复杂网络理论在黄土高原沟谷地貌特征研究中的应用

沟谷侵蚀是塑造黄土地表侵蚀形态的主要动力,沟谷的发育过程深刻地影响着黄土地貌的发育及演化。本文在黄土高原选择6个典型地貌样区,以样区的数字高程模型为基本数据源提取沟谷系统。将沟谷系统中的沟谷节点、沟谷源点和流域出水口点作为网络节点,网络节点之间的空间拓扑关系为边,高程差为权值,构建黄土高原沟谷加权复杂网络模型。对黄土沟谷地貌的节点特征和空间结构进行定量刻画和分析,得到黄土高原不同地貌类型网络特征的空间格局及其变化,并进一步映射地貌的发育过程及演化机理。研究结果表明：① 黄土高原沟谷加权网络的点强度累积概率分布呈指数分布,相关性系数皆达到0.80以上,该网络正处于向无标度网络转化的过渡期;② 样区从南到北,沟谷特征点的点强度值呈现逐渐减小的态势,且点强度的分布具有不对称性,沟谷右侧侵蚀强度较高,点强度分布较多;③ 平均路径长度和网络结构熵值在绥德一带最大,分别为30.94、6.31,并向南北两侧呈减少的趋势,网络密度值的变化与之相反;3个指标分别从网络结构的连通性、稳定性和紧密性反映了不同沟谷地貌类型的侵蚀程度以及地貌系统的演化机理;④ 网络指标与传统地貌指标的相关性系数均超过0.85,其可以科学、准确地表达地貌形态的复杂性及地貌的发育阶段,有望作为沟谷地貌地学特征研究的参数。该方法考虑了沟谷地貌的空间拓扑关系以及系统的整体性,为复杂表面形态的地貌研究提出了一种新的思路和方法。     

重要经济发展区域间海运网络时空演变特性分析

“海上丝绸之路”沿线国家（MSR）、金砖国家（BRICS）、美日韩（AJK）是重要经济发展区域。研究其海运网络的时空演变规律有助于国家层面的贸易竞争均衡分析,对海运战略科学部署和智慧应对具有十分重要的意义。AIS（Automatic Identification System）数据具有实时性,且已基本覆盖全球港口的近海区域,能为海运网络提供及时分析的数据支撑。本文利用AIS数据挖掘MSR、BRICS、AJK的运输网络时空演变规律,结果表明,MSR散货、集装箱、油轮的内部网络结构的变化明显大于AJK和BRICS,说明“一带一路”倡议促进了MSR的内部海运贸易;MSR、AJK和BRICS的外部网络结构变化2013-2016年都较大,说明“一带一路”倡议的实施期间,MSR、AJK和BRICS 3个区域之间的海运贸易变化较大;3个区域的集装箱、油轮吞吐量加权的内外部海运网络结构2015-2016年较2013-2014年更为稳定,随着“一带一路”倡议的实施,这3个区域内部和区域之间的吞吐量加权海运网络结构变化幅度逐步减小。“一带一路”倡议对不同的经济发展区域的影响不同,对MSR的内外部海运网络结构都产生了一定影响,对BRICS散货、集装箱、油轮型海运网络的影响呈现差异化特征,对AJK内部海运网络没有影响,对AJK的外部网络产生了部分影响。提高MSR的海运贸易吞吐量,提升MSR在海运网络中的贸易地位,仍是当前的发展重点。     

基于刷卡数据的公共汽车客流网络复杂性日内变化研究

大城市公共交通是一个典型的复杂巨系统,采用复杂网络方法分析大城市公共交通网络系统对于城市交通发展具有重要意义。已有大量的研究采用复杂网络理论进行了公共交通线路网络分析,也有研究基于刷卡数据分析了公共交通客流网络的复杂特征,但少有研究探讨客流网络复杂性日内变化特征。鉴于此,本文基于北京市公共汽车刷卡数据识别的不同时间段客流双向邻接矩阵,通过复杂网络指标对比分析公共汽车客流网络的日内变化特征。结果表明：① 各个时间段公共汽车客流分布遵循距离衰减规律,5 km以下的短距离出行约占总出行量的一半左右;② 度中心性和加权度中心性的空间格局在不同时间段整体呈现出明显的核心-边缘特征,但随时间有一定程度的变化,加权度中心性排名前10的节点存在较大变化;③ 累积度分布和累积加权度分布服从指数分布,属于小世界网络。本文还进一步讨论了基于大数据的动态复杂网络研究对城市交通规划建设的启示意义。     

