基于复杂网络的车载自组网拓扑特性分析

研究了在受道路约束的实际场景以及不受道路约束的仿真场景下车载自组网(vehicular ad hoc network,VANET)的度分布、聚类系数、平均路径长度和连通分支数等拓扑特性,基于KS检验和极大似然估计对VANET是否具有无标度特性进行了验证.结果表明:在通讯范围内全连接情况下,车载自组网不具有无标度特性和小...     

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以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度网络特性,可运用BA无标度网络模型构建演化海运网络.连接概率是BA模型中节点优先连接的重要依据,据此,针对海运网络港口节点进行研究,通过加权量化和MATLAB编程将影响节点间连接的因素组成节点吸引度,引入连接概率公式,改进了BA模型.分别选取2010年全球15个和25个主要集装箱港口的相关数据,运用上述改进BA模型分别得到不同规模的海运网络演化情况,演化结果验证了海运复杂网络具有无标度网络特征,呈现的特性与网络规模没有必然联系,规模大的网络平均路径更长、集聚性更强,度值相差更悬殊.进一步运用全球班轮航线实际网络进行验证,得到两者结构特性基本相同.     

基于改进BA模型的海运复杂网络演化研究

以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度特性.据此,针对港口节点进行研究,分析节点连接概率的影响因素,通过加权量化和MATLAB编程得到节点吸引度,进而改进了BA网络模型中的节点连接概率.选取2007和2010年全球15个主要港口的相关数据,运用上述改进模型分别得到2 a的海运网络演化情况,验证了海运网络具有小世界和无标度网络特征,并得出2010年海运演化网络平均路径更短、集聚性更强,度值相差更悬殊,网络连接更加频繁与高效.     

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提出了一种复杂网络模型的新机制，在网络生长的过程中新节点的加入是使其预期的效用最大。其中，效用不仅考虑其连接的利益，同时也考虑建立连接的地理信息。我们深入分析了地理位置信息引入对网络度分布、簇系数和匹配方式的影响。仿真结果表明，该建模机制能够得到各种不同拓扑结构的复杂网络，包括随机网络、小世界网络、无标度网络等。并且地理信息对网络的匹配方式有重要的影响。     

集装箱航运网络拓扑特性研究

从复杂网络理论角度出发,验证了集装箱航运网络具备无标度和小世界特性,由集装箱航运网络节点度分布、度相关性以及度与介数相关性分析得到了度较大的节点对集装箱航运网络影响程度较大的结论.选择度较大节点作为优先攻击目标,随机生成节点序列作为出错目标,进而比较出错和攻击对集装箱航运网络聚集系数、平均距离和网络效率等重要网络特性的影响.通过分析发现集装箱航运网络具有较好的鲁棒性,同时也具有较大的脆弱性.     

公共汽电车复杂网络模型构建与特性分析——以淄博市为例

研究公共汽电车网络特性对于合理优化线路及站点布局具有重要作用。基于复杂网络理论,使用L空间、P空间和R空间三种建模方法,分别建立公共汽电车加权网络模型,并利用Gephi软件分析网络的节点度、平均路径长度、聚类系数等静态拓扑参数。进而对淄博市公共汽电车网络进行实例分析,并与不同规模城市进行对比。研究结果显示,淄博市市区公共汽电车站点网络的度分布符合指数分布,不具有明显的无标度特性,公共汽电车换乘网络和线路网络具有明显小世界特性。居民乘坐公共汽电车出行一次,平均需要经过13.77个站点并换乘1.32次,基本可以满足当前出行需求,但是与国家公交都市建设示范城市相比仍然存在邻近站点之间连接线路不足、具有换乘功能的站点较少、网络稳定性差等问题。     

城市道路网拓扑结构的复杂网络特性研究

以城市道路网中的连续道路中心线作为网络拓扑结构的基本分析单元,作者采用对偶法对我国12个不同规模和形态的城市道路网的拓扑结构进行了抽象,在此基础上分析了我国城市道路网拓扑结构具有的普遍复杂网络特性。研究指出,我国城市道路网的拓扑结构一方面具有较小的特征路径长度和较大的聚类系数,是典型的小世界网络;另一方面其度分布函数为幂律形式,又具有典型的无标度特性。     

中国高速铁路网络拓扑特性分析

以高速铁路站点开通现状和列车开行情况为基础,分别构建了中国高速铁路的地理网络和运输网络,并运用复杂网络理论对构建的网络进行了拓扑结构分析.定量计算了网络度与度分布、聚集系数和平均路径长度三个统计指标,根据结果判断出高速铁路地理网络具有无标度网络的特点而高速铁路运输网络具有小世界网络的特点.同时应用网络的特征谱分析了网络的拓扑特性,和统计指标计算的结果具有一致性,为高速铁路网络规划,运输产品设计和日常运行调整提供了理论建议.     

