世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性及其動力學(xué)行為研究.pdf

1、世界海洋運(yùn)輸系統(tǒng)是典型的復(fù)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(jìn)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(jìn)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(luò)是對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種數(shù)學(xué)抽象，它描述了系統(tǒng)元素之間相互作用的關(guān)系，是一種用整體論的思想來研究系統(tǒng)的有效工具，正因?yàn)槿绱?，?/p>

2、文從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角，將世界海洋運(yùn)輸系統(tǒng)中的每個港口看作網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，將港口與港口之間通過船舶進(jìn)行貨物轉(zhuǎn)移的相互聯(lián)系看作網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間邊的連接關(guān)系，把世界海洋運(yùn)輸系統(tǒng)抽象為一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D——世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)圖，這種圖直觀地體現(xiàn)了世界海洋運(yùn)輸系統(tǒng)中各個港口之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文以世界海洋運(yùn)輸系統(tǒng)為研究對象，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角，利用統(tǒng)計分析與比較分析相結(jié)合、定性分析與定量分析相結(jié)合的方法對其進(jìn)行了深入的研究，遵循著從世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建到

3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)統(tǒng)計屬性的實(shí)證分析，再到尋找形成這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的機(jī)理，最后研究這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)什么樣的動力學(xué)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(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究：1)根據(jù)連續(xù)的觀察、調(diào)研以及對航運(yùn)系統(tǒng)充分了解的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)圖，該圖具有加權(quán)、有向和包含空間維度等特性。隨后從無權(quán)和加權(quán)兩個方面對網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)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(qiáng)度分布、網(wǎng)絡(luò)特征譜表現(xiàn)出無標(biāo)度特性；網(wǎng)

4、絡(luò)的平均路徑長度很小以及網(wǎng)絡(luò)簇系數(shù)卻很大等特性，也就是說世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)同樣是一個小世界網(wǎng)絡(luò)。除此之外，還對網(wǎng)絡(luò)測度參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)同時具有加權(quán)網(wǎng)絡(luò)特性和空間網(wǎng)絡(luò)特性，這些特性是許多其它復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)不曾具有的。2)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)的功能和行為，那么為什么世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)會呈現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)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(diào)研世界海洋運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行演化規(guī)律的結(jié)果，并結(jié)合前面統(tǒng)計分析得到的世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的

5、一些結(jié)構(gòu)參量分布特性，對世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的演化機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，建立了交通流驅(qū)動的世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)模型和空間距離限制的世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)模型，這些模型能夠很好地再現(xiàn)世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的某些結(jié)構(gòu)特性。3)社團(tuán)結(jié)構(gòu)雖然是一個社會學(xué)中的概念，但是它同系統(tǒng)中的傳播動力學(xué)有著密切的聯(lián)系，因此也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)結(jié)構(gòu)同樣值得我們的關(guān)注，因?yàn)槲覀兛梢詮闹邪l(fā)現(xiàn)世界各個國家之間的貿(mào)易往來聯(lián)系緊密程度以及網(wǎng)絡(luò)中交通流的分布情況，因此本文還對世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)

6、中社團(tuán)結(jié)構(gòu)的定義、劃分標(biāo)準(zhǔn)以及劃分具體的算法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得到了最優(yōu)的社團(tuán)個數(shù)，同時還解釋了為什么在世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)劃分。4)世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)是典型的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它的效率和安全性一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是當(dāng)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(xué)行為必然能夠反映出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性，因此最后本文還對世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)行為進(jìn)行了研究--