胡全基于复杂网络的城市交通网络特征分析.doc

基于复杂网络的城市交通网络特征分析 胡全 （西北师范大学数学与统计学院 730070） 摘 要： 随着城市道路交通的增加和交通问题的日益严重，城市公交网络网络特征的研究显得越来越重要。客观合理地对城市路网特征进行分析评价，对于提高城市公交网络的运行效率具有重要意义。近年来随着复杂网络理论研究的不断深入，为研究分析城市公交网络提供了新的方法和手段。本文重点研究了兰州市区公交站点复杂网络的网络特征，采用了以兰州市公交网为复杂网络模型，研究该模型的网络特征。用平均最短路径长度和平均集聚系数来描述网络的特征，并绘制相关示意图，由此分析得出兰州市公交站点网络的一般特征。 关键字： 复杂网络，公交网络， 特征 Study on Characteristic of Urban Public Transit Network Based on Complex Network Theory HuQuan (College of Mathematics and Statistics ,Northwest Normal University 730070) Abstract： With the increase of the urban road traffic volume and the seriousness of the traffic problems, research on the characteristic of urban road network appears more and more important. It is quite important to improve the work efficiency of urban road network to evaluate the characteristic of urban road network reasonably and objectively. With the deep-going research on the complex network theory in recent years, it provides a new method for us to analyze urban road network. This paper focuses on the study of characteristic of the complex network in Lanzhou . Taking the bus transfer in Lanzhou as the complex network model, this model uses the average shortest path length and average clustering coefficient to measure characteristic of the network . Keywords：Bus network; The complex network ; characteristic 0 引 言 自然界和社会领域中存在着许多复杂系统，这些系统均可用复杂网络进行描述和研究，其中节点表示个体或组织，边表示它们之间的联。在国内外，一些学者将城市公共通系统抽象成由公交线路和停靠站点构成的复杂网络，并在实证研究方面做出了许多有影响力的工，这些研究工作对于揭示公交网络的拓扑特性，理解公交网络的功能与效率具有重要的参考价值。随着应用复杂网络研究城市公共交通系统的深入，公交网络特征研究的重大理论意义与应用价值日益突显出来。基于此，本文兰州市的公共交通系统为研究对象，分析公交站点网络的特征，为分析兰州公交网络的特性做基础。 1 相关基本理论 1.1 复杂网络 学界关于复杂网络的研究方兴未艾。特别是国际上有两项开创性工作掀起了一股不小的研究复杂网络的热潮。一是1998年Watts和Strogatz在Nature杂志上发表文章，引入了小世界(Small-World)网络模型，以描述从完全规则网络到完全随机网络的转变。小世界网络既具有与规则网络类似的聚类特性，又具有与随机网络类似的较小的平均路径长度。(WattsStrogatz,p.440-442)。二是1999年Barabási和Albert在Science上发表文章指出，许多实际的复杂网络的连接度分布具有幂律形式。由于幂律分布没有明显的特征长度，该类网络又被称为无标度(Scale-Free)网。而后科学家们又研究了各种复杂网络的各种特性。(Strogatz，p.268-276)国内学界也已经注意到了这种趋势，并且也开始展开研究。(吴金闪、狄增如,第18-46页）加入复杂网络研究的学者主要来自图论、统计物