考虑地理距离的复杂网络社区挖掘算法

复杂网络具有社区结构的性质,即社区内节点的连接比社区间的连接更为紧密。目前,具有复杂网络拓扑结构的社区挖掘算法已有很多,但在很多地理空间的复杂网络中节点间的紧密度,不仅与其连接关系有关,同时与它们之间的距离有关。因此,本文提出将节点间的地理距离考虑到社区挖掘的过程中,修改基于模块度增量矩阵的Newman快速算法(简称CNM算法),将1 din(jd为节点i与节点j之间的距离)作为边权,对加权网络进行社区挖掘,从而发现既相互联系紧密又在地理空间上相互接近的社区。最后,本文用国内航线网络作为实例,将算法用于挖掘航线网络中城市的社区结构,得到10个在航线网络中联系紧密且在空间分布上具有一定地域性的城市社区,与我国的主要经济区域分布比较一致。本算法考虑地理相关性和连接紧密性,较好地识别出空间网络的社区结构。     

大规模航运数据下“一带一路”国家和地区贸易网络分析

在“一带一路”沿线的65个国家中,46个国家拥有登记在案的港口,同时海上航运贸易占国际贸易总量的75%以上。为了充分了解“一带一路”沿线国家和地区航运贸易情况,评估国家、区域之间贸易往来关系,本文选取了2016年“一带一路”国家和地区船舶历史运动轨迹,首先基于规则判定的方法挖掘船舶停港事件,并以港口为主要节点,港口间货运往来事件为连接形成“一带一路”国际航运贸易网络。在此基础上,对贸易网络进行如下网络结构分析：① “一带一路”贸易网络基本属性统计,包括网络连通性、度分布、平均最短路径;② 网络节点中心度计算,主要采用Eigenvector Centrality评估分析贸易网中节点中心度;③ 结合社会网络挖掘中社区挖掘的概念,使用Fast Unfolding算法对贸易网络进行社区发现。可以看出,“一带一路”沿线国家和地区贸易往来错综复杂,港口之间呈现小世界网络特性;土耳其、俄罗斯、中国等国的港口影响力靠前;并且形成五大贸易社区,这些社区的分布和地理位置分布基本吻合,但仍然有部分国家受特殊贸易行为的影响,所属社区有所打破区域限制。本文旨在通过航运大数据构建贸易网络,在网络分析基础上,更好地评价节点影响力,更清晰地分析贸易网络结构,为“一带一路”战略更好地实施提供帮助。     

基于多源大数据的武汉城市圈城际通勤分布及影响因素研究

在区域一体化背景下,随着区域交通基础设施完善和中心城市功能集聚,城际通勤现象越来越普遍,多源大数据为相关研究提供了有效的数据支撑。以武汉城市圈32个区县到武汉市中央活动区的城际通勤量为研究对象,基于多源大数据结合地理加权回归模型探究城际通勤量的空间分布特征及影响因素。结果表明:①城际通勤量具有空间自相关性,在区县尺度呈现出从武汉市邻近区域向外衰减的分布特征,在乡镇/街道尺度呈分散点状分布特征。②地理加权回归模型相比于多元线性回归模型拟合能力更佳,社会经济、土地利用和交通通达水平三类特征因素能够有效解释城际通勤量分布,其中人口规模和人工地表覆盖面积都与城际通勤量呈正相关,人民生活水平越高跨城通勤者越少,区域可达性的提升能使节点之间的城际通勤量增加。③各因素对城际通勤量的影响具有空间差异特征,常住人口总量对武汉市邻近区域影响较强,人均GDP(Gross Domestic Product,国内生产总值)的负向影响强度由东部向西部递减,人工地表覆盖面积的影响强度由西部往东部递减,公路可达性比列车可达性的影响更显著。     

广东区域公路网络的城市通达性度量及空间特征分析

以广东省各地级市辖区和县域中心点为公路网络节点,通过对各节点城市的中心职能强度指数分析及其相互之间在公路网络的连通关系为基础,综合应用日通达性模型、通达性度量模型和潜力模型,对广东区域通达性进行分析,并以不同指标和度量模型的广东区域通达性的空间格局和分异特征进行GIS分析。结果表明,广东省的城市通达性空间格局,总体上呈现出一种圈层空间分布结构,以广州市核心区域和佛山市中心区域(禅城区和顺德区)为中心向外辐射。其影响通达性区域差异的主要因素包括城市经济水平、交通条件和地理区位等,其中,在交通条件影响下的通达性区域差异,在空间上表现出高等级公路网络指向性。研究结果反映出广东省省域公路网络通达性的空间分异规律,诠释了城市的经济发展水平、交通条件和地理区位对通达性的综合作用,从而为广东省城镇网络体系发育、区域经济协调及珠三角产业转移规划优化提供科学支撑。     