世界集装箱海运网络社团结构研究

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角. 根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征. 基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块. 研究结论为：世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96 的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.     

北京市地铁网络拓扑结构复杂性研究

针对北京市地铁实际网络及运营关系，分别构建了SpaceL和SpaceP拓扑结构模型．基于复杂网络理论，应用现有和新的特征统计指标对两种不同的拓扑结构模型复杂性进行了分析．对SpaceL模型的研究显示，其节点度符合指数为4．1的幂律分布，满足无标度特性；其网络平均距离为15．26，连通度为0．36，代表容错性的补图效率为96．7％，说明其具备小世界网络短距离、高容错性的特点，但不同节点的补图效率显示，少量hub节点的故障会对网络造成较大损失，需重点防护．对SpaceP模型的研究显示，其网络度分布同样具有“幂律结尾”的无标度特性，幂指数为4．2；其平均距离为2．68，小于网络规模的对数（5．2），聚类系数达到0．94，具有明显的小世界特征．研究表明无论是实际网络还是运营层面上，地铁线网都具有复杂网络特征，这对进一步研究地铁线网的结构特性具有启示作用．     

拓扑结构对互联网舆论传播的影响

为研究拓扑结构对网络宏观舆论的影响作用,构建了两类观点交换规则,并以此为基础在随机网络、小世界网络和无标度网络3种拓扑上进行了舆论演化的数值仿真．结果表明,充分的观点交换有利于宏观舆论的统一;网络的异构性可以促进少数群体在舆论的演化过程中最终取胜;降低个体间的连接程度和加强网络的异构性都会增加宏观舆论观点的极化或分裂的可能性．     

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按照网络拓扑结构特征划分，我们经常接触到的实际网络有完全规划网络（Completely Regular Networks）、安全随机网络（Completely Random Networks）、小世界网络（Small-world Networks）和无标度网络(Scale-free Networks)．系统地对无标度网络的形成、特性和代表性研究成果进行简要总结，重点探讨交通运输网络的复杂性和相关问题，研究了城市公交网络的无标度特性及度分布指数，并以北京市公交网络为例完成了实证分析．进一步从理论上给出了怎样找到公交网络中的枢纽站点这一难题的研究思路、整体框架及求解算法，这是交通运输网络复杂性及其相关问题研究的关键．还分别从理论与应用两个层面给出了下一步研究工作的总体思路，为交通管理部门进行交通运输网络规划、设计、建设和管理提供了科学的研究手段和理论支持．     

世界集装箱海运网络社团结构研究

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角. 根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征. 基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块. 研究结论为：世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96 的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.     

基于改进度的城市路网元素连接特性

结合城市路网车道属性(数量、宽度与方向等) 扩展了复杂网络中度的定义, 分别研究了原始法和对偶法下城市路网中交叉口和道路元素的连接特性; 考虑实际路网与居民出行认知特性, 将交叉口定义为节点, 基于赋名道路法与类Stroke分析从居民认知角度界定道路元素, 重点结合机动车道数改进原始度的概念; 在新的路网元素界定下, 使用基于改进测度的平均最近邻度方法分析了交叉口与道路的连接特性, 并考虑现有方法的不足, 提出了连接系数的概念, 更好地明确其连接关系; 以厦门市主城区为例对分析方法进行验证, 分析了主城区路网连接特性。研究结果表明: 该城市交叉口元素网络和道路元素网络皆为无标度网络, 其幂指数分别为1.69、2.70;路网元素的连接皆以某一节点为临界呈现分段特性, 其中, 基于改进度的连接系数邻界点取值分别为3.40、8.33;道路元素的等级测度临界点取值为5, 基于等级测度的连接系数临界点取值为3, 从这一角度来看, 城市路网并非简单的同配或异配网络; 提出的路网元素连接特性分析方法对城市路网拓扑特性的认识及路网演化模型的构建具有重要意义。      

