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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:伍南彰
研究生(外文):WU, NAN-CHANG
論文名稱:臺中市都市土地利用生態經濟預警系統模擬與分析之研究
論文名稱(外文):Simulation and Analysis of Eco-Economic Early-Warning System for the Urban Land Use of Taichung City
指導教授:何友鋒何友鋒引用關係
指導教授(外文):HO, YU-FENG
口試委員:何東波吳桂陽何肇喜劉正智
口試委員(外文):HO, TONG-POWU, KUEI-YANGHO, CHAO-HSILIU, CHENG-CHIH
口試日期:2017-07-02
學位類別:博士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:建築系建築及都市設計碩博士班
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:258
中文關鍵詞:生態經濟都市土地利用生態經濟模糊德爾菲系統工程系統動態學類神經網路
外文關鍵詞:Eco-economicEco-economic of Urban Land UseSystems EngineeringFuzzy DelphiSystem DynamicsArtificial Neural Network
相關次數:
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都市土地乃都市人口生活與經濟活動之標的物,合宜的都市土地供給與利用為提昇都市經濟與都市永續發展的必要條件。近年來由於都市土地利用供需失調,各級產業土地資源需求轉變頻繁,農林用地遭侵蝕違規使用,迭有土地不當利用情形,產生污染並破壞生態環境,危及都市經濟與生態平衡之發展。都市土地利用生態經濟發展為多重要因不斷交互波動衝擊結果的完整體現,具有動態性、因果性、回饋性、敏感性等特徵,其發展之良莠受到都市計劃措施、土地資源供需、土地開發管理等相關政策施為的綜合制約影響。惟面對複雜多變的土地利用行為,目前國內缺乏都市土地利用生態經濟預警相關之研究與因應機制,長期存在土地利用效益低落與生態環境衝擊之問題,實有加強土地利用變化趨勢觀測、落實即時預警與改善策略施為之必要。故如何因應土地利用歷史發展因素與未來多變之需求波動,建立完善的都市土地利用生態經濟發展預測與警示機制,以利動態改善策略的施為,為土地利用決策與管理者亟須面對之重要課題。
本研究以生態都市永續發展觀點,進行都市土地利用生態經濟結構剖析、定量測算和策略模擬,採行多理論、多模型與個案實證研究,依據臺中市土地利用生態經濟歷年發展狀況,從預測及預警兩階段構思預警系統,建置適切並可及時政策評價的都市土地利用生態經濟監測預警動態模擬系統,提昇土地利用風險防制能力。本研究藉由生態經濟學與土地生態經濟學理論,探討土地利用生態經濟運行機制;以系統工程學為核心,應用模糊德爾菲專家諮詢及敏感度分析,建構都市土地利用預測預警指標體系;結合系統動態學、遺傳演算類神經網路,建構都市土地利用生態經濟預警系統動態模擬模型;透過景氣對策信號機制評價都市土地利用生態經濟警情;經由情境模擬進行土地利用政策尋優。研究發現多方法協同可系統化應用於都市土地利用動態研究;透過都市建築用地、交通用地與森林用地面積複合調控模擬,較單一情境模擬政策評價為佳,可較為有效穩定都市人口成長,達成土地有效利用、提升財政稅收與健全生態環境之政策目標。
基於系統性排警思維,除建議設置「都市土地利用生態經濟預警系統動態模擬專責機構」外,對於建立中臺區域土地利用預警體系、推動土地多目標使用與建築物修繕、加強土地利用管理與再生利用等配套策略措施,亦應兼籌並顧有效調控土地利用,達到臺中市都市永續發展之目標。

Urban land is the subject matter of urban life style and economy, suitable urban land supply and usage are essential requirements for upgrading the city’s economic status and sustainable development. In recent years, the improper use of land such as imbalance supply and demand of urban land, frequent change of need among different level of estate and the illegal use of farmland lead to pollution and damage to the ecosystem that could harm the city’s development balance between economy and ecosystem. The characteristic of the Eco-economic of urban land use is the result of multiple interaction and the result is not only dynamic but also contains the feature of cause and effect, feedback and sensitivity, and its development is influence by integrated restriction factors including policy related to city planning, supply and demand of land, and the develop and management of lands. At present, there is lack of research study to confront the complex behavior related to the predicament of Eco-economic of urban land use and its response mechanism, and the long existed problem of low efficiency land use and its impact on eco-environment requisite the improvement of observation related to the trend of land use and implement on forecasting and improving policy. Therefore it is important for policy makers and supervisors to confront the task of how to building a thorough predict and alarm system for Eco-economic of urban land use and progression based on the historical use, development and the changing fluctuation of future needs to bring benefit to dynamically improve application of related strategies.