COVID-19疫情前后北美五大湖航运网络多尺度时空变化及影响因素研究

新冠疫情给全球海洋运输业造成了严重的影响，在后疫情时代航运产业的复苏过程中蕴含新的挑战与发展机遇。现有研究时间跨度不足，无法充分认识航运网络的变化过程，其次，仅对宏观尺度空间格局变化进行分析忽略了网络变化的内在驱动因素。因此本研究基于复杂网络理论、社区探测算法和TOPSIS分析方法，提出一种航运网络多尺度变化分析框架，结合2019—2021年北美五大湖船舶轨迹数据分析整体航运网络、港口群落和港口3个尺度的变化特征。此外，还对各类型航运网络的变化机理进行追踪。研究结果表明：(1)网络流量方面，疫情前货轮和牵引船交通量占比达交通量总量的80%，疫情爆发后船舶交通量总量下降22.4%，各类型船舶交通量变化的时期、速度不同，其中，游船与货轮恢复能力强，油船次之，客船交通量降幅超50%为各类最高，受影响严重且恢复能力最弱，后疫情时期交通量总量较疫情前上涨4.4%，表明网络流量恢复能力整体较强；(2)网络结构方面，疫情前航运网络随气温变暖呈扩张趋势，港口数量、航线数量递增式上升，疫情后网络结构受损连通性下降，后疫情时期指标值迅速恢复、航线密度增大，期间网络“骨架”未被破坏。整体而言，五大湖航运网络...     

“海上丝绸之路”沿线重要港口区位优势度评估

评估“海上丝绸之路”沿线港口的区位优势度,对于港口及其腹地基础设施合理规划、港口未来投资预判以及推进“一带一路”倡议有重要意义。本文从海陆联运的视角出发,综合考虑港口腹地的路网密度、交通干线影响度、城市影响度、航运战略枢纽影响度和航运战略通道影响度等五个因素,构建港口区位优势度评价模型来对“海上丝绸之路”沿线重要港口进行区位优势度分析。研究发现：① “海上丝绸之路”沿线港口的区位优势度区域化差异显著,从东向西总体呈“高-低-高”的空间分布格局;② 从世界分区的视角看,东南亚区域港口区位优势最高,其次为南欧至西欧、南亚、北非、西亚等地区,东非至南非区域港口区位优势度最低;③ 港口各区位影响因素的评价结果空间分布特征差异显著,其中港口区位优势度分布特征与交通干线影响度、城市影响度的相关性较大。研究结果可为海外港口基础设施的投资建设过程提供科学支撑。     

“海上丝绸之路”沿线重要港口竞争力评价

“海上丝绸之路”是促进亚欧和亚非互联互通的重要通道,对其沿线重要港口的竞争力研究,可以为海上丝绸之路的建设提供参考。本文综合考虑港口的自然条件、腹地环境、基础设施、服务水平、政府廉洁度,及其在航运网络中的地位差别等因素,运用熵权-层次分析法对沿线51个国家的99个重要港口的竞争力进行评价。结果表明,① 港口综合竞争力空间分布呈明显的区域化特征,且与国家经济发展水平显著相关,地中海地区港口竞争力普遍较强,亚洲次之,非洲最弱。② 港口的网络地位对竞争力的影响最大,竞争力强的港口多位于重要水域的战略通道,网络地位高,辐射范围广。③ 我国投资的部分沿线港口综合竞争力与成熟港口之间还存在一定差距,但是具备较大的竞争力提升空间。     

金融危机下股市网络的结构特性研究

利用复杂网络的方法,以各国股市为节点,以各股市问的关联性为边,建立起各国股市间的关联网络。通过Matlab编程计算研究了该网络的结构特性,分析出国际股市网络具有典型的小世界性和明显的社区结构,不具有无标度性。进而从网络结构上分析了金融危机的蔓延发生。并通过影响强度分析研究了中国股市在国际股市网络中的位置。     

