城市关联基础设施多层网络韧性评估模型

为了探究城市基础设施系统关联关系对城市韧性的影响,采用理论分析和python模拟相结合的方法研究城市关联基础设施系统在扰动下的韧性变化过程。首先,基于韧性机制和多层网络理论,构建城市关联基础设施网络;然后,探究在功能关联下,城市关联基础设施网络受到3种外界扰动后的级联失效过程,并基于基础设施系统机能曲线法,构建城市关联基础设施网络韧性评估模型;最后,以湖南省中部偏北某县作为研究对象进行实例研究。结果表明:关联网络中电力节点的聚类系数明显高于整体平均水平;通信网络的抵御能力和恢复能力是5类基础设施网络中最强的,韧性水平也最高;随着网络中节点失效概率增大和网络层数的增加,整体关联基础设施网络及其子网络的可靠性逐渐降低;网络效率在介数恢复策略下恢复至较高水平时间较短,说明对此基础设施网络使用介数恢复策略更为合适。

危机干扰下旅游共生网络韧性变化及机制——以武陵山片区为例

旅游共生网络韧性是提升旅游业抗风险能力的关键。结合共生理论与韧性理论,建立“干扰-响应-状态”旅游共生网络韧性研究框架,引入共生力度指标优化生长性、层级性、匹配性、连通性和传输性等网络韧性指标的测度方法,基于此分析了危机干扰下武陵山片区旅游共生网络韧性变化及机制。结果表明:(1)旅游共生网络韧性表现出复杂的时空变化特征,节点的共生力度呈差异性增强变化,生长性呈波动增强变化,层级性和匹配性呈摆动变化,连通性和传输性呈非线性非同步增强变化;(2)旅游共生网络对干扰具有不同响应特征,表现为不同时期节点共生力度和节点失效对连通性和传输性的差异影响,以及网络抗干扰能力不同程度的恢复变化;(3)危机干扰下旅游共生网络韧性表现出波动变化特征,结构与要素间呈复杂交互作用机制。要素的协调作用和有序发展,是提升旅游共生网络韧性的重要途径。研究对促进区域旅游业韧性发展具有重要意义。

核电技术的网络韧性评估(2001—2022年)——基于灰色统计方法的分析

核电技术可以提供低碳排放、可靠、可持续和多元化的能源供应,具有韧性的全球核电技术贸易网络,有助于满足全球不断增长的能源需求,也有助于缓解气候变化。然而,目前对于核电技术贸易的网络韧性还有待进一步深入研究。为了科学评估核电技术的网络韧性,基于2001—2022年的核电技术进出口贸易数据,构建11个韧性指标,构建灰色统计评估模型,对全球、11个区域和32个国家三个层面进行核电技术的网络韧性评估。结果表明,在全球层面,德国和美国的核电技术贸易大国地位比较明显,韧性指标变化多样,全球的核电技术网络韧性不稳定。在区域层面,核电技术贸易模式由“区域内”为主转为“区域间”为主,非洲的核电技术网络韧性持续较好,其他区域的韧性不稳定。在国家层面,重要的核电技术出口国家是俄罗斯、德国和美国,重要的核电技术进口国家是法国、中国和乌克兰。此外,建议优化核电技术贸易结构,保障国家核电技术网络韧性。

基于加边策略的城市群客运网络韧性优化

研究城市群客运网络韧性及韧性优化的问题有助于提高城市群应对突发事件的能力。以韧性城市和复杂网络理论构建考虑城市群客运网络吸收、适应、恢复3种能力的模型,以呼包鄂乌城市群路网数据为基础,利用不同攻击策略与加边策略考虑城市群客运网络韧性的优化问题,借助Python分析,找到最佳的加边策略。结果表明:不同的攻击方式对城市群客运网络韧性的影响不同,按低度数加边对韧性提升较为显著,为之后城市群韧性的提高提出了建议。

