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运用复杂网络理论和可视化技术,从网络规模、边权分布、点权分布和网络弹性等角度,对2003—2008年中国和美国航空客流加权网络的结构进行对比分析. 研究表明：中国航空客流网络的规模与美国网络差异较大,但其承担航空客流的能力较强,发展潜力极大;中国和美国航空客流网络的边权分布和点权分布都服从幂律分布,呈现出应对随机攻击的稳定性和协同攻击的脆弱性;对中国和美国网络弹性的对比分析表明,多枢纽网络结构的稳定性远强于“三足鼎形”网络,中国应加强对枢纽的建设和管理.     

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.     

基于复杂网络的航空货运枢纽城市研究

采用复杂网络分析方法,通过对2004—2009年航空货运枢纽网络结构的实证研究,呈现我国航空货运的整体发展趋势,建立了核心-边缘模型,筛选出核心货运枢纽城市并论证了航空货运网络的无标度特性。进而采取蓄意攻击方式对网络抗毁性进行分析,分别移除航空货运系统中1个、3个枢纽城市,对货运系统的网络平均路径长度、凝聚力指数、节点度等统计指标进行对比,结果表明对枢纽城市的攻击,将严重影响整个航空货运网的连通性和集聚性。     

中国航空网络的多分辨率小波分解研究

为解决航空网络中节点与边数量过多导致整体特征分析计算量大的困难,提出了基于多分辨率小波分解理论的复杂网络数据压缩方法,论证了选用Haar小波基进行航空网络小波分解的适用性及分解形式,提出了确定网络分解层数和分解后还原参数的方法.对2011年5月我国163座通航城市和2 198条航线构成的复杂航空网络,选用Haar小波基对该网络的邻接矩阵进行4层小波分解,得到的网络最低频子带10×10阶矩阵,包含了原网络的大部分信息.实证研究结果表明:利用分解后的最低频子带可以还原出原网络节点城市的平均度、平均最短路径长度和聚类系数.      

城市慢行交通网络特性与结构分析

基于复杂网络理论, 对城市慢行交通网络进行L空间和P空间拓扑结构转换。通过对平均路径长度、聚类系数及度分布的特性分析, 确定了城市慢行交通网络的类型, 并找出L空间慢行网络的中心节点。通过对P空间慢行网络结构特征指标即节点度、紧密度与介数的分析, 应用模糊聚类分析方法, 提出城市慢行网络结构层次的划分方法, 并分析了渭南市的慢行交通特性。分析结果表明: 渭南市中心城区慢行交通网络具有小世界特性, 网络内部的通达性较好; 城市慢行节点的重要程度可通过L空间慢行加权网络的无标度性来反映; 通过对P空间慢行网络结构特征指标的聚类分析, 可将慢行系统分成慢行廊道、慢行通道和慢行旅游休闲道3个层次。     

基于网络视角的航空客流结构分析

运用NetDraw软件,绘制出我国航空客流网络的结构图. 采用网络理论和方法,从结构特征、统计特征、度分布和中心性等角度,对2002-2008年我国航空客流网络的结构进行实证分析,从而为我国航空客运的发展提供量化参考和理论支持. 研究表明：在我国航空客流网络中,平均每个城市与其他12个城市有直接的航空联系,网络内任意两个城市之间经过平均1.3次中转即可到达;短平均路径长度（2.3左右）和高聚类系数（大于0.7）表明网络具有小世界特性;网络节点的度分布服从双段幂律分布,具有无标度特性;网络的密度值极小,中心性较低,发展不均衡,呈现出明显的“东重西轻”发展格局.     

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运用NetDraw软件,绘制出我国航空客流网络的结构图. 采用网络理论和方法,从结构特征、统计特征、度分布和中心性等角度,对2002—2008年我国航空客流网络的结构进行实证分析,从而为我国航空客运的发展提供量化参考和理论支持. 研究表明：在我国航空客流网络中,平均每个城市与其他12个城市有直接的航空联系,网络内任意两个城市之间经过平均1.3次中转即可到达;短平均路径长度（2.3左右）和高聚类系数（大于0.7）表明网络具有小世界特性;网络节点的度分布服从双段幂律分布,具有无标度特性;网络的密度值极小,中心性较低,发展不均衡,呈现出明显的“东重西轻”发展格局.     

