이 프로젝트의 목적은 고밀도 개발 (higher-density development) 과 교통 혼잡 (traffic congestion) 의 상관관계를 분석하고 해석하기 위함. 정부는 자동차 의존도와 사용을 줄이기 위해 압축적이고 혼합된 토지 사용 (compact, mixed land use) ？ 스마트 성장 (smart growth) 으로도 알려져 있음 ？ 의 가능한 혜택들에 많은 관심을 보여왔음. 이러한 내용이 사실이라면, 일련의 교통 시스템 투자, 성능, 및 영향 등의 이슈에 대한 해결책을 계획하는데 상당한 영향이 있을 수 있음.

토지 사용과 관련하여 어떠한 형태의 공식적인 정책 입장을 고려하기 전에, 미국 애리조나주 교통부 (Arizona Department of Transportation: ADOT) 는 토지 사용 개발 패턴과 교통과의 상관관계에 대한 이해를 넓히고 있음. 애리조나주 교통부가 가지고 있는 핵심적인 질문들은 다음과 같음.

1. 고밀도 개발은 자동차의 사용을 줄이는가? 줄인다면 얼마나 줄이는가? 그리고 어떤 인자가 영향을 미치는가?
2. 고밀도 개발은 단순히 고밀도의 활동 때문에 더 높은 수준의 교통 정체를 만들어내는가?
3. 애리조나 주민들은 스마트 성장에 대해 알고 있는가? 스마트 성장의 영향과 바람직함 (desirability) 에 대해 어떻게 인식하고 있는가?
 

이 연구는 이러한 특정 이슈들을 다루기 위해 진행되었음. 이 연구는 교통과 토지 사용의 상관관계에 대한 연구 및 증거를 전국적인 단위로 검토하였으며, 피닉스 (Phoenix) 대도시 지역의 자료를 사용하여 이러한 상관관계에 대해 상세한 지역적 분석을 수행하였고, 애리조나 대도시 지역의 공무원들에 대해 토지 사용/교통에 대한 그들의 인식 ？ 고밀도 개발이 어떻게 그들에게 보여지는지 ？ 을 설문조사하였음.

이 연구의 결과에 의하면 더 나은 토지 사용의 혜택이 존재하는 것으로 나타남. 프로젝트의 문헌 검토는 다음의 내용을 강조할 수 있었음.

- 밀도와 차량 이동 거리: 집중된 토지 사용의 주요 지표로써 주거 밀도를 사용하여 다양한 연구들이 밝혀낸 바에 따르면, 고밀도 지역 (또는 도시 지역) 에서의 가구는 더 작은 수의 차량을 가지고, 덜 운전하며, 더 자주 걷거나 대중교통을 사용하고, 교외지역의 일일 차량이동거리의 ½ 에서 1/3 만을 차량으로 이동함.

- 밀도를 넘어서서: 연구에 의하면, 토지 사용이 이동 행태에 미치는 영향은 단순한 밀도 이상의 요소들에 기인하고 있음. 관련 요소들로는 토지 사용의 혼합, 자동차 또는 보행자 위주의 설계, 그리고 여러 이동 선택수단 (특히, 대중교통) 에 의해 증가된 지역적 접근성 등이 중요함. 밀도 (Density), 다양성 (Diversity), 설계 (Design), 및 목적지 (Destinations) 의 특성들은 흔히 4Ds로 알려져 있음.

- 이동 목적: 출근 (work travel) ？ 최고로 높은 수준의 혼잡을 일으킴 ？ 은 교통 계획과 정책의 고려사항에서 일반적인 관심 주제임. 실제로, 압축적인 토지 사용이 고밀도 지역의 대중교통 주변 지역에 집중되어 있어서, 통근자들은 그 편의성 때문에 대중교통을 대체로 사용할 것임. 그러나, 압축적이고 혼합된 토지 사용에 의해 가장 많이 영향을 받는 이동 시장 (travel market) 은 출근 이외의 이동 (nonwork travel) 임. 이는 통상적인 가구 이동의 80 퍼센트를 차지하며, 1980년대 이후로 급속하게 성장해 왔음. 이러한 관계/추세는 토지 사용과 직접적으로 연결되는데, 전형적인 교외 지역에서 모든 가구의 대부분의 니즈 (쇼핑, 아이들 등하교, 개인적 사업, 친목 도로, 및 레크리에이션) 는 사적인 차량 이동을 필요로 함. 근처에 서비스나 음식점을 가지고 있는 오래되고 혼합 사용의 거주 지역들은 지역내 목적지로의 더 높은 이동 밀도 (걷기, 자전거 타기 또는 짧은 자동차 이동 등을 포함) 를 보여줌. 거주민들의 매일 출근은 긴 거리에, 운전자 혼자만의 이동 (solo-driver trip) 인 경우가 많음.