海洋运输网络研究进展与趋势探讨

随着经济全球一体化快速发展,国际海运贸易的规模不断扩大,全球海运网络研究成为当前的研究热点领域。该研究是海洋运输、地理信息科学、数学物理、统计科学、复杂网络科学、大数据科学、计算机科学等多学科交叉领域共同关注的研究主题,对国家宏观战略与政策制定具有重要作用。本文总结了海运网络研究数据基础、理论模型和研究方法,包括数学物理统计理论方法,基于复杂网络的分析方法、数据挖掘理论方法等,然后从海运网络运输模式设计与优化,网络结构静动态特征,网络结构和交通流演化机制等角度总结海运网络的研究进展、分析所存在的问题,提出海运网络研究在跨学科跨领域研究方法的交叉、多源异构数据融合分析、理论与实际应用结合等方面的未来研究趋势。     

基于列车运行网络的中国城市中心性分析

 本文基于铁路运行网络,利用复杂网络分析方法中的中心性评价指标,对城市在铁路网络中的中心性进行了分析。我们根据列车时刻表基于L空间模型,构建了铁路运营网络,计算了铁路运营网络中节点城市的不同中心性指标,包括度中心性、邻近中心性和介中心性。这3个指标从不同角度衡量了城市在铁路运输网络中的地位和功能,我们分析了这3个中心性指标的空间分布特征及相关性,并探讨了中心性指标与城市发展之间的关系,进一步揭示铁路网络结构对城市发展的影响。     

基于RSIV-RF模型的凉山州泥石流易发性评价

针对随机森林(RF)模型进行泥石流易发性评价过程中存在连续型因子依靠主观意识分级、随机选取的非泥石流样本准确度较低等问题,以位于四川西南部的凉山彝族自治州为研究区,提出基于统计学先验模型抽样的随机森林对研究区进行泥石流易发性评价分区。利用累计灾害频率等曲线的相对变化对连续型因子进行分级处理;采用粗糙集理论(RS)和信息量法(IV)计算加权信息量值,划定极低和低易发性区并从中选择负样本数据。通过袋外误差(OOB)变化曲线确定RF模型的最佳树棵数n＿estimators和分裂特征数max＿features,随后构建加权信息量-随机森林(RSIV-RF)模型预测凉山州泥石流易发性。进一步地,与从全区随机选择非泥石流样本的RF模型开展对比研究。结果表明,训练集和测试集下RSIV-RF模型的准确度分别为0.89,0.83,且对应的ROC曲线的AUC值分别为0.920,0.895,均高于单独的RF模型;RSIV-RF绘制的泥石流易发性评价图与历史灾害分布较为一致,较高和高易发性等级区域占研究区面积比为18.625%,包含了78.57%的泥石流点。性能评估和易发性统计结果均表明基于RSIV-RF能够...     

2005-2014年北京市主要城建区热岛强度时空格局分析

本文利用LANDSAT-8数据计算距离加权不透水面聚集密度,以城市聚类算法提取北京市主要城建区范围。并用2005-2014年MODIS 8天合成地表温度产品,以主要城建区面积150%的周边区域作为边缘区,计算城建区与边缘区平均温度差值为热岛强度;分析北京市主要城建区热岛强度年内时序变化;依据地表温度与当月平均热岛强度对热岛强度进行等级划分,统计不同热岛强度等级出现频率,分析其空间分布特征及与不透水面聚集密度的相关性。结果表明：（1）年内1-12月热岛强度随边缘区平均温度变化显示较好的规律性,白天为逆时针分布,夜间为顺时针分布;（2）白天热岛强度等级以2、3级为主,春、夏季中南部为三级热岛强度高发区;夜间呈现由外围向中心的“环状递增”特征,高等级热岛强度出现的频率由外围向中心不断递增;（3）不透水面聚集密度对白天不同等级热岛强度出现频率影响显著,1-4级热岛强度出现频率,随不透水面聚集密度增加而增加,不透水面聚集密度达到50%后的影响趋于减弱。     

基于厦门港的海上交通事故地理空间分布及风险预测研究

利用海上交通事故空间分布特征进行安全分析是海上交通安全管理的重要组成部分。本文使用厦门港2008—2020年的海上交通事故数据,经过事故数据空间分布特征提取、分析及预测等流程,最终得到厦门水域海上交通事故潜在危险区域。本文首先使用原始事故数据在GIS软件中进行空间定位,形成事故点的可视化空间分布图,然后使用核密度分析法鉴别海上交通事故多发区域,再利用空间自相关分析法,得到该区域事故空间的分布特征和具体的聚集点,最后使用该分布特征、对目标水域数据进行标准化网格切分,并利用机器学习算法对潜在事故风险区域进行预测。本文在核密度分析结果中发现：就事故频度而言,厦门湾和西海域交通事故频度较高。在空间自相关分析的结果中表明：就空间分布特征而言,厦门港的空间分布出现聚集特征且为空间正相关模式,且就事故具体的空间聚集点而言,厦门湾和西海域仍是事故高发的中心区域。而最后的厦门湾及周边水域风险预测模型显示：潜在事故风险区域多位于沿海和河口交汇区域。本文研究结果表明在基于地理空间数据分布特征提取和网格化分析的基础上,结合机器学习方法（随机森林）,对于海上交通事故的预测具有良好的效果。     

