基于家庭的城市居民出行需求理论与验证模型

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常是小范围的交通政策措施的研究则十分有效 ， 并且近年的实际应用更多是在基于家庭 的出行需求分析方面 。 另外 ， 活动分析法增加了交通调查的难度 、 数据分析及处理的工 作量 、 以及建模的难度 ， 这也影响其广泛应用 [8]。 2.2 基于家庭的活动 — 移动行为分析 大部分出行需求模型都假定个人决策的制定只考虑个人的活动参与或出行 。 这个假 设在在大多数情况下是不合理的 ， 特别是考虑家庭对个人出行行为的影响时 。 家庭活动 决策过程可以理解为家庭在资源制约 ( 汽车分配 、 时间分配 ) 和活动需求 ( 任务分配 、 活 动日程安排 ) 的要求下 ， 分配不同的家庭成员进行活动和移动以满足家庭需求 ( 生存性 、 维持生活和休闲性 ) 的选择决策制定过程 [18]。 其研究目的主要是 ： ① 家庭的人员分配模 式强烈影响汽车占有水平 、 出行链和交通方式等与出行直接相关的行为选择 ， 而这些会 直接影响到交通拥挤 、 空气质量和运输量的预算等 ； ② 某些外部因素 ， 如交通管理政策 等对个人行为产生的影响不仅仅是通过直接作用于个人 ， 还间接通过改变家庭决策过程 从而影响个人行为 ； ③ 联合决策除了受家庭本身属性影响外 ， 还受到其他外部因素的影 响 ， 通过研究联合决策过程可以反映这些外部因素的特征 ， 例如居住环境与家庭出行的 相互作用 。 许多研究把家庭对个人活动 — 移动行为的影响 2.2.1 家庭属性与个人活动 — 移动行为 集中在家庭基本人口统计和社会经济属性上 。 首先考虑到的是家庭结构对活动 — 移动行 为的影响 。 例如 ： 许多研究发现人数越多的家庭活动和出行发生的概率越大 [1, 21]； 如果家 中小孩数目增多则会增加家庭成员户外休闲活动和移动行为 [23]。 其次 ， 家庭资源的制约也 对出行产生着显著的影响 ， 譬如机动车 、 特别是汽车的拥有量 、 人均使用量等 。 家庭的 收入也 是 一 个 重 要 的 制 约 因 素 ， 实 证 表 明 高 收 入 的 家 庭 倾 向 于 更 多 的 户 外 活 动 和 移 动 ， 特别是户外休闲活动和购物活动 [24]。 此外 ， 家庭生命周期也影响不同家庭成员的活动 — 移 动模式 ， 处于不同生命周期阶段的人群明显地表现出不同的活动时间分配和出行行为 [25]。 家 庭 内 部 相 互 作 用 (Intra-household Interaction) 是 指 不 同 家 2.2.2 家 庭 内 部 相 互 作 用 庭成员的活动和移动之间的联系 ， 通常通过时间利用和资源分配来反映 。 家庭内部相互 作 用 的 模 型 主 要 是 复 杂 多 变 量 统 计 模 型 ， 如 结 构 方 程 模 型 和 分 层 线 形 模 型 (Multilevel Linear Model) 。 虽然往往缺乏决策机制和过程解释的研究 ， 但 通 过 从 统 计 数 据 中 发 现 活 动—移 动 行 为 之 间 以 及 成 员 行 为 之 间 的 相 互 联 系 ， 可 以 看 出 社 会 经 济 属 性 、 空 间 属 性 、 以及家庭和个人属 性 对 活 动 — 移 动 行 为 的 多 层 次 的 和 多 种 效 应 的 联 系 [26, 27]。 值 得 一 提 的 是 ， 家庭内部相互作用的研究绝大部分关注的是欧美发达国家 ， 而曹新宇和柴彦威则基 于性别角色利用结构方程模型探讨了中国深圳地区家庭中男女家长的活动时间分配 ， 得 到男性在户外活动中扮演主要角色 、 而女性则在户内活动中占据主要地位等结论 [28]。 总 之 ， 要 以 家 庭 为 活 动—移 动 行 为 的 分 析 单 元 ， 需 要 综 合 分 析 家 庭 属 性 对 个 人 活 动 — 移动的影响 、 家庭任务对个人行为的制约以及家庭成员之间的组合制约等方面 。 以 往的基于出行的分析最多能考虑到家庭属性的影响 ， 而对另外两个方面则束手无策 。 因 此 ， 本研究利用天津市民时间利用日志调查数据 ， 建立结构方程模型 ， 在解读天津市民 活动 — 移动模式的基础上 ， 验证以下三个问题 ： ① 在出行行为分析上 ， 活动分析法能否 克服基于出行的模型的不足 ? ② 家庭成员对居民的活动 — 移动行为的影响是否显著并且 是怎样影响的 ? ③ 考虑到家庭和活动影响时 ， 社会经济属性等外生变量怎样影响天津市 民的出行行为 ？ 并且这种影响与基于出行的分析有着怎样的区别 ?
