矿业城市景观生态安全研究--一种双层复杂网络分析方法

以土地利用变化(LUC)和景观生态安全指标(LESI)分别作为上、下层网络,通过确定LUC和LESI单层网络的节点、节点重要度和节点连接强度,以及LUC与LESI上下层网络之间的节点连接系数,形成LUC-LESI双层复杂网络模型,并构建度中心性、聚类相关性和节点影响强度等3个复杂网络指标,定量分析区域土地利用变化与景观生态安全之间的内在有机联系,为土地利用调控提供指导.大冶市案例研究结果表明,2005~2015年大冶市景观生态安全状况相对稳定,7个乡镇景观生态安全状况得到提高,8个乡镇景观生态安全状况降低,景观生态安全总体处于第4等级;耕地减少和建设用地增加在LUC网络中处于核心位置,是整个网络的骨架,香农多样性指数SHDI在LESI网络中处于核心位置,对区域景观生态安全的影响最大,耕地减少和建设用地增加在区域景观生态安全变化中起主导作用;建设用地扩张主要占用耕地,耕地-建设既有相对集中的大面积开发区,又存在工矿建设的遍地开花,且建设主要沿道路线性展开,导致耕地-建设的平均斑块面积大､斑块聚集度较低､斑块形状指数较高;耕地改种树木现象在各乡镇已较为普遍,单块面积较大且相对集中,而耕地抛荒主要发生在山丘区域,虽集中度高但单块面积较小,耕地改种树木和耕地抛荒多表现为成片进行,导致耕地-林地平均斑块面积较大而耕地-草地平均斑块面积小,两者斑块聚集度均较高,斑块形状指数均较低.LUC-LESI双层复杂网络实现了景观生态安全与土地利用变化之间关系的定量化表达,可以作为区域景观生态安全研究的一种有效分析工具.

基于双层复杂网络的城市交通网络协同优化方法

针对城市交通网络中旅客在公共交通出行路径选择时面临的地铁与公交双层网络在换乘衔接协同中存在的部分换乘站点之间距离过远、衔接导向不明确、局部换乘供需不平衡等问题,提出基于双层复杂网络的城市交通网络协同优化方法。首先,采用逻辑网络拓扑方法对城市交通网络进行拓扑,并基于复杂网络理论建立地铁公交双层网络模型。然后,以换乘车站为研究对象,提出一种基于K-shell分解法和中心性权重分配的节点重要度评价方法,对大规模网络中的地铁、公交车站进行粗粒度和细粒度划分和识别,并在此基础上提出一种相互激励的双层城市交通网络协同优化方法,即在双层网络结构优化中引入复杂网络理论中对于网络拓扑中节点重要度的识别和筛选方法,通过对路径选择中高集聚效应的识别和有利节点的定位更新双层网络结构以优化现有网络的车站布局和衔接关系。最后,将提出的方法应用于成都市地铁公交网络,优化了现有网络结构,得到了现有网络的最佳优化节点位置和优化数量,并且通过相关指标系统验证了该方法的有效性。实验结果表明,采用该方法优化32次后的网络全局效率达到最优,和平均最短路径的优化效果分别为15.89%、16.97%,旅客换乘行为提升57.44个百分点;优化方法对旅行成本在8000~12000m的可达性影响最明显,优化效果平均达到23.44%;同时引入双层网络速度比和单位交通成本比,突出了不同运营状况下交通网络对协同优化过程的反应和敏感度的不同。

成网条件下地铁-公交复杂网络的末班车衔接优化

为解决城市交通末班车衔接效率和成功率低的问题,在城市轨道交通末班车衔接研究的基础上,通过提出末班车衔接矩阵的网络表示法,研究以实际线路末班车运营时刻表为基础的地铁-公交末班车换乘衔接的双层复杂网络模型。同时,使用ucinet计算网络特征参量(度、最短路径、衔接比例)的值并将其作为衡量城市交通网络末班车换乘衔接效率、次数以及成功率的评价指标。针对换乘失败率较高的车站,通过延后其所在线路的末班车时刻优化路网的末班车时刻表。最后,对成都市进行实例研究,系统验证了加入公交末班车网络后可使得换乘站的度大幅增加,最短路径无明显增加,衔接成功率由25.4%大幅提高至39.1%。结果表明了地铁-公交双层复杂网络的末班车衔接效率和成功率相较于城市轨道交通网络的优越性。同时,延后换乘失败率较高车站的末班车时刻,使得地铁-公交双层复杂网络的末班车衔接成功率由39.1%提高至40.7%,改善了城市交通末班车的衔接状况,提高了城市交通末班车的服务水平。

基于间歇控制策略的双层网络广义同步

复杂网络是刻画现实世界的有效工具,而同步现象是复杂网络中最为普遍的现象之一,广义同步更因其普适性吸引着研究者的目光.本文研究单向耦合双层驱动-响应网络的广义同步问题.判定广义同步存在的辅助系统方法因其简单有效自提出起便被广泛使用,并于21世纪初被推广应用于复杂网络.而对于不能自发同步的网络,间歇控制是一种常见且有效的控制机制.间歇控制策略不仅符合现实场景,还能够减少通信,节约控制资源基于此,本文研究单向耦合双层网络的层间广义同步,并利用辅助系统方法,提出间歇控制策略下的双层网络广义同步准则.首先,本文提出线性反馈牵制间歇控制机制下的网络广义同步准则.进一步,为节约控制资源,考虑自适应牵制控制器在间歇控制策略下的网络广义同步问题.本文从理论和仿真两方面证实了间歇控制策略下的双层网络层间广义同步可行性。

艰险山区铁路工程节约用地的关键要素识别

分析艰险山区铁路工程-土地资源占用的交互影响,提取铁路工程节约用地要素及土地资源占用要素,构建要素指标体系.构建艰险山区铁路工程节约用地的关键要素识别模型,建立双层复杂网络,运用熵权法计算要素自身属性的重要度.采用模糊集理论确定节点连接强度和层间连接系数,通过复杂网络模型确定要素的综合重要度.结合实际案例得到某标段节约用地的关键要素为线路走向、既有道路利用、既有廊道利用、隧道出渣、隧道占比、桥梁占比、施工便道合理规划等.

中国汽车产业竞争关系与轿车社团企业对抗行动研究

基于社团结构,提出了产业竞争关系与企业对抗行动分析的双层复杂网络模型,并应用于中国的汽车产业与轿车社团企业,由此发现中国汽车产业竞争关系网络具有拓扑结构的特点,以及镶嵌在这个网络上的轿车社团企业的对抗行动与其各层网络拓扑位置的关系,得出了企业对抗行动主要是受其所在社团网络位置影响等结论。