全球海洋运输网络健壮性评估（英文）

The robustness of cargo ship transportation networks is essential to the stability of the world trade system. The current research mainly focuses on the coarse-grained, holistic cargo ship transportation network while ignoring the structural diversity of different sub-networks. In this paper, we evaluate the robustness of the global cargo ship transportation network based on the most recent Automatic Identification System(AIS) data available. First, we subdivide three typical cargo ship transportation networks(i.e., oil tanker, container ship and bulk carrier) from the original cargo ship transportation network. Then, we design statistical indices based on complex network theory and employ four attack strategies, including random attack and three intentional attacks(i.e., degree-based attack, betweenness-based attack and flux-based attack) to evaluate the robustness of the three typical cargo ship transportation networks. Finally, we compare the integrity of the remaining ports of the network when a small proportion of ports lose their function. The results show that 1) compared with the holistic cargo ship transportation network, the fine-grain-based cargo ship transportation networks can fully reflect the pattern and process of global cargo transportation; 2) different cargo ship networks behave heterogeneously in terms of their robustness, with the container network being the weakest and the bulk carrier network being the strongest; and 3) small-scale intentional attacks may have significant influence on the integrity of the container network but a minor impact on the bulk carrier and oil tanker transportation networks. These conclusions can help improve the decision support capabilities in maritime transportation planning and emergency response and facilitate the establishment of a more reliable maritime transportation system.     

“21世纪海上丝绸之路”集装箱海运网络的脆弱性变化

为探究“21世纪海上丝绸之路”集装箱海运网络在蓄意攻击下的脆弱性变化情况,基于蓄意攻击下集装箱海运网络的地理空间联系变化和网络分裂过程,提出了集装箱海运网络崩溃临界点的识别方法,进而建立了集装箱海运网络脆弱性变化趋势和程度的量化方法,并利用2015年和2019年海上丝绸之路中港口和航线的统计数据构建网络进行分析。结果表明：2015年和2019年“海上丝路”网络的蓄意攻击承受能力分别为4.21%和5.51%,说明2019年的“海上丝路”海运网络比2015年更加强壮,其相对变化率为30.88%;“海上丝路”网络脆弱性变化的驱动机制主要包括港口层级结构的差异性减弱、关键港口备份机制日趋完备、东亚和东南亚与其他区域间的集装箱海运联系更加紧密等。最后,从持续保障中国与“海上丝路”沿线各国集装箱海运互联互通的角度,提出了相应的对策和建议。研究成果对于揭示“海上丝路”海运网络的脆弱性变化及其驱动机制和影响因素,进而有针对性的持续保障该网络的互联互通,具有重要的理论意义和实用价值,且本文的分析方法对其他运输网络脆弱性变化的相关研究也可提供借鉴。     

海洋主航道对全球集装箱运输网络的影响分析

马六甲海峡、苏伊士运河、巴拿马运河三大主航道在全球集装箱海洋运输中发挥着核心作用。本文基于全球集装箱运输船舶AIS轨迹数据构建了无向加权网络,采用网络平均度、聚类系数、平均最短路径长度等指标,从地理空间的视角,度量了全球集装箱海洋运输对三大航道的依赖性。结果表明：① 海上主航道受阻对不同区域的影响程度存在显著性差异,对国家中转功能及可达性的影响以航道为中心向外呈距离衰减效应;② 集装箱海运网络对航道的依赖性由高到低依次为马六甲海峡、苏伊士运河、巴拿马运河;③ 从区域角度看,东南亚、中东及地中海等区域国家对航道的依赖性远高于其他国家;④ 三大航道受阻导致集装箱海运网络结构特征发生变化,对海运大国中转功能及可达性产生中等级别影响,绝大部分海运国家的变幅在中等及以下级别。研究成果对全球集装箱运输网络重点航线保护及航线优化具有参考价值。     

“丝路”海运网络的脆弱性及风险控制研究

为研究海上丝绸之路集装箱海运网络的脆弱性,对沿线集装箱港口及挂靠航线进行了统计,构建了海上丝绸之路集装箱海运网络,以随机攻击和蓄意攻击两种方式分别对网络的平均度、孤立节点比例、聚类系数、平均路径长度、网络效率和最大连通子图相对大小等反映网络连通性特征值的变化进行了研究。结果表明“丝路”海运网络在受到随机攻击时较为“强壮”,在受到蓄意攻击时相对脆弱。经进一步挖掘,揭示了蓄意攻击下网络开始崩溃和完全崩溃的临界点,并据此指出了需重点保护的枢纽干线港;结合地理特征,分析了“丝路”中主要海上通道通航受阻时网络连通性的变化,发现马六甲海峡、台湾海峡、曼德海峡及苏伊士运河对网络的脆弱性影响最为显著。为进行风险评价,分析了“丝路”网络脆弱性形成因素和抗毁性机制,并提出了相应的抗毁性评价方法,经计算得出南亚为“丝路”网络中抗毁性最薄弱的区域。最后,结合地缘风险分析,提出了相应的对策和建议。本研究对于认清“丝路”海运网络的脆弱性及风险控制方法,保障其互联互通,具有重要的理论意义和应用价值。     