能源安全视角下国际能源贸易网络韧性测度研究

能源是国民经济和社会发展的重要基础,其生产和贸易对于全球经济具有全局性的重要影响。本文综合石油、天然气和煤炭三大主要国际能源贸易产品,构建国际能源贸易网络,从静态和动态两个方面对国际能源贸易网络的韧性进行测度分析,并对3类能源产品贸易网络中全球十大经济体的抗冲击性进行评价。研究结果表明:从静态韧性角度看,国际天然气贸易网络的综合韧性较低,国际石油贸易网络的综合韧性中等,国际煤炭贸易网络综合韧性水平最高,这说明国际煤炭贸易网络在受到冲击时的破坏影响较小,网络结构稳定性较好。天然气国际贸易网络主要依赖少数核心国家支撑,网络韧性水平较低。从动态韧性角度看,中国在全球能源贸易网络中的中转能力与扩散能力都表现出较好水平,在能源贸易网络节点抗干扰性表现分层中几乎都处于第一或第二层。最后,根据国际能源贸易网络的韧性特征,提出加大中国、中亚和西亚间的油气管道建设以及建立中国-中亚-西亚能源经济圈的对策建议,以进一步保障中国能源供应链安全。

不确定扰动下原油海运供应链网络韧性提升策略

为提高原油海运供应链网络的抗扰动能力,考虑扰动事件及其影响的不确定性,以韧性水平为约束条件,建立一个以最小化网络总成本为目标的两阶段随机规划模型。为增强网络韧性,提出4种韧性策略,包括长期供应合同签订、接卸港设施加固、原油战略库存储备和原油供应比例优化。采用基于蒙特卡洛抽样理论的样本均值近似方法求解模型,并进行数值实验以验证模型和韧性策略的有效性。结果表明,更高的韧性水平会增加网络成本,综合运用多种韧性策略可以更有效地提高网络的抗扰动能力并降低网络成本。

考虑灰色攻击的多制式区域轨道交通网络韧性评估

为有效刻画多制式区域轨道交通(MRRT)网络,提高其网络韧性评估的准确性,依据MRRT评估系统内不同子网络间的协同工作关系以及运输服务特征,基于复杂网络理论构建MRRT相依网络模型;兼顾网络拓扑结构和服务质量,从抵抗能力、吸收能力、缓冲能力和恢复能力4个维度构建网络韧性评估指标,改进了基于引力模型识别其关键站点的方法;因MRRT网络复杂度高,其遭受突发事件扰动的潜在攻击信息具有灰色特征,故使用Matlab模拟不同信息精确度α下的灰色攻击策略,探究α对MRRT相依网络韧性的影响。结果表明:MRRT相依网络具有无标度网络特征;基于引力模型识别关键站点,可提高网络节点关键性评价的准确性;降低灰色攻击的信息精确度α,可提高网络韧性,且α对网络韧性的影响存在阈值,当α∈(02,08)时,网络遭受攻击后的性能损失会随α的降低而减小,当α≥08∪α≤02时,降低α并不会对网络韧性有显著影响。

基于复杂网络的长三角和粤港澳航运网络韧性评估

新冠疫情等全球重大突发事件凸显了航运网络韧性的重要性。本文基于复杂网络和韧性三角理论构建一种定量评估港口群航运网络韧性的方法。该方法将航运网络韧性评估过程分为初始、破坏、恢复和稳定这4个阶段,采用节点度值、中间性、强度和随机排序这4种不同的攻击和恢复模式,并以网络独立路径数、网络效率和网络连通度这3个特征作为衡量港口群航运网络韧性的关键指标。本文以长三角和粤港澳港口群为例,利用2023年上半年的船舶靠港数据构建两个港口群内部航运网络,并对比分析两个航运网络在4种不同攻击和恢复模式下韧性指标的变化情况。结果显示,长三角航运网络规模远高于粤港澳航运网络但较均衡,而粤港澳航运网络枢纽作用更加明显。长三角航运网络的网络独立路径韧性和网络效率韧性优于粤港澳内部航运网络,前者为8.4和11.8,后者为7.9和10.2,而长三角航运网络的连通度韧性为8.3劣于粤港澳航运网络的9.5,并且两个网络在度攻击模式下韧性最差。长三角航运网络应重点加强港口之间的连通性,以及如皋港等中间性较高港口的中转能力,粤港澳港口群需强化维多利亚港等强度较大港口的枢纽能力和通道冗余性,以提升港口群航运网络韧性水平。

