摘 要

随着人们环保意识的逐渐提高，近些年来有关生态安全、环保的研究取得很多成果。以城市生态系统为对象进行的研究也不在少数，但由于城市生态系统的复杂性，模型的合理构建也是研究的主要瓶颈之一。交通作为社会经济的基础保障是现代城市发展的重要环节。本文交通的角度出发，缩小研究范围，对城市的交通生态系统进行研究，在结合生态城市及交通可持续的相关理念提出城市交通生态系统的构建。如何使交通更好的服务于生态城市的建设也是崭新的研究视角，而交通生态系统模型的合理构建及优化对生态城市的及可持续交通的发展都有重大意义。

本文首先对国内外研究成果进行了阐述，明确了交通生态系统的内涵，并简单阐述了目前在交通生态系统的评价与测算方面常用的一些研究方法。着重论述了本文研究所要用到的系统动力学的相关基础理论。其次，分析了武汉市交通生态系统的基本特征和主要影响因素；在数据可获得的基础上提出将武汉市交通生态系统划分为生态资源子系统、交通资源子系统和交通污染子系统并构建了武汉市交通生态系统动力学模型，采用回归分析方法确定了主要变量的状态方程，采用Vensim 软件实现系统动力学模型仿真。最后，对模型重要变量的趋势变化进行了分析和预测，提出武汉市交通生态系统的调控策略。

主要研究结论有：1）增加公园绿地面积与减少机动车道路网密度变化量都可以提高城市生态系统质量，并且增加公园绿地面积对城市生态系统的改善优于减少机动车道路网密度对城市生态系统的改善。2）武汉城市的经济和社会发展势必导致出行需求的进一步增加，但为了城市生态系统的良性发展，可以控制机动车道路网规模和增长速度，通过大力发展轨道交通、倡导绿色出行、进行交通需求管理等方式，满足日益增长的交通需求，促进城市交通生态系统的可持续发展。3）未来10年武汉市交通生态系统不会发生较大突变。2000年以后武汉市对环保方面的重视使得武汉市交通生态环境有所改善，但仍不能掉以轻心。生态系统在其弹性限度内才具有可恢复性，严重的污染导致的生态系统的破坏将是不可挽回的。

关键词：武汉市；交通生态系统；系统动力学模型；模拟仿真；回归方程

Abstract

With the gradual improvement of people's awareness of environmental protection, in recent years, many achievements have been made in the research of ecological security and environmental protection.The research on urban ecosystem is not in the minority, but because of the complexity of urban ecosystem, the reasonable construction of the model is one of the main bottlenecks of the study.Transportation,as the basic guarantee of social economy,is an important part of modern urban development.This paper, narrow the scope of the study from the perspective of traffic.Based on the concept of ecological city and sustainable transportation, this paper puts forward the construction of urban traffic ecological system.How to make the traffic better service to the construction of eco city is a new research perspective,reasonable construction and optimization of traffic ecological system model are significant to the development of ecological city and sustainable transportation.

In this paper, the research results at home and abroad are described, the connotation of the traffic ecosystem is defined, and some research methods are introduced in this paper.The relevant basic theory of system dynamics is emphasized.Secondly, analyze the basic characteristics of Wuhan city traffic ecological system and the main influence factors;Based on the data which can be obtained,divide the ecosystem for ecological resource subsystem, subsystem of traffic resources and traffic pollution subsystem,using regression analysis method to determine the main variables of the equation of state and the system dynamics simulation model is implemented by the Vensim software.Finally, the trend of the important variables of the model was analyzed and predicted, and the control strategy of traffic ecosystem in Wuhan city was put forward.

The main conclusions of the study are: 1) increase the green area of the park and reduce the amount of motor vehicle road network density change can improve the quality of urban ecological system and increase of urban ecological system of green area of the park is better than reduce motor vehicle road network density of urban ecosystem improvement.2) Wuhan city's economic and social development will inevitably lead to travel demand further increase, but for the sound development of urban ecosystem we can control motor vehicle road network size and growth rate, through the vigorous development of rail transit, advocate green travel, traffic demand management, meet the growing traffic demand, promote the sustainable development of the ecological system of urban traffic.3) in the next 10 years, Wuhan traffic ecosystem will not be a big mutation. After 2000, Wuhan City attaches great importance to environmental protection and the ecological environment of Wuhan traffic has improved, but we can not be heedless. Ecological system is recoverable within the elastic limit , Serious pollution of ecosystem will be irreversible.