中国海上集装箱运输的组织网络研究

在阐述国内外集装箱运输研究现状的基础上,分析了集装箱的空间组织模式-轴辐侍服网络。对中国港口的集装箱组织,从航线、航班、空间联系、地域系统等四个角度进行详细论述,认为香港、上海两港具有很强的组织能力,深圳、宁波、青岛、厦门、天津、大连等港具有较强的组织能力;不同港口形成了不同的主导组织区域;并且中国近海已形成以大连、天津、青岛、上海、厦门和深圳-香港等港口为枢纽港的6个轴辐侍服系统;同时中国港口又从属于釜山、阪神和新加坡3个国际集装箱侍服系统。     

Maritime network dynamics before and after international events

Investigating the influence of international events on global maritime networks is a challenging task that must comprehensively incorporate geographical, political, and maritime sciences. Understanding global maritime network dynamics is an initial and critical step in this investigation. This study proposes an automatic identification system (AIS)-based approach to understanding maritime network dynamics before and after international events. In this approach, a spatiotemporal modeling method is introduced to measure the similarity in shipping trends before and after international events. Then, a spatiotemporal analytic framework is proposed to understand the maritime network dynamics by grouping similar situation, and assessing possible indirect effects within a network. Finally, three case studies of international events, military conflict, lifted economic sanctions, and government elections, were used to investigate the observed network dynamics possibly affected by international events. The results indicate that container, tanker, and bulk shipping between India and its connected countries all declined more than 69% after military conflicts between India and Pakistan in August 2015. Tanker shipping between Iran and the United Arab Emirates increased 51% after economic sanctions on Iran were lifted. Container shipping between Sri Lanka and Singapore, Malaysia, and India increased more than 74% after the general election in Sri Lanka. These investigations demonstrate the feasibility of the proposed approach in assessing the possible effects of international events on maritime network dynamics.     

蓄意攻击下全球集装箱海运网络脆弱性变化

为探究近年来全球集装箱海运网络脆弱性的变化趋势,提出了研究网络脆弱性变化度的分析思路和量化方法.基于2004和2014年两个年度的世界主要集装箱班轮公司航线分布数据,将相关港口按节点度大小排序后以1%~10%的比例逐步删除,选择删除前后的网络平均度,网络聚类系数,网络孤立节点比例,网络平均距离和网络效率等特征值的变化率作为量化指标;提出了网络压力测试方法,由此求出各特征值对网络脆弱性的影响权重及贡献值,进而得到了在设定攻击规模内集装箱海运网络脆弱性变化的量化值.研究结果表明:在蓄意攻击下,近10年的全球集装箱海运网络的脆弱性呈变差趋势;当攻击规模为整体网络的10%以内时,网络脆弱性的变差幅度约为6.1%.研究成果对于深化港口地理学研究具有重要意义,其分析思路和方法对其他领域的网络脆弱性变化趋势研究也可提供借鉴.     

南海周边国家和地区集装箱港口网络体系与结构

选取南海周边国家和地区37个集装箱港口为研究对象,选用全球前八名船公司航线数据,就其现有航线分布构建二向网络,采用度数中心度、接近中心度、介数中心度及权利指数等复杂网络中心性指标和网络结构模型对其港口体系特征和网络结构进行研究,得出的结论主要有：1）近年来,南海沿线国家和地区间贸易愈加频繁,相关港口吞吐量不断增加,在世界集装箱港口体系内地位总体呈上升态势;各港吞吐量排名总体相对稳定,南海周边7国集装箱港口运力分布不均衡,主要集中在中国与新加坡沿线。2）深圳港、新加坡港、香港港、高雄港、青岛港与上海港等港航线较多,可与较多区域直接进行贸易往来,受其他港口联系影响较小;上海港、深圳港、宁波舟山港、广州港等在国际集装箱航线中起重要的串联中介作用,对航运网络控制能力较强。3）基于港口吞吐规模与中心程度分异情况将港口网络地位分为4层。第一层为国际航线母港,包括上海港、新加坡港、深圳港、宁波舟山港、广州港、青岛港与香港港;第二层为国际航线枢纽港,包括高雄港、丹戎帕拉帕斯港、厦门港、天津港、林查班港、巴生港与胡志明港,中心性发育程度较好;第三层为国际航线挂靠港,包括海防港、钦州港、大连港、丹绒布鲁港、马尼拉港、丹戎佩拉港、连云港、盖梅港、烟台港、营口港、日照港与福州港,港口相对中心度偏低,吞吐量相对受限;第四层为区域性喂给港,包括锦州港、太仓港、台中港、东莞港、唐山港、南京港、泉州港、南通港、珠海港、嘉兴港与海口港,因其地理区位特点成为较热门转运港口。4）整体港口网络可划分为4个港口社群。其中,社群一中心属性明显,社群二与其联通关系紧密,社群三是其喂给港群,社群四小世界属性明显,群内港口航线相对独立。     

