风险扩散下城市群多模式交通网络的韧性演化

深入分析风险扩散阶段城市群多模式交通网络的动态韧性演化特征，有助于提高城市群风险抵御能力。本研究基于复杂网络理论及其扩展理论，以城市群公路、铁路、航空网络为基础，构建城市群多模式多层次交通网络模型，将节点度、节点介数与可达性相匹配，分析其风险扩散下的静态拓扑特征；以级联失效动力学理论为基础，考虑不同阶段节点初始风险水平、风险预警阈值与风险抵御能力，根据影响风险扩散的节点与连边测度指标，构建风险动态扩散模型；考虑风险冲击下结构、功能变化特征，构建网络结构、功能韧性测度模型，并通过其耦合值表征多模式交通网络韧性性能。以关中平原城市群多模式交通网络为研究对象，运用Python Networkx和Matlab网络分析工具，就不同的风险扩散方式、网络可靠性、冗余性、鲁棒性和节点风险处理能力系数，对风险扩散阶段城市群多模式交通网络的动态韧性演化进行仿真分析。结果表明：模型结果与实际相符，提升网络可靠性、冗余性、鲁棒性和节点风险处理能力，能有效增强网络韧性；相较于基于节点测度的风险扩散方式，基于连边测度的风险扩散方式对韧性性能影响更大，说明线路层次等级分布相较于数量对城市群多模式交通网络的韧性性能影...     

城市群客运网络被动应急策略动态仿真研究

研究城市群客运交通网络被动应急策略有助于提高异常事件下旅客疏散效率。本研究基于城市群旅客出行特征与实际交通数据,利用MATSim仿真软件构建城市群客运网络,继而构建城市群多运输方式衔接网络。基于MATSim中交通网络模块与公共交通模块,选择其中的最佳评分方案,完成城市群内基于旅客出行特征的动态仿真。以呼包鄂榆城市群作为动态仿真对象,结果表明：城市群内大部分站点在异常事件下聚集客流出现明显变化;应急策略的制定要综合疏散节点的疏散速率及对其他站点的影响。     

城市群客运网络动态分配策略应急疏散仿真

研究负载分配策略有助于引导客流在面对突发事件时的有序疏散，降低突发事件对交通网络的破坏程度和影响范围。本文构建了城市群综合客运网络模型，对网络级联失效现象进行研究，提出了基于局部负载率的流量分配策略。使用MATSim仿真软件，研究呼包鄂榆城市群不同疏散策略下客流疏散和网络稳定情况。结果表明：城市群综合客运网络中突发事件对某一节点的破坏会对其他节点客流造成影响；基于局部负载率的动态分配策略能降低级联失效的发生强度与传播范围。     

城市群生态综合交通网络组团特性分析与关键节点识别

为实现城市群生态综合交通发展目标，形成交通、经济、生态环境质量一体化发展格局，以关中平原城市群为研究对象，通过熵值法对节点功能吸引、功能辐射和碳排放强度进行赋权，通过修正引力模型计算其相互联系强度；将空间结构理论与复杂网络理论相结合，构建多维空间联系网络模型；采取改进INFORMAP算法，从交通、功能和碳排放3方面分别进行区域组团划分；基于组团划分结果，构建超图网络模型，引入邻域超度、邻域影响熵指标识别城市群生态综合交通网络关键节点。结果表明：关中平原城市群功能和碳排放空间联系呈现“一极多核”的空间分布格局，西安处于核心地位，宝鸡、渭南等地级市核心区也拥有较高影响力；城市群区域组团与行政区划具有差异性，部分区县如侯马、彬州、澄城等脱离上级行政区划约束，形成了独立区域组团；西安、咸阳是城市群生态综合交通网络建设的关键节点，且城市群东部节点重要度普遍大于西部节点，因而需重点提升西安—咸阳一体化水平，优化东部节点综合交通结构，完善西部节点交通网络布局。     

山东半岛城市群城市交通网络水平评价

为优化山东半岛城市群交通网络结构,从交通建设度、交通运输度、交通可达性、交通服务度4个方面构建交通网络建设水平评价指标体系,利用改进的引力模型作为交通网络联系度模型对各城市间的关联度进行定量分析,搭建出山东半岛城市群交通网络联系的基本结构.研究表明:1节点层面,各城市的交通网络建设水平可以分为3个等级,整体差异性较大,济南、青岛首位性突出.2联系度层面,两两城市间的联系度呈现出明显的不均衡性和距离衰减性,联系度数值偏小的结果较多,说明大部分城市与外界交通联系不强.3网络层面,山东半岛城市群交通联系网络不健全,以济南、青岛、烟台-威海为网络中心的三足鼎立局面初步形成,胶济铁路沿线为发展主轴,处于由走廊式向多中心网络转变的发展阶段.     