考虑网络韧性的城市轨道交通故障恢复研究

为提升城市轨道交通的可靠性,提出一种基于区间修复的城市轨道交通故障恢复策略;以网络平均效率度量网络韧性性能函数,按不同折返区段分段处理失效线路,构建以网络韧性损失和恢复总时长最小为目标的城市轨道交通故障恢复模型,设计NSGA-Ⅱ算法求解模型;并以成都地铁网络为例,探讨环线失效和放射线失效2种场景下列车运行交路调整对网络恢复决策及网络恢复性能的影响。结果表明:提出的故障恢复方法能有效避免站点修复完成后仍需长时间等待其他站点修复完成才能接入线网运营的情况,考虑列车运行交路调整恢复方案的韧性损失比不考虑运行交路调整时减少28.3%;是否考虑列车运行交路调整对网络环线线路的故障恢复决策影响较大,对外围放射区域线路的故障恢复决策影响较小。

突发公共卫生事件政府协同治理网络韧性评价: 以新冠疫情防治为例

为及时有效地应对各类突发公共卫生事件,具备韧性的应急治理组织结构是关键保障。以我国新型冠状病毒疫情防治为研究对象,收集我国自新冠疫情暴发以来中央层面的政策发文共951篇,整理发文主体间联合关系,得到政府协同治理关系矩阵,基于此,应用复杂网络理论,构建我国突发公共卫生事件政府协同治理网络;运用社会网络分析方法,提出系统表征网络结构韧性的5个维度的指标:层级性、匹配性、通达性、集聚性和多样性,进而实现从结构拓扑视角对我国政府协同治理组织韧性的评价。结果显示:我国突发公共卫生事件政府协同治理网络的网络度分布系数为-0.5916;度关联系数为-0.1883;平均路径长度为2.1290;网络效率为0.4035;平均聚类系数为0.5989;网络平均独立路径数为4.0955。该网络具有异质性且呈现较为明显的层级性,具备较好的冗余性,但网络流通水平低。表明我国突发公共卫生事件政府应急治理组织韧性水平低主要表现在其抵御、吸收风险的能力差,应调整网络结构以提高整体网络预警以及抗干扰能力。

反身性视角下信息流空间建构与网络韧性分析:以长三角百度用户热点搜索为例

基于百度指数,集成网络联系强度、网络复杂性、Circos弦图等研究方法,尝试基于个体搜索行动对实体地理空间与虚拟信息空间进行跨尺度认知,在反身性视角下诠释长三角信息流空间建构,对长三角信息流空间网络韧性进行评估,主要结果如下:1)节点等级性与密度集聚性分析表明,长三角区域信息流空间具有较高的网络韧性,总体呈现“一极多中心”格局,密度呈显著非均衡性。2)层级传输性与流向匹配性分析显示,一方面,旅游相较于房价、天气、人才政策的网络层级性更高、层级性优势突出;另一方面,上海、杭州、苏州、南京、宁波在长三角信息流空间中占据较高层级,其中,上海、杭州与苏州是双向信息流动的最重要节点。3)反身性视角展示了从个体行动到虚拟信息空间并反身至实体地理空间的跨尺度地理空间认知方法,网络韧性分析表明个体行动相对于区域网络结构与区域网络结构韧性是具有地域反身性的,通过反身性视角建立个体-区域的跨尺度空间关联,有助于展示个体行动变化与区域空间变化的互馈。

长三角协同创新网络韧性演化及驱动机制研究

构建以网络节点韧性、网络结构韧性以及网络群落韧性为核心的城市网络韧性评价体系,并运用ERGM模型分析创新网络韧性形成的驱动机制。研究表明:①创新网络节点韧性分布格局呈动态演进特征,由以“沪宁”为强韧性核心形态向以“沪苏锡”为强韧性核心再向以“沪宁苏杭”为强韧性核心形态转变;②网络结构类型相对稳定,三元结构中以核心节点散射联系的网络结构为主,四元结构中以散射联系及三元结构为基础的网络结构为主,随时间演进,整体网络结构韧性表现为曲折提升趋势;③创新网络群落逐渐减少,聚集指数持续上升,长三角创新一体化程度不断加深,抵御外部冲击能力增强;④创新合作互惠性及交互性逐渐成为创新网络韧性强化的驱动因素,产业结构及对外开放的驱动作用也较为显著,而创新网络韧性与信息距离网络存在强依赖性。