铁路大宗货物运输网络结构及流动空间格局 ——以云南省为例

铁路大宗货物运输在保障战略物资流通中发挥着主导作用,分析铁路大宗货物运输网络结构及其流动空间格局能够为产业规划与物流组织提供理论依据.利用铁路大宗货物到达和发送的数据,基于复杂网络理论构建了云南省铁路大宗货物运输网络模型,提取铁路大宗货物运输网络结构特征,并运用空间分析方法获取铁路大宗货物运输联系强度和流动格局.研究结果表明:① 云南省铁路大宗货物运输网络密度为0.05,平均聚类系数为0.308,铁路大宗货运网络具有显著的小世界网络特性;铁路大宗货运节点服从幂率分布,呈现明显的集群效应,具有无标度网络特征.昆明、曲靖、楚雄的整体中心性水平较高,节点间货物交流较为密切,对大宗货物流通具有绝对主导权.② 云南铁路大宗货物的整体货运规模空间分异显著,各节点货物运输水平两极分化严重,形成主要以昆明、曲靖的货运网络核心,大宗货运具有较高的集聚性.③ 云南铁路大宗货运网络呈现"中心-腹地"的空间运输联系格局,货运联系地理邻近效应显著,比较依存于与核心节点的连接,对省际货运网络结构具有一定的影响.④ 云南铁路大宗货运网络呈明显的轴辐式特征,不同节点大宗货物流通规模及运输通达性存在较大的差异,货物流向也表现出节点的吸引力和辐射力呈现非均质性.     

中国航空网络鲁棒性的牵制控制研究

对航空网络中部分节点进行牵制控制,可以使所有节点同步到稳定状态,起到提升航空网络鲁棒性的作用.通过建立节点状态方程,确定航空网络的平衡点,实现对部分节点的牵制控制,并以受控节点数与反馈增益的综合代价最低为标准,探究两者的均衡关系.结果表明,通过对45座通航城市进行牵制控制,可以以较低的反馈增益水平,实现中国航空网络鲁棒性的提升.     

传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合,通过传播动力学模型,对世界集装箱海运网络的传播特性进行分析,发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布,具有无标度特征,且度值与传播影响力的相关性较强.以SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基础,结合网络结构特性,比较不同...     

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在枢纽式航线网络蓬勃发展的背景下,蛛网式航线网络作为一种新兴的网络结构,它的出现引起了国内外的广泛关注.针对蛛网式航线网络的要素进行了深入分析,从减少非必要的中转的角度出发,提出旅客时间价值系数的概念,将航空公司的运输成本和旅客时间价值作为总效用,设计出蛛网式航线网络效用模型.通过使用该模型,可以设计出蛛网式航线网络并分析其每条航线的竞争力.基于该模型对于每条起讫节点流（Origin Destination, OD流）可分解的性质,提出了基于效用理论的最短路径算法,利用我国15城市数据建立了蛛网式航线网络模型实例.求解的结果表明,旅客时间价值系数对蛛网式航线网络以及蛛网式航线网络的竞争力的影响.     

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随着新线的建设,城市轨道交通网络规模不断扩大,不同时期的网络特征不同,以北京为例分析发展变化规律,可以为轨道交通网络化运营提供建议.根据复杂网络理论,首先对比了北京市轨道交通规划路网和目前运营路网的网络特征值,分析了特征值的变化规律,得出规划路网的平均度、聚集系数、平均最短距离等指标均有所增大,但由于服务半径扩大,网络效率略有下降.然后针对重要节点失效和线路失效,对比了失效后的网络弹性,并确定了网络中的重要节点.结果表明：节点失效和线路失效对规划路网的影响较小,部分车站的重要度随着网络完善而发生改变,对于运营路网,必须保障重要节点的可靠性.     

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针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型。基于复杂网络理论,采用Matlab计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析。结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大。     

城市复合交通网络的若干特性研究

针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型.基于复杂网络理论,采用Matlab 计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析.结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大.     

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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.     

基于复杂网络的城市路网结构分析方法

在城市道路网络的基础上, 探讨了应用复杂网络理论的可行性和有效性。运用Dijkstra最短路径算法和Space L方法建立初始拓扑网络, 并建立了节点度、边度和节点路阻的特性指标模型。在反映路网功能真实性的前提下, 优化了拓扑网络, 并以某市中心城区道路交通数据为例进行实例分析。分析结果表明: 在初始网络中, 节点度数的均值为2.850 0, 标准差为0.670 8;节点路阻的平均值为84.680 0 s, 标准差为11.768 8 s;在优化网络中, 节点度数的均值为38.750 0, 标准差为24.683 0, 节点路阻的平均值为91.780 0 s, 标准差为18.862 8 s;东西向边的平均度数为42.00, 南北向边的平均度数为29.86, 内部边的平均度数为55.00, 外部边的平均度数为28.33。在优化网络中, 当度数较大的节点在路网中失稳时, 在非拥挤状态下, 最短路径路阻增大, 而在拥挤状态下, 网络会瘫痪。度数较大的节点与真实路网中交叉口重要程度相符, 能够体现交叉口重要程度的差异性。     

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.