多层航线复杂网络连通性分析与优化

发布时间：2021-11-02 02:46

　　航线网络是民航空中交通的运行保障,是航空公司制定航班计划、完成生产调度,实现客货运输的必要环境。基于复杂网络理论建立多层航线网络模型,分析航线网络拓扑指标及相关性,研究机场连通度评估模型,提出多层航线网络连通性评估指标,采用概率选择为主导的航线添加策略进行新增机场下航线网络连通性优化。多层航线网络建模及实证分析。结合航空公司航线网络结构特征,基于复杂网络理论以机场为点,机场间的直通航线设边,建立由46个航空公司子网络聚合的多层航线网络模型,计算并分析其参数指标。结果表明:航空公司航线网络分布具有明显地域偏好性和较短平均路径长度;网络平均度与网络密度、聚集系数呈强正相关性,与平均路径长度有强负相关性;航线规模与网络直径无明显关系。聚合后的多层航线网络具有明显的小世界网络和无标度网络特性;节点度对网络指标影响最大,与网络中心性指标、介数呈强正相关,与点聚集系数和最短路径呈负相关性;介数与介数中心性具有强正相关,与特征向量具有弱的负相关性;聚集系数与网络其它指标均呈负相关性;最短路径与网络接近中心性和特征向量中心性影响最大。多层航线网络连通性研究。研究网络连通度,首先提出基于个体的机场点连通... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

节点总数为50，概率0.2的随机网络

中国民航大学硕士学位论文92.2.1随机网络1960年Erdo和Renyi在建立随机图理论过程中，首次提出复杂网络的随机拓扑模型（ER）[42]。研究表明ER随机网络具有平均路径长度孝聚集系数较孝节点度服从Poisson分布的特点。自此，随机网络成为了学者研究复杂网络的基本模型。如图2.1为一随机网络拓扑结构图。图2.1节点总数为50，概率0.2的随机网络2.2.2小世界网络小世界网络模型理念源于美国社会心理学家Milgram的“小世界实验”中提出的“六度分离推断”，后经过诸多学者验证，在1998年由Watts和Strogtz提出“小世界”网络模型[43]。该模型不仅刻画网络节点度服从paisson分布，还得到真实网络的较大聚集系数C短平均路径长度L的结论，利用网络数学模型的构造原则，满足randCC且randLL，其中randL和randC为相同节点数和边连接概率下随机网络的平均路径长度和聚集系数。该特性通常用于判断一个网络是否为小世界网络的依据，即一个较好的小世界网络，其拓扑结构应该具备较高的聚集系数和短的平均路径长度[44]。如图2.2为一小世界网络拓扑结构图。图2.2节点数50，每节点4连边，0.1概率随机重连边的小世界网络

中国民航大学硕士学位论文102.2.3无标度网络无标度网络又叫Scale-fre网络，1999年A.LBarabasi等人在研究互联网子网时发现网络度分布呈现幂率分布特征，而不是呈现Paisson分布[43],节点之间表现出较强异构性，即网络中大多数节点度值较大，仅小部分节点度值较高。人们将具有该种拓扑特性的网络命名为无标度网络，节点度分布服从幂率分布，如图2.3为一无标度网络结构图。图2.3节点数50，依次加入3条边的无标度网络2.3网络特征指标网络结构特性是通过网络拓扑指标进行描述的，为了对航线网络的特性进行更为准确地描述，本文依据复杂网络静态统计特征指标，定义航线网络的度、介数、平均路径长度、聚集系数、度中心性、介数中心性等复杂网络指标，描述其实际含义，在一定程度上可以反映机场和航线的连通以及空域航线整体构造等情况1.度及度中心性度ik是复杂网络中基本统计特征指标之一，可以反映节点在网络中的重要性，在网络结构中定义为某一节点与其他节点的连边数。一般ik越大，说明与i相连的节点越多，则该节点在网络中地位越明显。在本文的航线网络中，度ik是与机场i有航班直接联系的机场个数，即网络中该节点的邻边数。节点度值越大，表示与此节点有直接通航的机场个数越多，表明在航线网络中的作用越大，由于本文研究的航线网络具有方向性，故将节点度进行重新定义即:()(+)ijjijki=aa(2.1)


本文编号：3471185