生态安全约束下城市群空间网络结构动态演变及关联特征分析——以环鄱阳湖城市群为例

基于景观生态安全理论和引力模型,探讨生态安全约束下的城市群空间网络结构动态演变及关联特征,不仅能为城市群空间网络结构优化提供新视角,而且可为促进城市群可持续发展提供科学依据.以环鄱阳湖城市群为研究区,将景观结构安全指数与生态系统服务价值相结合来构建生态安全指数,并引入到改进的引力模型中,对研究区空间网络结构动态演变及关联特征进行定量测度与分析.结果表明：1) 2005年-2015年环鄱阳湖城市群整体生态安全度有所降低,部分区域经历了由高生态安全度向低生态安全度的转化,生态风险提升;2) 在不考虑生态安全约束情形下,整个研究期间南昌市区始终处于核心地位,“核心-边缘”结构明显,城市空间网络结构变化呈松散趋势.在生态安全约束下,研究区多中心网络结构特征逐渐凸显,城市群空间网络结构发育程度逐步走向成熟,向协同方向优化;3) 在不考虑生态安全约束情形下,多数城市关联强度低且处于稳定的均质状态,形成以南昌市区为首位关联城市的单核心特征.在生态安全约束下,城市群空间网络关联整体呈现异速非均衡特征,并形成以南昌市区、九江市区、抚州市区和景德镇市区为首位关联城市的多中心发展模式.可见,结合生态安全指数的引力模型能有效测度生态安全约束下的城市群空间网络结构动态演变及关联特征,可为环鄱阳湖城市群可持续发展提供参考.     

基于列车时刻表的长三角城市群铁路交通网络演变特征

基于列车时刻表中2009年、2011年、2013年、2015年、2017年长三角城市群的铁路客运班次数据,运用ArcMap 10.2平台构建铁路交通网络,结合社会网络分析法,从点度中心度方面对长三角铁路交通网络演变特征进行分析。结果表明:1)长三角城市群铁路交通网络以上海和南京为核心,以苏州、无锡、杭州、常州、镇江和嘉兴为次核心,呈快速发展的多中心结构;2)铁路交通联系空间分布不平衡,主轴与次轴共同构成城市铁路网络,以上海-苏州-南京-镇江构成的四边形网络联系最为紧密,上海-南京、苏州-镇江两条对角线为核心轴线,带动域内无锡和常州的发展;3)以上海-南京-杭州构成的三角网络,城市交通联系强度不同,上海-南京线上海-杭州线南京-杭州线;4)2009-2017年,沪宁线、沪杭线始终处于点度中心度的高值集聚区域,地区发展主轴地位稳固;湖州、宁波和台州铁路客运需求增长较快,点度中心度得到不断提升;5)2017年,上海、南京、杭州3个核心城市点入度大于点出度,聚集能力明显强;苏州、镇江、绍兴等城市由极化向扩散转变,城市以辐射功能为主。     

基于节点状态的中南地区民航网络级联失效

随着中国各类突发事件的频繁发生,为保障民航交通网络的安全运营,使民航网络在不断动态演化过程中保持较强的网络抗毁能力,通过复杂网络理论构建民航网络级联失效模型,该模型根据级联失效现象下民航网络节点的变化情况,构建了一种基于节点状态的民航网络容量-负载级联失效模型,模型中的网络节点包含"正常-失效-暂停"三种状态.以中南地区民航网络为例进行了实证分析.结果 表明:改进后的民航网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击下所呈现的鲁棒性较差.针对仿真结果分析,对于民航网络优化时,应该重视提升网络关键节点的鲁棒性,可有效提升网络的安全运行.     

西部陆海新通道城市网络结构特性及其韧性研究

基于西部陆海新通道城市关联网络，运用城市中心性、城市关联强度和平均路径等指标，对不同等级城市网络结构及其特征进行分析，并运用中断模型对网络韧性进行深度分析．研究结果表明:西部陆海新通道主要形成“一主多副”的城市网络空间格局；随着城市关联网络等级的降低，其结构从以成都为中心的单极吸引型向以成渝城市群为中心、相应省会城市为多个副中心的空间格局转变，同时呈现出择优连接，其副中心城市呈现出较强的辐射能力；就网络韧性方面，基于节点度值的破坏策略对网络性能破坏程度最大；居民生活水平、城市发展潜力以及劳动力成本与资源优势3个主成分对西部陆海新通道城市网络格局均存在一定影响．据此提出“增长极”“轴线”以及“片区”发展模式，并重点保护相应城市节点，提高西部陆海新通道整体网络韧性．      