第 63 卷 第 12 期 2008 年 12 月
地 理 学 报
ACTA GEOGRAPHICA SINICA
Vol.63, No.12 Dec., 2008
基于家庭的城市居民出行需求理论与验证模型
张文佳 , 柴彦威
( 北京大学 城市与经济地理学系 ， 北京 100871)
摘要： 西方的城市居民出行需求研究已经由基于出行的分析转向基于活动的分析 ， 而国内的 相关研究几乎空白 ， 特别是基于家庭的分析 。 基于出行的交通需求理论在交通 规 划 中 的 不 足 ， 强调活动分析法的理论基础和应用优势， 提出了基于家庭的活动—移动行为的理论并进行模 型验证。 采用天津市居民时间利用日志调查的第一手数据， 以家庭为研究单元， 建立结构方 程模型， 在解读天津市民工作日的活动—移动模式的基础上 ， 验证了基于家庭的活动分析法 的理论。 结果表明， 出行来源于相应的活动参与， 且活动分析法很好地解决了四阶段法等基 于出行的模型的一些不足。 男女家长之间存在明显的活动—移动联系， 并且在非工作活动上 存在联合参与行为。 在考虑活动和家庭成员的间接效应时， 社会经济属性对居民出行时间的 的总体效应和直接效应显著程度不一， 验证了基于家庭的活动分析法在出行行为研究上比传 统基于出行的分析更加全面和深入 。 关键词 ： 行为地理学 ； 交通地理学 ； 出行需求 ； 活动分析法 ； 结构方程模型 ； 天津市
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张文佳 等 ： 基于家庭的城市居民出行需求理论与验证模型
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学主要关注行为理论的发展 ， 并尝试给出了一些理论框架 ， 但尚未把理论应用到实际中 来 [2, 8]。 与此同时交通研究更多关注的是基于活动的分析在交通规划中的应用 ， 但对活动 分析的理论来源及发展过程很少涉及 。 学术界逐步意识到了基于家庭的出行行为研究的 重要性及可能性 ， 但是由于实证分析的数据来源大多是居民个人的出行调查 ， 国内尚没 有基于家庭的出行行为分析 [9-11]。 因此 ， 本研究在回顾出行需求分析理论的基础上 ， 梳理基于家庭的出行行为研究的 理论和模型发展 ， 提出三个待验证的相关理论问题并进行验证 。 本研究以北京大学行为 地理学研究小组 1997 年实施的天津市家庭时间利用日志调查的第一手数据为基础 ， 在国 内首次建立基于家庭的结构方程模型 ， 验证活动分析法和基于家庭的出行研究的理论 。
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引言
城市居民出行行为一直是行为地理学和交通运输地理学研究的重点 ， 行为地理学对 出行行为的研究侧重于个体出行形成的行为空间及其与居住 、 就业等活动空间的联系 [1]， 而城市交通运输地理学在研究交通系统与土地利用关系时引入居民出行 ， 集中研究影响 出行的个人与家庭特征及相关政策 ， 涉及收入 、 性别 、 工作地位 、 年龄 、 职业 、 家庭结 构等多方面 [2]。 自 20 世纪 50 年代以来 ， 行为研究和交通研究的结合越加紧密 ， 发展出许多新的理 论 和 方 法 论 。 50-60 年 代 占 主 导 的 汇 总 方 法 (Aggregate Method ， 在 交 通 领 域 一 般 把 “Aggregate ” 翻译为 “ 集计 ”， 在地理领域内翻译不一 ， 有称为 “ 聚合 ”， “ 汇总 ” 等 ， 本 文根据 《 人文地理学词典 》 的翻译统一采用 “ 汇总 ” 说法 [3]) 主要来源于社会物理学和经 济学 ， 例如利用重力模型研究出行的分布 、 利用均衡理论研究各种交通网络的任务安排 等 。 进入 70 年代后 ， 非汇总方法 (Disaggregate Method) 得到了长足发展和广泛应用 ， 其 理论基础则是微观经济学和心理学中关于行为选择的理论 ， 例如效用最大化和随机效用 理论 [4, 5]。 