- 시장의 원리: 토지 사용에 대한 스마트 성장 접근방법을 비판하는 사람들은, 이러한 접근방법이 시장의 실제상황을 반영하지 않는 도시 계획가들의 생각일 뿐이라고 생각함. 그러나, 부동상 산업 전문가들은, 압축적이고 혼합 사용의 개발이 발생하지 않았던 이유가 지역의 구획 제한 법률 (restrictive local zoning codes) 또는 교통 서비스 수준에 대한 기준 (traffic level of service standards) 때문이지, 시장의 수요 때문은 아니라고 주장함. 시각적인 선호의 설문조사 (visual preference surveys) 에 의하면, 오래된 (2차 세계 대전 이전의) 교외 지역의 개발 패턴에 대해 일반적인 선호가 있음을 보여줌. 이러한 패턴은 더 압축적이고 보행 가능하며, 거주민들 사이에 더 많은 사회적 교류를 촉진하는 것임.
 

애리조나 주에서 이러한 연구 결과의 타당성을 입증하기 위해서, 연구자들은 지역의 자료와 기존에 있던 계획 도구 및 새로운 분석 도구들을 사용하여 상세한 연구를 많이 수행하였음. 이러한 분석은 피닉스 대도시 지역에 중점을 두었으며, 매리코파 정부 연합체 (Maricopa Association of Governments: MAG) 를 지원하는 자료, 모델링 도구, 및 인원들을 사용하여 수행되었음.

전형적인 네단계의 교통 계획 모델들은 4Ds에서 나타난 것과 같이 토지 사용에서 중요한 차이를 고려할 수 없음. 토지 사용의 영향은 개별 이동자 수준에서 가장 관련이 있음. 네단계의 모델들은 교통 분석 구역 (traffic analysis zone: TAZ) 의 집적도 (level of aggregation) 로 운영되는데, 이는 일반적으로 토지 사용의 차이를 분간하는데 지나치게 조잡한 것으로 판단됨. 이러한 이유로, 이러한 종류의 모델들은 자전거 타기나 걷기와 같은 자동차 이외의 이동을 직접적으로 다루지 않음. 하지만 자동차 이외의 이동이 압축적이고 혼합 사용의 설계에서는 핵심적인 요소임.

MAG의 2001년 지역 가구의 이동 설문조사 자료와, 그 이동 모델과 지리정보시스템 (geographic information systems: GIS) 의 정보를 사용하여, 연구자들은 이동 행태 (travel behavior), 이동자들의 인적 특성 (traveler demographic characteristics), 4Ds의 측정치 간의 상관관계를 계량화하는 회귀 모델 (regression models) 을 개발하였음. 이 모델은 토지 사용의 4Ds가 가구의 차량 소유와 가구의 차량 이동거리 모두에 미치는 영향을 보여줌. 주거 밀도, 토지 사용의 혼합, 보행 기회, 및 지역의 대중교통 접근성이 4Ds를 나타내기 위해 사용된 변수들이었음. 이러한 변수들의 계수에서 나타난 마이너스 기호는, 토지 사용 변수들 각각이 증가함에 따라 차량의 소유 및 차량 이동거리가 감소한다는 것을 나타냄. 차량의 소유는 차량 이동거리 모델에서 이동을 결정하는데 중요함.

MAG 지역은 17개의 관할 지역으로 나뉘고, 이동에서의 차이를 찾기 위해 사용된 가구 이동 설문조사 데이타베이스는 요소들을 사용함. South Scottsdale, Tempe, 및 East Phoenix 같이 더 높은 밀도 및 더 혼합된 사용 지역은, Glendale, Gilbert, 및 North Scottsdale과 같이 더 낮은 밀도 및 덜 혼합된 사용 지역과는 상당히 다르게 행동하는 것으로 나타남. 압축된 지역들에 대한 주거 밀도는 에이커 당 6.14 ~ 6.94 가구인 반면, 저밀도 그룹에 대해서는 에이커 당 2.86 ~ 3.61 가구였음. 이렇게 고밀도 지역은 더 나은 혼합 (0.53 대 0.30), 보행 거리내 더 많은 소매점 및 서비스 기회 (42.4 대 15.4), 그리고 대중교통에 의해 접근가능한 상당히 더 많은 일자리 (59,000 대 27,000) 가 있었음. 이러한 차이에 대한 의미는 다양한 이동 측정치에서 나타남.