“一带一路”沿线地区贸易网络韧性研究

文章借鉴复杂网络理论内涵,综合运用多种网络分析方法,构建测度贸易网络韧性的分析框架,从节点韧性和结构韧性2个维度对“一带一路”沿线地区贸易网络韧性开展综合测度,探讨其演变过程、发展特征和趋向。研究发现:(1)“一带一路”沿线各国贸易联系日趋紧密,贸易网络密度不断提升,不均衡态势逐渐显现,贸易网络拓扑结构呈现由松散向紧密发展、由多极向单极演变的趋势;(2)“一带一路”沿线地区贸易网络节点韧性具有明显异质性,并处于动态演化中,逐渐形成以中国、俄罗斯、印度、土耳其等国家为强韧核心的贸易格局;(3)综合考虑连通性、抗毁性、恢复性和稳健性4个维度,随着时间演化,“一带一路”沿线地区贸易网络结构韧性有所提升,网络结构异质性不断增强。未来,需进一步强化沿线国家间经贸合作,提升贸易网络连通性和稳健性,促进“一带一路”沿线地区贸易畅通走向更高水平和更宽维度。

地铁网络中断下韧性评估及修复策略

随着我国城市地铁发展,地铁系统在面对自然灾害、突发事件等扰动事件时所表现出的韧性是目前备受关注的问题。为评估和优化地铁网络韧性,首先,深入分析拓扑结构,提出一种综合考虑网络连通水平和冗余水平的网络性能函数,并构建网络韧性评价指标;然后,在中断场景下,研究以韧性最优为目标的车站修复调度问题,采用遗传算法求解模型,明确各施工队的施工方案;最后,以台北捷运为例进行实例研究,验证方法的有效性。结果表明:多车站失效后,网络连通水平和冗余水平均有所下降,网络性能随之降低;在工期等约束下,最佳修复策略模型能够合理地制定施工方案以最大限度地提高地铁网络韧性;条件允许情况下,适当延长工期有助于进一步地提升最佳网络韧性。案例研究为城市地铁线网规划及提高地铁网络韧性提供有益借鉴。

韧性视角下的集装箱航运网络脆弱性评估及恢复策略

现有航运网络脆弱性评估方法和恢复策略存在一定局限性,主要表现为:评估方法单一,难以全面反映航运网络的复杂性;未综合考虑实际运营能力和空间距离等关键因素,导致恢复策略应对突发事件的效果不佳。针对上述问题,从拓扑结构和实际运营这2个方面对航运网络脆弱性进行了综合评价,提出了基于变异系数法多维度航运网络脆弱性评价指标,并设计了1种基于备份港口排序的恢复策略,其中,备份港口排序综合考虑了空间距离、港口运输能力和泊位数量等因素。通过引入了动态评价框架、调整脆弱性指标权重、优化备份港口选择和流量分配策略等,提升了评估与恢复策略的准确性和有效性。以2020年中欧、中地、中美东、中美西集装箱航运网络为例,构建了集装箱航运网络拓扑图,并分析了航线的脆弱性和运力波动,结果表明:采用单港口备份恢复策略时,航运网络韧性提升11.6%;采用双港口备份恢复策略时,航运网络韧性提升31.5%。综上,本文提出了集装箱航运网络脆弱性评估方法和基于备份港口排序的恢复策略,合理确定备份港口数量,实现对失效港口流量的有效重分配,为提高航运网络韧性提供了新的途径,也凸显了脆弱性评估和备份恢复策略在航运网络中的重要性。

RCEP双向直接投资网络韧性演化及其效应

文章以RCEP15个成员国为研究对象,探讨RCEP双向直接投资网络生长特征、网络韧性演化过程和国别节点韧性格局,并运用随机指数图模型分析了网络韧性演化效应。结果表明:①RCEP双向直接投资网络生长相对立体且异配性特征显著,完备且多元的成员国类型组成是其网络韧性演化的关键。②整体投资网络发展具有明显的适应性演进特征,具体表现出以扩大投资规模来恢复与发展、以加强资金同步来调整与抵御的适应发展历程,最终呈现“核心强韧—边缘疏松”的网络韧性结构。③RCEP区域内“自我加速”效应与第三方效应共同内生驱动投资网络韧性演化;市场开放程度、制度环境和劳动力质量等为主要外生驱动力,国家身份认同、税负差异以及高科技出口差异为辅助外生驱动力;双边贸易协定关系、殖民历史关系正向耦合嵌入促进投资韧性演化,而不满足经济发展要求的低效投资关系将持续受到地理距离的限制。