基于企业视角的中国集装箱运输组织网络

货物运输集装箱化在全球资源要素配置和区域经济发展中的作用愈发突出,集装箱运输组织网络研究已成为交通地理学的重要课题。本文基于微观企业视角,选取112家企业和119座城市作为研究样本,借鉴城市网络研究方法和复杂网络理论,探讨了中国集装箱运输组织网络的等级体系、空间格局、网络联系和复杂性特征。研究结果表明：网络节点城市的集装箱运输组织能力差距明显,已形成由全国性、区域性、次区域性和地方性枢纽城市四个层级所构成的金字塔型等级结构;集装箱运输组织能力在空间分布上表现出显著的非均衡性特征,形成由6个核心区和7个集聚区所构成的“6+7”空间格局;网络联系以全国性和区域性枢纽城市为主要空间指向,联系网络总体呈现从东部沿海向中西部地区、从全国性枢纽城市向地方性枢纽城市逐渐拓展趋势;同时,整体网络结构表现出较强的集聚性、连通性和空间组织效率,且复杂网络特征与节点城市集装箱运输组织能力具有显著相关性。     

中国沿海集装箱港口航运网络空间联系及区域差异

沿海港口是“一带一路”海陆双向通道的交汇点,航运网络则是港口融入海上丝绸之路的载体,其空间联系及一体化水平是港口整体竞争力的重要指标。利用复杂网络模型对2005年与2015年航运网络联系进行定量刻画和空间分析,探讨近10年来中国集装箱港口航运网络的空间联系和区域差异,结果表明：① 中国集装箱港口航运网络具有较高的集聚系数与较小的平均路径长度,整体服从小世界模型。各港口间的网络可达性与中转衔接功能差异性较小,各地的区域性枢纽港较为稳定。② 基于社会网络分析(UCINET)呈现的最强联系航运网络看,三个相对独立的区域性网络演变为全国性的轴—辐空间网络,航运网络的一体化程度显著提升。③ 从区域差异来看,四大区域港口间的联系强度增强,台湾地区各港口的最强联系区域由珠三角变为长三角,其网络可达性及中转衔接功能有所提升,并形成以高雄港为区域性枢纽的区域性网络。整个台湾地区港口与大陆其他区域的联系强度上升79.46%,而香港港虽保持了与深圳港的最强联系,但与大陆港口的整体联系强度却下降了22.99%,从全国性枢纽港弱化为珠三角区域性枢纽港。     

重大事件发生前后的海运网络动态分析（英文）

Investigating the influence of international events on global maritime networks is a challenging task that must comprehensively incorporate geographical, political, and maritime sciences. Understanding global maritime network dynamics is an initial and critical step in this investigation. This study proposes an automatic identification system(AIS)-based approach to understanding maritime network dynamics before and after international events. In this approach, a spatiotemporal modeling method is introduced to measure the similarity in shipping trends before and after international events. Then, a spatiotemporal analytic framework is proposed to understand the maritime network dynamics by grouping similar situation, and assessing possible indirect effects within a network. Finally, three case studies of international events, military conflict, lifted economic sanctions, and government elections, were used to investigate the observed network dynamics possibly affected by international events. The results indicate that container, tanker, and bulk shipping between India and its connected countries all declined more than 69% after military conflicts between India and Pakistan in August 2015. Tanker shipping between Iran and the United Arab Emirates increased 51% after economic sanctions on Iran were lifted. Container shipping between Sri Lanka and Singapore, Malaysia, and India increased more than 74% after the general election in Sri Lanka. These investigations demonstrate the feasibility of the proposed approach in assessing the possible effects of international events on maritime network dynamics.     