From the aspect of ecological city and sustainable development the research used structure analyses of Eco-economic of urban land use, quantitative measurement and strategy simulation with multiple theory, model and case study. Using Taichung city’s Eco-economic of urban land use development as an example the research design a forewarning system from the aspect of forecasting and forewarning. The system is design to appropriately and timely evaluate the policy using the Surveillance Dynamics Model for Eco-economic System to enhance the ability of risk control on land use. The study used theories from the field of Eco-economics and Land Eco-economics to investigate the operation of Eco-economic Land Use. First Systems Engineering was used as the main core and applied Fuzzy Delphi expert consultation and sensitivity analysis to construct the forecast and forewarning system of urban land use. Then, combined with System Dynamics and genetic calculus Artificial Neural Network to construct the Surveillance Dynamics Model for Eco-economic of urban land use. Through by the economic response mechanism to evaluate and alarm the Eco-economic of urban land use and optimize land use policy by simulation. The research discovered that by applying the multiple assistant system to the study of dynamic urban land use is more effective than the single scenario simulation strategy. Through combing simulation model of urban construction area, traffic area and forest land the population growth could be more stable and could benefit the government’s goal of using land effectively, increasing tax revenue and building healthy ecological environment.
Based on the thought of systematic eliminate potential threat the research recommended to set up ‘The Institution of the Surveillance Dynamics Model for Eco-economic of Urban Land Use’ and related policies such as establishing mid-Taiwan land usage forewarning system, multiple usage of single unit, renovation of buildings and enhancement of land use including manage and regenerate should also be take in to consideration to control the use of land efficiently and reach the goal of sustainable development for Taichung City.

摘要Ⅰ
AbstractⅡ
謝誌Ⅳ
目錄Ⅴ
表目錄Ⅶ
圖目錄Ⅸ
第一章 緒論
第一節  研究背景與目的 1
第二節  研究範圍與內容 5