Key words: Wuhan city; traffic ecosystem; system dynamics model; simulation; regression equation

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及研究意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究现状分析 1

1.3研究的内容以及技术路线 2

1.3.1研究内容 2

1.3.2技术路线 3

第2章 城市交通生态系统的基本理论和方法 4

2.1城市交通生态系统概念 4

2.1.1城市生态系统的概念 4

2.1.2城市交通生态系统的内涵 4

2.2交通生态系统分析常见方法 4

2.3系统动力学方法 5

2.3.1系统动力学简介 5

2.3.2系统动力学建模基本流程 5

2.3.3系统动力学建模基本原则 6

第3章 武汉市交通生态系统特征和影响因素分析 7

3.1武汉市区域特征 7

3.1.1 自然地理特征 7

3.1.2交通发展现状 7

3.2交通生态系统特征 7

3.3影响因素分析 8

第4章 系统动力学模型构建 9

4.1建模的边界、结构和反馈回路 9

4.2变量类型及存量流量图 11

4.3变量回归方程 13

4.3.1一元线性回归方程 13

4.3.2非线性回归方程 15

4.3.3变量方程整理 17

4.4模型检验 19

4.4.1模型结构检验 19

4.4.2数据拟合程度检验 19

4.5仿真结果及分析 20

4.5.1各子系统内部模型仿真结果 20

4.5.2子系统间模型仿真结果 24

第5章 武汉市交通生态系统变量变化分析 26

5.1主要变量变化分析 26

5.2结果分析 28

第6章结论及展望 29

6.1结论 29

6.2展望 29

第1章 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.1.1研究背景

在工业化和城市化快速发展过程中，由于机动车数量的迅猛增长以及大量人口涌入中心城区所引发的严重的交通环境污染，引发了社会各部门的广泛关注。可持续发展逐渐成为各项建设与发展的前提。交通作为城市建设的“动脉”，为城市的发展做出了巨大贡献，但与此同时，交通系统也是环境的主要污染源之一。^[1]

本文站在城市生态的角度上对交通的发展规模进行研究，并关注机动车所产生的排放污染，提出交通生态系统的概念并确定其内涵进行研究。

目前在交通环境的评价与测算方面，指标体系法应用的较多。系统动力学已经被证明是研究复杂系统比较合适的方法，并且在水资源、人口、旅游环境方面都取得了一定的成果。而在交通环境方面应用系统动力学来解决问题的相对较少，本文希望通过尝试应用系统动力学对交通生态环境系统进行研究与测算，通过分析武汉市交通生态环境的发展现状及问题，基于系统动力学研究方法构建武汉市交通生态系统的模型，针对模型的运行结果，将定量分析与定性分析相结合，提出武汉市交通系统优化发展的对策。

1.1.2研究意义

从系统的功能层面来说，本文所研究及建立的交通生态系统动力学模型可以动态模拟多个指标的演进并进行交通生态环境系统的政策实验和分析。

从理论角度来看，，用系统动力学方法研究交通生态系统是一种新的尝试，在此基础上构建交通生态系统的系统动力学模型也具有一定的新意。

从现实角度来看，如果能够建立合理代表真实系统的模型，这对于改善交通生态环境具有重大意义。

1.2国内外研究现状分析

1935年，英国植物学家A·G·坦斯利率先使用了“生态系统”一词，他本人是从事森林动态方面的研究，在结合前人相关结论的基础上，他将物理学中的“系统”一词引入生态学，提出了生态系统的概念。生态系统就其概念来说，范围十分广泛。所有存在生命的系统及其环境都可以称之为生态系统，它的范围具体要根据人们研究方面确定，因而它应该是一个完整而复杂的生态综合体。“城市生态”是1925年由美国芝加哥学派创始人帕克提出，并在此之后得到了迅速的发展。城市生态系统成为了城市生态学中的研究重点，这与自然生态系统方面的研究及其类似。^[2]

交通生态系统虽然很少被提及，但与之联系密切的交通可持续发展随着交通问题的日益凸显逐渐被提上台面。1995年在美国纽约举行了“运输与可持续发展”全球会议；2002年约翰内斯堡峰会上专家们进一步强化了可持续发展的意义，并且提出需要改变目前的交通结构来避免现行的交通体系多带来的不利的环境影响。2002年约翰内斯堡峰会上专家们进一步强化了可持续发展的意义，并且提出需要改变目前的交通结构来避免现行的交通体系多带来的不利的环境影响。1944年在墨西哥举行的OECD会议上首次提出可持续交通的定义；从国外研究来看，对可持续交通的研究起步较早，现今己经发展出了一些理论，同时在不同的国家幵展了相关的实践活动，在管理方面和政策导向都积累了一些经验。^[3]