中国国际集装箱运输网络的布局与优化

在分析世界集装箱运输发展及集装箱网络构成的基础上，指出在海上集装箱运输发展过程中枢纽港与支线港的分离，干线航线与支线航线的形成是集装箱运输发展的必然结果；在陆上，集装箱中转站的分级是集装箱运输发展的客观要求，因此集装箱运输在发展的过程中形成了独特的空间运输网络体系。中国集装箱运输的快速发展在客观上要求合理布局与优化整个集装箱运输网络，在建立了中国集装箱运输GIS系统基础上，提出了中国集装箱港口及集装箱中转站的优化布局，同时提出了在港口与中转站布局基础上形成的中国集装箱运输几个重要运输通道。最后从经济发展对集装箱运输的客观要求出发，用模糊数学的方法，选择典型地区对集装箱运输通道进行不同约束条件下的评价。     

中国集装箱多门户港口区域空间结构的形成与机理

运用港口首位度和修正的赫希曼-赫芬达尔指数, 从箱流的角度对1998-2010 年中国集装箱港口体系的空间结构转型进行了定量测度。结果表明:① 集装箱港口体系的重心由珠三角地区向长三角地区缓慢转移;② 集装箱港口体系总体进入“边缘挑战阶段”, 箱流的分散化成为中国集装箱港口体系空间变化的主流倾向, 但7 大港区首位港的极辐作用存在显著差异;③ 中国集装箱港口体系空间结构呈现低级均衡、单门户、多门户并存的多样化特征, 其中, 长三角、珠三角地区形成集装箱多门户港口区域的空间结构已成事实。政府宏观调控与政策引导, 枢纽港资源瓶颈约束, 边缘港口的设施、服务趋同, 港航企业网络扩展和腹地交通网络拓展与完善等因素是多门户空间结构形成的主要动力。     

全球集装箱航运企业的航线网络格局及影响因素

采用船期表数据,以全球前20位航运企业中的18家为研究对象,剖析各企业航线网络的异同点,并探讨企业航线配置的影响因素。研究表明：各企业航线网络均具有小世界和无标度特征,东亚是航班的首要集聚区,并且均为轴辐连接与点对点连接并存的混合式网络;各企业航线网络的市场广度和深度各异,根据航班的空间分布特征可将企业划分为4种类型,其中高丽海运、汉堡南美、阿拉伯轮船和万海航运专注于特定区域的细分市场,且拥有不同于全球枢纽港的企业枢纽港;港口腹地货源、港口自然条件及作业效率、海运保护政策、企业自身能力等是影响企业航线布局的重要因素。本研究有助于揭示航运企业的航线组织模式,为港口管理者决策提供参考。     

长江三角洲集装箱班轮网络空间格局及其演化

以长江三角洲为案例区,以1996~2013年为研究期限,选取1996、2002、2007、2013年4个重点年份,分别从班轮航线、班轮密度、空间联系3个方面分析长江三角洲集装箱班轮网络的空间格局与演化,共涉及74家船公司、10 726条集装箱班轮航线。研究表明：18 a来长江三角洲集装箱班轮网络空间结构趋于集中,与箱流的空间结构变化呈现相反趋势;上海港集装箱班轮航线数量、班轮密度领先于其它港口,国际枢纽港地位不断强化,宁波港虽在班轮航线、班轮密度增速方面超越上海港,但班轮网络组织能力明显落后于上海港;长江沿线基本形成以上海港为枢纽港,太仓、南京、张家港和南通港为干线港、其它港口为支线港的集装箱班轮运输网络;上海港和宁波港的关系已由原来主要依托沿海班轮支线联系的喂给关系演化为依托国际班轮航线联系的竞合关系。     

1985年以来中国大陆沿海集装箱港口体系位序-规模分布及其网络联系

21世纪以来,中国大陆众多沿海城市纷纷转型为港口城市,港口区域化态势明显,港口发展呈现新的竞合关系。运用位序-规模法则与复杂网络模型,从规模结构、航运网络两方面刻画1985年以来中国大陆沿海集装箱港口体系的区域化特征。结果表明：① 港口体系日趋完善,位序-规模分布更加明显;发展演化呈低级均衡,明显集中化及相对分散化三个阶段,围绕世界级枢纽港形成区域集聚和群内扩散的空间格局。② 港口航运网络小世界特征得到强化,不同类型港口航线网络特性变化差异明显。枢纽港以广度上升深度下降、中转功能上升为主;大型港口变化较为复杂,超过一半的大型港口腹地引致特征明显,中转功能较弱;地方港呈现两极分化态势,大部分港口在航线网络深度、广度与辐射能力等多方面得到提升,少部分港口则明显萎缩。③ 以班轮航线为载体的物流网络推动港口区域化内在联系更加紧密,轴-辐特征得到强化,整个网络效率大为提升。从社会网络分析软件（UCINET）呈现的最强联系航线看,沿海集装箱航运网络已由局部网络转变为统一的双层轴-辐网络,全国性的港口网络联系水平大幅提升,区域航运网络与港口群存在空间错位而非一一对应。     