차량 소유: 1.55 대 1.92
평균 이동 거리: 7.4 대 10.7 마일 (집에서의 통근 거리), 2.7 대 4.3 마일 (집에서의 쇼핑 거리), 4.4 대 5.2 마일 (집에서의 다른 목적으로 인한 이동거리), 4.6 대 5.3 마일 (집 이외에서의 이동 거리)
1인당 차량 이동거리: 10.5 대 15.4 마일/일
 

4Ds 모델들은 17개 지역의 각각에서 개선된 토지 사용의 특성들의 잠재적 영향을 연구하기 위해 사용되었음. 이를 위해, 평균 거주밀도가 에이커 당 10 가구로 올려졌고, 토지 사용의 혼합은 이상적인 엔트로피 지수 (entropy index) 값인 1.0으로 맞추졌으며, 보행 기회의 수는 모든 곳에서 100으로 증가되었고, 지역의 대중교통 접근성은 각각의 지역에 대해 현재의 최소와 최대 사이 어딘가로 올려졌음. 이 결과에 의하면, 차량 이동거리 예측치는 20 ~ 40 퍼센트 (평균적으로 25 퍼센트) 감소하였음.

높은 밀도를 가진 피닉스 지역이 저밀도 지역보다 일인당 차량이 이동이 적다는 것을 보여주었고, 두번째 가설은 높은 활동 집중도가 지역화된 교통 혼잡으로 이어지는지에 관한 것이었음. 교통 혼잡 이슈를 가지고 있는 것으로 인식된 네개의 도시지역 코리더 (corridors) 가 상세한 연구를 위해 표본으로 추출되었음.

이는 이러한 지역에서의 밀집된 개발 패턴과, 거리 및 도로 네트워크에서의 교통 상황과의 상호작용을 밝히기 위해서임. 연구자들은 다음의 평가를 수행하였음.

1. 밀도 (density): 3개의 지역 Scottsdale, Central Avenue, Tempe 은 가장 높은 개발 밀도를 보였으며, Bell Road는 밀집된 활동이 저밀도의 넓은 지역으로 퍼지도록 하는 역할을 담당하였음.
 
2. 구성 (composition): Scottsdale, Central Avenue, Tempe 지역은 토지 사용에 있어서 높은 혼합도를 가졌으며, Bell Road는 거의 주거지역이었음. 
 
3. 도로 네트워크 (road network): 각 지역은 1마일의 간선 “슈퍼 그리드 (super grid)”를 가지고 있었으나, 각 지역의 중심부로부터 2마일 이내에 고속도로는 없었음. 하지만, 2차적인 도로 시스템에서는 차이가 발생하였음. Central Ave와 Scottsdale은 1/8마일 간격으로 2차적인 거리 네트워크를 가지고 있었던 반면, Bell Road 코리더는 2차적인 도로 시스템을 거의 가지고 있지 않았음.
 
4. 대중교통 (transit): Central Ave와 Tempe는 지역의 버스 시스템을 잘 사용할 수 있었고, 지역의 경전철 라인에 연결되어 있었음. Scottsdale은 대중교통 서비스가 보통이었으나, Bell Road는 주차 환승 (park-and-ride) 버스 서비스만을 가지고 있었음.
 
5. 교통 혼잡 (traffic congestion): 흥미롭게도, 교통 혼잡도는 Scottsdale Road와 Central Ave 코리더에서 Bell Road 코리더보다 훨씬 낮았음. 
 
6. 통과 교통 (through traffic): 네개 지역의 각각에서 교통량은 통과 교통에 의해 영향을 받음. Tempe에 있는 Central Avenue, Bell Road, Apache Boulevard 모두 피크 타임의 교통량의 절반에 해당하는 통과 이동률을 가졌음. 이러한 통과 교통 이동이 없다면, Central Ave와 Tempe는 상대적으로 덜 혼잡할 것이지만, Bell Road는 여전히 내부 교통량으로 혼잡할 것임.
 

이러한 결과는 애리조나주의 대도시 지역에서 압축적이고 혼합 사용의 개발에 대한 지원이 필요하다는 것을 제안함. 다음의 이니셔티브 (initiatives) 가 고려될 수 있을 것임: 교육, 더 나은 분석 도구, 비전과 계획의 점검, 인센티브, 및 지원 인프라 (supportive infrastructure).