干旱内陆河流域生态网络韧性演化及其提升策略——以石羊河流域为例

水资源短缺、荒漠化加剧等生态环境问题极大影响着干旱内陆河流域生态安全和可持续发展,科学分析与评价外部扰动下的生态网络韧性水平,对于针对性提出该区域生态网络优化方案、增强流域生态稳定性具有重大意义。基于复杂适应系统理论,构建包括要素、结构和功能三个维度的生态网络韧性综合评价指标体系,以石羊河流域为例,对干旱内陆河流域生态网络韧性水平进行测度,并分析其时空演化特征和空间分异格局。结果表明:(1)石羊河流域生态网络空间结构具有非均衡性,生态“源地—廊道—节点”呈不均匀地集聚分布,但南密北疏的格局基本稳定。(2)2000—2020年石羊河流域生态网络韧性水平整体提高,年均增长1.55%,荒漠和山地地区生态网络韧性提升快于绿洲地区,结构韧性提升快于功能韧性和要素韧性。(3)2000—2020年间,山地、绿洲、荒漠不同类型区域内部生态网络韧性水平差异逐渐减小,“低—低”集聚(LL)和“高—高”集聚(HH)占比高。LL集聚主要分布在北部荒漠区域,HH集聚主要分布在南部山区,两者在空间上均有扩散的趋势。最后对山地、绿洲和荒漠三类地区,从要素、结构、功能三方面提出生态修复背景下流域韧性提升策略。

意图驱动的韧性网络安全研究

未来的网络要求有一个灵活、弹性、可拓展的网络架构,才能适应多样化对服务的新要求。意图驱动网络针对这一难题提供了一种切实可行的新思想,具体地说是基于意图闭环技术可以让网络管理员不必再去注意复杂的配置细节,仅需表达网络服务需求即可获得自主可靠的服务。首先对目前网络安全中出现的新问题进行剖析,对意图驱动网络方法论及其关键技术进行梳理,提出一种基于意图驱动网络闭环生命周期架构;探究意图驱动网络安全服务韧性策略推理。意图驱动网络的实践案例包含意图的生成、转译、策略制定和部署等过程,实现了网络故障情况下保障网络服务的永续在线,反映出意图驱动网络的全生命周期。

基于PLUS-MOP模型构建韧性城市生态网络

城市化导致的土地利用变化是城市生态系统退化的主要原因,加强生态网络的韧性有利于提高生态效益。为使生态网络更好地适应未来城市的发展,以哈尔滨为例,基于PLUS-MOP模型,从土地利用演进的角度出发,构建2030年哈尔滨市生态网络的3种模拟情景,并从结构韧性和功能韧性两个维度对其进行韧性评估。结果表明:1)生态网络结构韧性的提升与源地破碎程度、生态廊道长度及网络传递性有关;2)生态网络的功能韧性与重要节点数量和节点删除方式密切相关,比较去除重要节点前后生态网络韧性的变化,有助于精细化识别关键生态节点。最后,针对哈尔滨市生态空间开发和未来发展规划提出相关建议,即保护关键节点的完整性、提升关键节点间的连通性、加强对踏脚石的保护和规划,以期为探索适应长期外部变化的城市生态网络提供新思路。

中国—东盟旅游合作联系网络结构特征与韧性演化

引入旅游能级概念,修正万有引力模型,选取中国、菲律宾、柬埔寨、老挝、马来西亚、缅甸、泰国、文莱、新加坡、印度尼西亚等国家2010—2019年的相关数据为样本,测度中国—东盟各国间的旅游合作联系,刻画其合作网络,并利用中心度、网络结构洞等指标与技术系统分析网络结构特征,利用鲁棒性、传输性、聚集性、层级性、匹配性以及障碍因子诊断、网络中断模拟等指标与技术系统综合评估网络结构韧性,结果显示:中国—东盟旅游合作联系网络呈现多向化、密集化、纵深化发展趋势,中国逐渐承担起网络中的核心角色,扮演“媒介”作用,而且中断模拟显示2013年后网络结构韧性始终受中国失效影响最大,中国对于网络结构韧性发展具有重要作用;中国—东盟旅游合作联系网络整体结构较为不稳定,网络鲁棒性较弱,抵抗外界干扰与风险侵袭能力较差。为加强中国—东盟旅游合作联系网络建设,应坚持全面协调发展,提升合作密度;注重角色分工,强化示范效应;强化分类提升,增强结构韧性。