从 80 年代中开始 ， 基于活动的分析方法 (Activity-based Approach ， 简称活动分 析法 ) 得到了快速发展 ， 其理论和模型框架来源于蔡平 (F. S. Chapin) 对活动动机的社会 评述及哈格斯特朗 (T.H覿gerstrand) 的时间地理学 [6]。 此后 ， 城市居民出行模式的研究发生 了根本性的变化 ， 研究视角由原来的基于移动 (Travel-based ， 广义上的出行 ) 转变为基于 活动 (Activity-based) ， 研究单元由宏观交通分析的区域 (Traffic Analysis Zones ， TAZ) 转 向微观交通行为的个人及家庭 [7]。 近年来 ， 国内地理学界和交通学界都开始关注西方出行行为研究的转型 ， 其中地理
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出行需求理论的发展
城市居民出行需求是交通需求分析中的核心内容 ， 传统上一直以 “ 四阶段法 ” 为主 要的分析手段 。 但是 ， “ 四阶段 ” 理论体系是以基于出行的统计为分析基础 ， 认为每次 出行都是离散和独立的 ， 而缺乏行为分析理念 ， 没有考虑到出行的决策过程 、 时间管理 和组合制约等 [7, 12]。 而且 ， 基于出行的分析一般采用汇总的方法进行建模 ， 在根本上难以 改变交通需求机理刻画方面的不足 ， 以至于在出行需求理论研究中 ， 以及微观交通规划 和管理政策的决策支持中表现出越来越多的局限性 。 因此 ， 从 80 年代开始 ， 为了从出行 行为的理论根源上解决传统出行分析带来的缺陷 ， 活动分析法便应运而生 。 2.1 基于活动的出行需求 活动分析法认为 ， 出行需求是人们为了满足个人或家庭需求 、 参与在空间上有距离 的场所上举行的活动而派生出来的一种需求 ， 而不仅仅是为了出行而出行 [13]。 这种出行源 自于活动的观点最早由奥伊和舒勒丁那 (Oi and Shuldiner) 应用在城市出行需求模型研究 中 [6]， 但活动分析法的理论基础却来源于美国城市学者蔡平和瑞典地理学者哈格斯特朗 。 其中 ， 蔡平的研究提供了隐藏在家庭活动系统背后的活动动机的社会学分析 ， 明确指出 时间和空间对行为模式的影响 [14]； 而哈格斯特朗则提供了时空制约下活动选择的决策机制 框架 ， 指出了对活动参与产生影响的三种制约 ： 能力制约 、 组合制约和权威制约 [15]。 这两 个理论基础和相关模型适应了当时西方发达国家迅速发展的交通要求 ， 摒弃了基于出行 的传统模型 ， 形成了目前在交通需求分析 、 人类行为及其决策研究等领域上被广泛接受 和应用的活动 — 移动行为 (Activity-Travel Behavior) 理论和方法 。 活动分析法的出现 ， 使得对交通需求的解读从出行的统计分析转移到对人们怎样和 为什么 不 断 参 与 产 生 出 行 的 活 动 上 来 。 正 因 为 把 出 行 需 求 放 在 人 类 活 动 的 大 背 景 之 下 ， 活动分析法可以避免像 “ 四阶段法 ” 等出行理论的不足 ， 强调活动参与是引起出行的内 在原因 ， 考虑到连续的时空间维度和制约下的决策过程 ， 以及家庭的影响 ， 能够提供一 个在理论与应用上都更令人信服的研究框架 ， 并可以在此框架下建立大量非汇总的出行 需求模型 ， 为出行行为的模拟 、 基础设施的更新以及交通政策的制定提供更符合实际的 研究和建议 。 在西方国家 ， 近 20 年活动分析法在相关领域得到了很大发展 ， 研究的焦点也在不断 多元化 ： ① 特定的活动 — 移动模式的描述和过程研究 ； ② 个人 、 家庭 、 社会和政策等对 活动 — 移动行为的直接和间接影响 ； ③ 活动 — 移动行为的纵向变化 ； ④ 家庭内部相互作 用与活动 — 移动分析 ； ⑤ 城市空间 ( 包括土地利用等 ) 与虚拟技术 ( 如互联网 ) 跟居民活 动 — 移动行为的交互作用 [17-20]。 然而 ， 虽然活动分析理念早在 20 世纪 70 年代中后期已由 牛津大学交通研究小组应用到实际的出行需求分析中 [21]， 但目前仍主要处于学术研究阶 段 ， 其中的主要原因是它还不太适合大型的密集投资项目的分析评价 ， 而对精确的 、 通