长三角城市群城市韧性与旅游发展的协调关系

运用综合评价法、耦合协调度以及障碍度模型,探究长三角城市群2010—2020年城市韧性、旅游发展水平及两者耦合协调度的时空演变特征,并对障碍因素进行诊断识别。结果表明：(1)2010—2020年长三角城市群城市韧性和旅游发展水平均波动上升,空间上呈现“东部高、南北西三面低”的分布格局;(2)长三角城市群城市韧性系统与旅游发展系统的耦合协调度从2010年的0.311增加至2019年的0.404(最高峰)后回落为0.367,协调等级从濒临失调跃升为初级协调后回退为濒临失调阶段,空间上城际差异显著;(3)2010—2020年城市韧性与旅游发展各准则层障碍度结构相对稳定,城市韧性系统中社会韧性为主导障碍,旅游发展系统中旅游效益为主导障碍。最后,在厘清城市韧性与旅游发展的耦合协调关系、识别两个系统障碍因子的基础上,提出针对性措施以期实现城市群城市韧性与旅游产业协调发展。     

城市轨道交通网络鲁棒性分析

为保障城市轨道交通运输网络的安全运营,使城市轨道交通网络改、扩、建优化策略更具有针对性,提升网络抗毁能力。通过复杂网络理论构建城市轨道交通网络路网模型,该模型引入虚拟换乘边概念,便于准确地描述网络中边的权重,并通过提出改进的边权函数以及交通流动态分配原则,建立了网络级联失效模型。以郑州市城市轨道交通网络进行了实证分析,结果表明:改进后的城市轨道交通网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击和随机性攻击下选择性攻击网络所呈现的鲁棒性较差。可见对于城市轨道交通网络优化时,应该重视提升关键节点的鲁棒性,实现网络高效运转。     

基于网络城市理念的城市群空间结构体系研究——以长株潭城市群为例

基于网络城市模型,以城市首位度,城市群序位规模分布为参数,分析长株潭城市群空间结构体系特征.结构表明,长株潭城市群网络划分为5个节点等级,节点城市培育方向为将四级节点城市如宁乡、望城等发展成为三级节点城市如湘乡、浏阳等.从节点互补、交通优化、节点增长、城市协调等方面提出了长株潭城市群网络空间结构体系发展设想.该模型和设想对中等规模城市群网络空间结构体系的构建,合理规划中等规模城市群空间格局,加强城市间的协作以及提升城市群整体竞争力具有重要意义.     

长三角城市群城市韧性与土地利用效益的耦合协调及驱动因素

基于长三角城市群26个城市2010—2020年的面板数据,运用耦合协调、空间自相关、地理探测器等模型对城市韧性与土地利用效益的耦合协调水平、空间集聚特征及驱动因素进行分析。结果表明：长三角城市群城市韧性与土地利用效益均呈逐年上升的变化趋势,但在空间分布上存在明显差异。两个系统的耦合协调水平逐年攀升,多处良性耦合阶段,协调类型以轻度失调、濒临失调、初级协调和中级协调为主;耦合协调度在东西方向上一直呈现“东高西低”的空间分布特征,南北方向上则由“中部突出、南北部塌陷”向“中部高、南部次之、北部最低”的空间分异格局演变。耦合协调度的空间集聚效应不强,且局部区域的空间异质性随时间的变化程度不大;经济发展水平、政府调控能力和劳动力要素是影响两个系统协调发展的主要驱动因素,其中政府调控能力同其他因素的交互作用力最强。城市韧性与土地利用效益的关联性研究有助于为长三角城市群统筹抓好风险防控和土地集约利用工作提供参考依据,并为中国其他地区的可持续发展提供相关经验。     

产业视角下的中原城市群网络结构研究

借助熵权灰色关联模型、改进引力模型和复杂网络模型,采用构建的城市网络综合评价指标体系,从产业视角评价2013年中原城市群网络结构.得到以下结论:1中原城市群城市网络以郑州为极核、以洛阳为副中心辐射覆盖全区域,第三产业发展水平两极化差距较大促使总体网络差距加大.2中原城市群城市网络形成3个联系密切的三角区:郑州开封新乡、洛阳济源焦作、平顶山许昌漯河,总体网络及分产业网络联系以微弱联系或弱联系为主.3网络节点程度中心度:总体网络与第二产业网络格局一致,第三产业网络由于济源地位提升出现微偏差.4网络中城市集聚与辐射能力的变化与城市产业结构密切相关,从而影响从业人员分配比重.5网络中节点聚类系数与程度中心度不存在线性关系,城市在总体网络中集聚能力的强弱,并不代表在分产业网络中集聚能力的强弱.     