第三節  研究方法與流程 9
第四節 名詞釋義 15
第五節 研究成果 19
第二章 理論與文獻回顧
第一節  臺中市都市土地利用問題 21
第二節 生態經濟學理論 31
第三節 都市土地利用生態經濟預警原理 46
第四節  都市土地利用生態經濟預警方法 54
第五節  小結 70
第三章 都市土地利用生態經濟預警系統研究方法
第一節  模糊德爾菲法(FDM)72
第二節  系統動態學(SD)75
第三節  遺傳演算類神經網路(GANN)91
第四節  小結 100
第四章 臺中市都市土地利用生態經濟系統動態指標體系
第一節  都市土地利用生態經濟系統架構擬定 104
第二節  都市土地利用生態經濟系統指標變數集 112
第三節  都市土地利用生態經濟系統指標體系建立 142
第四節  小結 146
第五章 臺中市都市土地利用生態經濟系統動態模擬模式
第一節  都市土地利用生態經濟系統界定 148
第二節  系統動態模式建構 151
第三節  模式效度驗證與趨勢模擬 169
第四節  小結 178
第六章 臺中市都市土地利用生態經濟預警系統模擬模式
第一節  都市土地利用生態經濟系統預警體系 179
第二節  遺傳演算類神經網路預警系模擬模式 186
第三節  臺中市都市土地利用生態經濟預警策略 191
第四節  討論 209
第七章 結論與建議
第一節 結論 213
第二節 建議 218
參考文獻 223
附錄
附錄一 都市土地利用生態經濟系統指標糢糊德爾菲問卷 235
附錄二 臺中市都市土地利用生態系統動態模式數理方程 247
附錄三 臺中市土地利用生態經濟情境模擬警情資料表 254

表目錄
表2-1 生態經濟學與傳統生態學及傳統經濟學異同比較表 34
表2-2 運用生態經濟學於都市土地利用相關研究歸納表 41
表2-3 黃色預警方法(灰色分析法)比較一覽表 56
表2-4 預警指標權重理論基礎與研究方法比較一覽表 59
表2-5 土地利用預警指標權重確定方法比較一覽表 61
表2-6 比較判斷矩陣示意表 62
表2-7 常用土地利用預警模型方法比較一覽表 64
表2-8 土地利用生態經濟預警方法比較表 69
表3-1 傳統德爾菲法與模糊德爾菲法比較表 74
表3-2 因果關係回饋環示意一覽表81
表3-3 系統動態模型效度驗證歸納表 87
表3-4 系統動態學相關研究歸納表 87
表3-5 類神經網路應用於都市土地利用房地產預警系統相關研究歸納表 96
表4-1 都市土地利用生態經濟系統回饋環路結構推定模式一覽表 112
表4-2 都市土地利用生態經濟系統相關研究指標歸納表 116
表4-3 都市土地利用生態經濟系統影響指標體系初步彙整表 129
表4-4 提供專家諮詢都市土地利用生態經濟系統指標體系架構釋義一覽表 133
表4-5 都市土地利用生態經濟系統指標體系篩選一覽表 144
表5-1 都市人口子系統指標定義一覽表 158
表5-2 建設用地子系統指標定義一覽表 159
表5-3 產業經濟子系統指標定義一覽表 161
表5-4 交通運輸子系統指標定義一覽表 163
表5-5 環境生態子系統指標定義一覽表 165
表5-6 都市土地利用生態經濟系統整體動態模型主要變數表 .168
表5-7 都市土地利用生態經濟發展歷史值與模擬值比較表 173
表6-1 都市土地利用生態經濟系統內生變量敏感度分析 (影響-響應矩陣) 181
表6-2 都市土地利用生態經濟單指標預警準則 183
表6-3 都市土地利用生態經濟發展綜合指標預警準則 184
表6-4 1991-2011年臺中經濟發展景氣信號一覽表 185
表6-5 警度模式與特徵向量對應表 187
表6-6 都市土地利用生態經濟系統GANN預警模型參數設定表 187
表6-7 GANN網路學習訓練與測試模擬結果 188
表6-8 2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態反應權值一覽表 189
表6-9 1991-2011年臺中市土地利用生態經濟發展警兆與警情反應權分析表 190
表6-10 都市土地利用生態經濟系統外生變量敏感度分析 (影響-響應矩陣) 193
表6-11 策略一(S1)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 196
表6-12 策略二(S2)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 196
表6-13 策略三(S3)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 199
表6-14 策略四(S4)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 200
表6-15 策略五(S5)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 203
表6-16 策略六(S6)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 203
表6-17 複合策略一(CS1)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 207
