世界航運網(wǎng)絡的結構特性及其動力學行為研究.pdf

1、世界海洋運輸系統(tǒng)是典型的復雜系統(tǒng)，它是由數(shù)百個港口和數(shù)以千計的船舶組成的，而且這些港口和船舶的數(shù)量是隨時間演化的，在空間上，船舶與港口之間的聯(lián)系也是千差萬別的，因此對其進行整體性研究存在許多的困難，現(xiàn)今的研究方法仍然采用還原論的思想，將其分成子系統(tǒng)進行研究，雖然也得到了一些有益的成果，但是缺失了許多系統(tǒng)整體的信息。網(wǎng)絡是對現(xiàn)實系統(tǒng)的一種數(shù)學抽象，它描述了系統(tǒng)元素之間相互作用的關系，是一種用整體論的思想來研究系統(tǒng)的有效工具，正因為如此，本

2、文從復雜網(wǎng)絡的視角，將世界海洋運輸系統(tǒng)中的每個港口看作網(wǎng)絡中的節(jié)點，將港口與港口之間通過船舶進行貨物轉移的相互聯(lián)系看作網(wǎng)絡中節(jié)點與節(jié)點之間邊的連接關系，把世界海洋運輸系統(tǒng)抽象為一種復雜網(wǎng)絡拓撲圖——世界航運網(wǎng)絡圖，這種圖直觀地體現(xiàn)了世界海洋運輸系統(tǒng)中各個港口之間復雜的關聯(lián)關系。本文以世界海洋運輸系統(tǒng)為研究對象，從復雜網(wǎng)絡的視角，利用統(tǒng)計分析與比較分析相結合、定性分析與定量分析相結合的方法對其進行了深入的研究，遵循著從世界航運網(wǎng)絡的構建到

3、網(wǎng)絡結構統(tǒng)計屬性的實證分析，再到尋找形成這種網(wǎng)絡結構的機理，最后研究這種網(wǎng)絡結構會出現(xiàn)什么樣的動力學行為的思路開展研究工作。具體而言，本文在以下幾個方面對世界航運網(wǎng)絡進行了研究：1)根據(jù)連續(xù)的觀察、調研以及對航運系統(tǒng)充分了解的基礎上，構建了一個世界航運網(wǎng)絡圖，該圖具有加權、有向和包含空間維度等特性。隨后從無權和加權兩個方面對網(wǎng)絡的結構特性進行了系統(tǒng)的研究，得到了一系列測度參量的分布特征，比如，度、強度分布、網(wǎng)絡特征譜表現(xiàn)出無標度特性；網(wǎng)

4、絡的平均路徑長度很小以及網(wǎng)絡簇系數(shù)卻很大等特性，也就是說世界航運網(wǎng)絡同樣是一個小世界網(wǎng)絡。除此之外，還對網(wǎng)絡測度參數(shù)之間的相關性進行了研究，結果表明網(wǎng)絡同時具有加權網(wǎng)絡特性和空間網(wǎng)絡特性，這些特性是許多其它復雜網(wǎng)絡不曾具有的。2)系統(tǒng)的結構決定了系統(tǒng)的功能和行為，那么為什么世界航運網(wǎng)絡會呈現(xiàn)這樣的結構特性呢?這也就成為了本文需要解決的首要問題，本文作者根據(jù)長期調研世界海洋運輸系統(tǒng)運行演化規(guī)律的結果，并結合前面統(tǒng)計分析得到的世界航運網(wǎng)絡的

5、一些結構參量分布特性，對世界航運網(wǎng)絡的演化機理進行了深入的研究，建立了交通流驅動的世界航運網(wǎng)絡模型和空間距離限制的世界航運網(wǎng)絡模型，這些模型能夠很好地再現(xiàn)世界航運網(wǎng)絡的某些結構特性。3)社團結構雖然是一個社會學中的概念，但是它同系統(tǒng)中的傳播動力學有著密切的聯(lián)系，因此也是人們關注的焦點。世界航運網(wǎng)絡中的社團結構同樣值得我們的關注，因為我們可以從中發(fā)現(xiàn)世界各個國家之間的貿易往來聯(lián)系緊密程度以及網(wǎng)絡中交通流的分布情況，因此本文還對世界航運網(wǎng)絡

6、中社團結構的定義、劃分標準以及劃分具體的算法進行了系統(tǒng)的研究，得到了最優(yōu)的社團個數(shù)，同時還解釋了為什么在世界航運網(wǎng)絡中會出現(xiàn)這樣的結構劃分。4)世界航運網(wǎng)絡是典型的基礎設施系統(tǒng)網(wǎng)絡，它的效率和安全性一直是人們關注的焦點，特別是當系統(tǒng)受到一些意外的因素（比如像戰(zhàn)爭、恐怖襲擊以及極限自然環(huán)境的干擾）影響時，系統(tǒng)是否依然能夠表現(xiàn)出穩(wěn)健性。另一方面系統(tǒng)的動力學行為必然能夠反映出系統(tǒng)結構特性，因此最后本文還對世界航運網(wǎng)絡的動力學行為進行了研究--