚焦于VMT这一项变量，未能全面的反映出西方研究在该领域内的全貌。另一方面，不同于西方城市(尤其是美国城市)对私家汽车的高度依赖，中国城市通常具有较好的公共交通设施基础。交通基础的差异也呼吁着更加中国化的交通行为变量选取，尤其是以VMT为代表的侧重小汽车使用的指标，是否可以直接作为反映中国城市“建成环境—出行行为”关系的最为准确的分析视角，仍然有待进一步的讨论和探索。

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　　作者：鲁大铭赵雅静张文佳