表6-18 複合策略二(CS2)2012-2033臺中市土地利用生態經濟發展景氣反應權值一覽表 208

圖目錄
圖1-1 研究範圍示意圖 7
圖1-2 臺中市已發佈與審議中都市計畫區位圖 7
圖1-3 都市土地利用生態經濟預警系統模擬與分析研究流程圖 14
圖1-4 生態經濟預警系統內容架構圖 16
圖2-1 生態經濟學學科體系示意圖 35
圖2-2 生態經濟系統體系示意圖 36
圖2-3 土地生態經濟系統運作示意圖 39
圖2-4 都市土地利用生態經濟系統構成示意圖 39
圖2-5 都市土地利用生態經濟預警系統動態結構圖 49
圖2-6 都市土地利用生態經濟預警機制示意圖 50
圖2-7 都市土地利用生態經濟預警系統結構示意圖 51
圖2-8 都市土地利用生態經濟預警技術操作流程圖 .53
圖3-1 Max-Min預測值示意圖 76
圖3-2 動態流圖標準結構示意圖. 81
圖3-3 系統動態學建模與分析流程圖 83
圖3-4 系統動態模型模擬平台結構圖 85
圖3-5 系統動態模型模擬程序架構圖 86
圖3-6 三層類神經網路簡化示意圖 93
圖3-7 遺傳演化類神經網路運作流程圖 95
圖3-8 基於GANN模型識別技術的都市土地利用生態經濟預警系統架構圖 98
圖3-9 應用系統動態學及遺傳類神經網路模擬方法研究流程圖 103
圖4-1 都市土地利用生態經濟系統因果關係回饋環路基本模式圖 110
圖4-2 都市人口與都市土地利用生態經濟系統因果關係回饋環路圖 110
圖4-3 產業經濟與都市土地利用生態經濟系統因果關係回饋環路圖 110
圖4-4 交通運輸與都市土地利用生態經濟系統因果關係回饋環路圖 111
圖4-5 環境生態與都市土地利用生態經濟系統因果關係回饋環路圖 111
圖4-6 都市土地利用生態經濟系統整體系統組成架構圖 111
圖4-7 深圳市生態城市指標體系建構技術途徑示意圖 115
圖4-8 臺中市都市土地生態經濟系統指標因子篩選程序示意圖 133
圖4-9 都市土地利用生態經濟系統影響指標體系樹狀圖 145
圖5-1 都市土地利用生態經濟系統建模程序圖 148
圖5-2 都市土地利用生態經濟系統架構圖 149
圖5-3 都市人口子系統因果關係回饋圖(5指標)152
圖5-4 建設用地子系統因果關係回饋圖(7指標)152
圖5-5 產業經濟子系統因果關係回饋圖(6指標)153
圖5-6 交通運輸子系統因果關係回饋圖(5指標)154
圖5-7 環境生態子系統因果關係回饋圖(9指標)155
圖5-8 都市土地利用生態經濟系統動態回饋圖(32指標)157
圖5-9 都市人口子系統動態流圖 159
圖5-10 建設用地子系統動態流圖 161
圖5-11 產業經濟子系統動態流圖 163
圖5-12 交通運輸子系統動態流圖 164
圖5-13 環境生態子系統動態流圖 167
圖5-14 都市土地利用生態經濟系統動態流圖 170
圖5-15 都市土地利用生態經濟系統動態模型效度關係圖 172
圖5-16 都市總人口數變化趨勢圖 174
圖5-17 建築用地面積變化趨勢圖 175
圖5-18 稅捐總收入變化趨勢圖 175
圖5-19 每人每次大眾運輸旅次成本變化趨勢圖 176
圖5-20 二氧化碳排放總量及環境保護支出變化趨勢圖 177
圖6-1 1991-2011臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 185
圖6-2 GANN網路學習訓練誤差統計圖 188
圖6-3 2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 189
圖6-4 策略一(S1)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 197
圖6-5 策略二(S2)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 197
圖6-6 策略三(S3)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 200
圖6-7 策略四(S4)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 201
圖6-8 策略五(S5)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 204
圖6-9 策略六(S6)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 204
圖6-10 複合策略一(CS1)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 208
圖6-11 複合策略二(CS1)2012-2033年臺中市土地利用生態經濟發展景氣狀態圖 209
圖7-1 三維度都市土地利用生態經濟預警系統架構圖 219
圖7-2 臺中市土地利用生態經濟預系統動態模擬專責機構運作示意圖 220

中文文獻
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