基于多维度网络分析的京津冀城市群协同创新研究

城市群作为我国区域创新发展的主体空间,是推动区域协调发展的关键环节,针对京津冀城市群协同创新的研究对于推动京津冀区域发展具有重要意义.基于社会网络分析方法,对京津冀13个城市的合作申请专利数据进行分析,首先构建京津冀城市群创新合作网络,剖析其动态结构、演化特征,在此基础上,融入创新知识元素,建立城市-知识耦合网络,从多个维度深入分析京津冀城市群协同创新程度,揭示协同创新网络结构特征及动态演化,为京津冀城市群创新网络优化、创新资源合理配置提供理论参考.     

黄河中下游城市群旅游经济网络结构演化及其差异

为探究黄河中下游城市群旅游经济的网络结构特征及其差异,以黄河中下游四大城市群为研究对象,结合引力模型与社会网络分析法探究了城市群政策实施前后旅游经济网络结构发展特征及差异.研究发现,城市群政策的实施有效促进了各城市群内部的旅游经济联系,网络结构整体呈现出“中游弱下游强”、“以点带面”的发展特点;城市群政策的实施进一步提升了各城市群旅游经济联系的紧密程度,网络格局表现出“整体稀疏,局部紧密”的特点;四大城市群整体网络密度较低但持续快速增长,城市群政策实施后四大城市群网络密度增长2.7倍以上;城市群政策的实施促进了内部各节点城市旅游经济的均衡发展,兰州、西宁、西安、郑州、开封、青岛是支撑黄河中下游城市群旅游发展的核心节点城市;结构洞与核心-边缘分析发现,兰州、西宁、西安、郑州、开封、洛阳、青岛、潍坊等8个城市受到限制最小,竞争力最强.     

相依网络在不同攻击策略下的鲁棒性

相依网络的鲁棒性是网络科学研究的重点问题之一,目前很多重要的工作都致力于这一问题的研究.基于此,系统研究了相依网络在几种蓄意攻击策略下的级联失效过程,发现了同时考虑两个网络中相依节点度的特性比考虑单侧网络节点度的特性的攻击策略更有效.研究成果不但有助于理解相依网络级联失效的过程,而且为找到相依网络的弱点并进行有效的保护和攻击提供了有益的提示.     

“强省会”视角下的黔中城市群空间网络联系测度与特征解析

增强黔中城市群空间网络联系,对锚固贵州“强省会”战略定力与行动能力,辐射引领省域城乡高质量发展至关重要。基于黔中城市群2020年和2021年的城乡统计数据,通过修正的空间引力模型和社会网络分析法,测度并解析其空间网络联系特征。结果表明：黔中城市群的城市发展质量呈现出明显的五级梯度差异;贵阳、遵义“双核”驱动下的空间网络引力效用日益凸显;整体空间网络联系表现为“中心-节点”特征;突破行政区划壁垒,互联共享区域基础设施,是增强该城市群空间网络联系的基本条件。     

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。     

考虑网络韧性的三级轴辐式物流网络模型及算法研究

为了实现城市物流运作的集约化，并尽可能降低因突发事件导致的物流供需中断，以物流节点定位和通道布局为落脚点，研究了三级轴辐式物流网络的多目标规划。考虑轴辐式网络的结构约束、多级节点间的连通关系限制，以多级轴辐点选址、轴辐点间的连通关系及强度为决策变量，以网络建设成本最小和网络韧性度最大为目标函数，构建三级轴辐式物流网络模型。结合模型的特点设计了具有双层结构的遗传算法，其中外层为三段编码结构的小生境Pareto遗传算法，用于求解多目标规划，内层为0-1编码的遗传算法，用于求解网络韧性度。以某区域14个节点城市作为案例，验证模型及算法的有效性，并将优化结果与两类传统的单目标物流网络进行了比较。研究结果表明：双层遗传算法能够有效求解三级轴辐式物流网络规划模型；选取案例计算得到的Pareto最优解参与比较分析，优化结果与传统三级轴辐式物流网络相比，网络韧性度提高了6倍，但网络建设成本也随之增加；与单纯以韧性度最大化为优化目标的物流网络相比，网络建设成本降低了7倍，网络韧性度也随之降低。可见提出的双目标三级轴辐式物流网络模型实现了网络建设成本和网络韧性度间的均衡，对于追求具备一定抗毁性能的轴辐式物流网络规划人员，具有参考和应用价值。