基于动态空间面板模型的中国港口竞争与合作关系研究

港口之间的竞争与合作关系是港口资源整合所要理顺和优化的关键问题,关系着港口体系的健康可持续发展。本文采用动态空间面板模型,研究了2000年以来中国港口整体及沿海和内河各区域港口群的竞争与合作关系,并探讨其影响因素。研究表明：中国港口货物吞吐量和集装箱吞吐量存在空间正相关性,且呈现逐渐增强的趋势;从货物吞吐量看,全国范围内的港口和内河港口之间不存在显著的竞争效应,沿海港口之间竞争态势显著,而三者在集装箱运输方面均为竞争关系;五大沿海港口群在货物吞吐量方面的竞争激烈程度排序为环渤海港口群>珠江三角洲港口群>长江三角洲港口群>西南沿海港口群>东南沿海港口群,内河港口群中,仅珠江水系港口群呈竞争态势;珠江三角洲港口群、东南沿海港口群、长江三角洲港口群、长江水系和珠江水系港口在集装箱运输中竞争激烈;港口供求关系、港口规模结构、港口职能结构、港口规划与管理等是影响竞争与合作关系及竞争激烈程度的重要因素。本研究有助于丰富港口地理学的理论研究,并为港口资源整合提供思路和方向。     

“21世纪海上丝绸之路”航运服务业网络格局研究

在“一带一路”倡议下,发展航运服务业对于巩固与提升中国在全球航运网络中的地位具有重要意义。构建103家跨国公司在“21世纪海上丝绸之路（海丝之路）”沿线1 054个城市的分布数据库,分析7种航运服务业在“海丝之路”沿线的网络特征。研究表明：① “海丝之路”沿线航运服务业网络的层级分布特征明显,处于第一层级的均为亚洲城市,说明亚洲航运服务业在航运服务业网络中地位重要。② 在“海丝之路”这一层面,伦敦、香港、新加坡等城市和地区构成大的联系三角,在中国层面,上海、香港、北京构成小的联系三角。③ 高端航运服务业主要分布在欧洲城市,亚洲城市在中端航运服务业方面占据重要地位,在低端航运服务业方面,非洲城市在仓储服务业表现突出,亚洲和欧洲城市则在船舶修造业实力雄厚。④ 高端航运服务业往往受城市的历史、文化、语言、法律、制度影响较大,对地方的根植性较强,倾向于首都等内陆城市,而中低端航运服务业主要依托于货物运输,受自然条件和区位条件等因素的影响较大,往往随货物运输转移而转移,倾向于分布在港口城市。     

全球集装箱航运的空间组织网络

集装箱运输网络是经济全球化背景下物质要素资源在全球进行配置的主要承载体,而航运企业是航运网络的组织者;基于航运企业的组织行为,可以考察全球航运网络的基本格局与空间体系。本文选取全球主要的24家集装箱班轮公司和530个港口为研究样本,以集装箱船月度运营表为研究对象,构筑数理评价模型,剖析全球集装箱航运组织网络的空间格局和主要港口的集装箱组织能力,探讨了全球港口的运输联系格局和主要空间系统。研究表明:东亚和东南亚为重点组织区域,以此为核心构筑全球集装箱航运网络;全球港口的航线设置和航班组织及运输联系形成东亚、东南亚、西北欧和美东四大集聚区域,航运组织尚未形成全球性空间系统,但形成许多区域性系统,区域化明显。     

1950年代以来中国铁路物流的交流格局及演变特征

物流反映了地理单元间的经济联系或职能分工,对考察区域或城市间的相互作用具有重要意义。基于铁路 物流的国内外研究评述,本文构筑了20 世纪50 年代以来中国铁路物流的GIS 数据库,从省级和地级政区两个尺 度,对中国铁路物流进行模拟和评价,分析其分布格局与演变特征等空间规律,并对城际集装箱物流的空间规律进 行分析和透视;同时,深入解析省际和城际铁路物流和集装箱流的流动格局及演变特征,考察其交流模式;然后,对 铁路物流和集装箱流的流动轨迹进行模拟和评价。通过该研究,可有效考察中国省际和城际经济联系与相互作用, 强化网络组织的空间认识。