基于 k-壳分解的集装箱海运网络度分布研究

运用复杂网络理论,研究集装箱海运网络度分布情况。以往研究中多认为海运网络节点度分布具有无标度特性,文中基于k-壳分解法获得不同层次的东亚区域集装箱海运拓扑网络,并计算出不同层次网络的节点度分布;通过分析不同层次网络的节点度分布情况,发现东亚区域集装箱海运网络存在明显的度值分层,并在双对数坐标下不存在显著负相关性。鉴于幂律分布是惟一满足无标度特性的分布形式,且实证网络中不同层次节点度分布图均明显存在不符合幂律分布的迹象,可见东亚区域集装箱海运网络分布不具备无标度特性,并提出造成这种状况的原因。     

基于复杂网络理论的快递网络脆弱性分析

快递网络是快递行业运营的基础和保障,有意或者无意地攻击快递网络会使网络出现不同程度的"瘫痪",影响正常的快递运营。基于复杂网络理论分析了我国快递网络的拓扑特性和脆弱性。对快递网络的拓扑特性分析发现该网络为无标度网络,具有小世界现象,网络没有社区结构,这些特征均说明了快递网络节点之间连接密度较大、网络特性良好。进一步对网络的脆弱性分析发现网络在面对随机故障时能更好地保持原有网络性能,此外文章提出考虑节点异质性的"社会效益",来评价快递网络的脆弱性。结果表明快递网络在遭受攻击后,网络的社会效益比其他指标下降得更慢,尤其是随机故障。     

中国铁路网的拓扑特性

从铁路的基础设施、停靠站点及系统换乘3个方面构建了物理网、运输网和换乘网3种网络模型,运用统计分析的方法分析了它们的拓扑特性.统计结果显示：铁路物理网的平均聚集系数近似为零,多数节点的度数为3,遭受突发事件,很容易造成不连通.铁路运输网大部分节点度数为2,平均经过12.49个车站到达目的地,铁路换乘网具有较大的平均聚集系数和较小的平均最短距离,该网络是具有无标度性质的小世界网络.文中给出了重要节点的标定方法,并运用此方法标定了中国铁路网的重要节点.在此基础上,分析了在不同攻击情况下的网络弹性,结果显示铁路换乘网对于随机攻击具有很好的容错性.     

基于复杂网络的城市公交网络分析

复杂网络作为研究大型真实网络的一种新型工具,特别是小世界网络和无标度网络的提出,为分析城市交通网络结构以及缓解现存的交通问题提出了一些新的理论和方法.以兰州市公交为例,运用图论和改进的L空间法构建了公交站点网络,并对网络的静态几何量进行了统计,以此为依据分析了兰州市公交站点网络的拓扑结构、度分布以及集聚性,结果表明兰州市公交网络具有无标度特性,同时由于聚类系数不大,使得网络的社团化程度不是很高.     

公交—地铁复合网络构建及网络特性分析

公交和地铁是城市公共交通系统中最主要的两个组成部分,在大力推行公交优先政策的今天,我们却发现公交分担率并没有得到明显改善.本文运用Space L和Space P方法分别构建了北京市公交—地铁复合网络及其子网络.实证研究了公交—地铁网络的基本拓扑性质并对复合网络及其子网络的网络特性进行比较,从整体的角度,综合性地分析城市公共交通运输网络的特性及换乘状况.结果表明,北京市公交—地铁复合网络具备小世界和无标度网络特性,同时也证明了地铁及公交各自特点的充分发挥,二者高效的相互配合、衔接,是整个公共交通运输系统发挥最大效能的基础.     

不同梯度网络上的交通阻塞特性

在城市交通出行过程中,存在潮汐交通现象,主要表现出交通流具有很强的方向性,在一定程度上可以通过梯度网络中的"势"来刻画.通过考虑2种类型的网络结构,即随机网络和无标度网络,来构造梯度网络.基于元胞传输模型,模拟梯度网络上的交通流演化过程,并研究不同网络结构上的交通阻塞特性.为了刻画交通阻塞,本文定义并研究网络的交通阻塞程度.通过数值模拟和统计分析,研究和比较不同网络结构(即随机网络和无标度网络)对交通阻塞程度的影响及相关关系,以探索较优的交通运输网络拓扑结构.