基于百度指数的天猫双十一关注度空间分布格局及影响因素研究

对网络购物活动背后的关注行为进行分析,将有助于把握短期的、全民性的消费行为.基于百度指数大数据获取2019年天猫双十一的网络关注度,利用空间自相关分析发掘天猫双十一关注度的空间分布特征,并多元线性回归和随机森林回归探寻双十一关注度的影响因素和影响机制.结果表明:双十一关注度具有明显的首位特征和长尾特征,并且在地理空间上呈现出明显的集聚态势,高低值区分别分布于东部和西部,且有明显的界限;影响因素探寻方面,随机森林回归结果表明信息层面和消费层面的影响因素对于双十一关注度的贡献较大,但宏观尺度和中观尺度的影响因素重要性不尽相同,在宏观尺度上潜在的消费行为依赖于信息,而在中观尺度上消费能力则更具影响力.     

基于网格服务的遥感图像并行融合

图像融合是一项计算密集型的操作,对计算机系统的性能要求很高,硬件的发展远赶不上计算需求的增长,传统的遥感图像处理方式已经不能很好地适应新的资源共享模式,故软件方面的改进是必然的选择。网络技术的发展,使网络带宽有了很大的提高,大量的遥感图像通过网络发布成可在线获取的共享资源,利用网络和这些资源能大幅提升融合处理的速度。网格是网络的进一步延伸,是一个变化性较大的动态系统,资源的动态变化是网格的重要特征,数据的更新、节点的加入或离开、节点负载的变化、网络性能的变化等都会影响网格服务的性能,只有及时地掌握这些动态,并根据情况实时进行调整,才能保证较高的执行效率。基于网格服务的遥感图像并行融合的设计,在网格环境下,通过对资源和服务状态属性的分析,生成最优化的方案进行并行处理,可提供高效的遥感图像融合处理服务。     

县域尺度下湖南省碳排放空间分异特征与影响因素

开展县域尺度下的碳排放空间分异与影响因素研究,是助推实现县域等多尺度区域“双碳”目标的重要环节。以湖南省122个县(市、区)为研究对象,通过夜间灯光数据估算湖南省各区县的碳排放量,采用探索性空间数据分析方法刻画了县域碳排放时空格局,运用地理探测器和时空地理加权回归(GTWR)模型,从政策、经济、能源、社会和产业维度对县域碳排放空间分异与影响因素进行了定量研究。结果表明：(1)2012～2020年,湖南省县域碳排放总体呈减弱趋势,且差异较为明显,空间格局分布为北高南低,东西差距较小;(2)莫兰指数(Moran’s I)逐年下降,空间集聚特征较为显著,总体成正相关关系;(3)财政支出、人口规模、城镇化率、能源碳排放强度和农业发展水平是影响县域碳排放的主导因子;(4)通过时空地理加权回归模型对主导因子进行分析,发现同一指标对不同区县碳排放的影响存在显著的时空差异。     

湖南地热资源的构造制约与勘查标志

针对湖南省境内地热资源的区带分布特征,分析了NE向或NNE向花垣-永顺-桑植断裂、靖县-溆浦断裂.新宁-娄底-宁乡断裂、连云山-双牌断裂、临武-郴州断裂、汝城-桂东断裂对区域地热资源分布的控制作用.地热资源的分布主要受区域主干断裂控制,局限于主干断裂上盘的一定范围内.其赋水岩层主要为古生界灰岩和花岗岩破碎带,单个热泉的产出距主干断裂20～40km.热泉温度分布不仅与赋水围岩有关,而且与热泉产出部位的构造强度关系密切,其中构造强度较大的湘西北及湘东南地区以中温热泉为特征,而在构造强度较小的湘东及湘西南地区则以低温热泉为主.在综合地热分布相关的构造控制因素前提下,提出了省内寻找地热资源的构造标志.