基于改进重力模型的省际流动人口的复杂网络分析

  本文关键词：基于改进重力模型的省际流动人口的复杂网络分析，由笔耕文化传播整理发布。

基于改进重力模型的省际流动人口的复杂网络分析

陈锐 王宁宁 赵宇 周永根

（中国科学院科技政策与管理科学研究所，北京 100190）

摘要：省际之间的人口流动联系和空间布局特征对于活化区域间社会经济系统，改善地区间经济发展不平衡、缩减收益差距和产业结构调整具有重要作用。本文以复杂网络理论为研究切入点，研究了省际实际流动人口网络的小世界和无标度特征，探讨了基于人口流动量的权重网络中心度特征，并进一步对中心度与人口、经济进行相关性分析,同时对比研究了基于交通成本和重力模型的人口流动测度网络的特征，在此基础上建立了基于交通、经济和人口的改进重力模型的流动人口测度模型，构建预期省际人口流动有向网络，借助社会网络分析方法，探讨了网络的中心性、凝聚性、结构洞以及小世界特性，并且以第六次全国人口普查数据为实例进行实证研究。结果表明：（1）大规模实际人口流动网络呈现小世界特征，无标度特征不明显.（2）较低的地区人均GDP和较大人口总量是人口流出地区的推力，较高经济发展水平和较大人口总量产生对对外来人口的较强吸引力。（3）预期流动人口网络的整体中心性不是很强，网络中存在大量地位相对平等的节点，未来人口流动依然活跃于中东部地区，呈现两纵的格局。（4）西部城市在预期的省际大规模流动人口网络受限制性比较大，对其他省市的人口流动依赖性比较强。（5）网络具有一定的小世界特征，社团之间联系频繁，帮派性相对较为明显。本文通过对传统的重力模型进行改进，实现了预期省际流动人口的网络构建和空间格局分布，为政府管理部门为流动人口管理以及产业布局提供科学决策。1 关键字：省际流动人口；复杂网络；改进重力模型；社会网络分析

中图分类号：C922

引言

流动人口是中国户籍制度的产物，指以工作、生活为目的，离开户籍所在地，到其他地方居住的人口，其中省际人口流动是指跨越省界的长距离流动。改革开放以来，我国人口出现大规模，多层次的流动[1]，人口流动呈现逐年递增状态[2]，人口流动量不断的增大，流动形式多样化。人口流动是地区间、城乡间和产业间市场经济资源优化配置的内在要求，是实现人口现代化和劳动价值规律的必然现象。省际之间的人口流动对于活化区域间社会经济系统，改善地区间经济发展不平衡和缩减收益差距具有重要作用。因此对人口的流动规律研究和管理一直是学术界和政府部门关注的热点，逐渐引起各级政府机构以及管理部门的重视。

国内外学者对流动人口进行了大量的研究。在研究视角上，大部分的研究主要集中于人口迁移的因素分析、空间分布特征、政策制定与研究等方面，而且多聚焦城乡流动人口分布

[3-4]。励娜等[5]采用多元回归分析的方法，分析中国城乡人口流动的时间和区域趋势及驱动因素。乔晓春等[6]利用2010年第六次全国人口普查数据，对不同省市自治区的跨省流动人口和分省户籍人口分布状况, 以及分省迁入率和迁出率进行了估计。宋健等[7]对1984年以来北京市流动人口管理的相关政策法规进行了整理、分类和分析, 从户口管理、住房管理、计划生育管理和就业管理等方面作了具体阐述。在研究方法上针对流动人口研究较为早期的主要集中于描述分析、数理统计方法以及组合数学模型等[8-9].其中侯贺平等[10]采用改进辐射模型，从节点和社团结构以及无标度和小世界特征等方面，探讨在地域差异影响下人口流动的

[11]空间分布格局和复杂网络特征。鲍常勇借助描述统计方法，对我国286个地级及以上城

市流动人口分布特征进行了分析。随着复杂科学和复杂网络的研究兴起，复杂网络分析方法被应用到人口流动研究领域[12]，为研究提供了崭新的视角和方法。

复杂网络起源于匈牙利数学家Erdos和Renyi的随机图理论，随着无标度网络和小世界作者简介：陈锐，博士，研究员，主要研究方向为城市运行管理

通信作者：王宁宁，博士生，主要研究方向为城市计算管理

基金项目：国家科技支撑计划“社区管理与服务标准研究”（编号2012BAK27B00） 收稿日期：

网络的出现，复杂网络的研究开始进入新的阶段。复杂网络主要研究的是个体之间相互作用所产生的系统的整体性质与行为[13-15]，从而揭示和把握复杂系统的宏观特征。社会网络分析是复杂网络分析的方法之一，，是从网络的视角出发，探求社会行动者以及他们之间关系的研究方法，它起源于物理学中的适应性网络，通过研究网络关系，把个体间关系，微观网络与大规模的社会系统宏观结构结合起来，采用图论等定量的数学分析方法，解决社会问题，该方法在职业流动，城市问题，人口流动以及世界政治经济体系等领域广泛应用[16]。

已有的人口复杂网络研究多以实际的人口流动建立网络，聚焦人口流动网络的拓扑结构，从而研究人口流动的空间分布特征和流动趋势。针对潜在未来可能发生的人口流动预期网络研究还处于相对薄弱的状态，多数的预期的流动人口研究包括可达性的研究以及经典的人口重力模型[17-18]与空间相互作用机会模型[15,19]研究。鉴于此，本文首先在整体上根据省际真实的人口流动情况建立网络，形成整体的流动人口网络视图，并且探讨了真实流动人口网络的拓扑结构和网络的相关指标和特征，然后对比分析了基于交通成本的流动人口测度网络和传统重力模型的流动人口测度网络，在此基础上，对经典的重力模型进行修正，建立了基于经济，就业以及交通的人口流动重力测度模型，借助社会网络分析（SNA）方法，依托UCINET社会网络分析软件，深入研究省际预期潜在流动人口网络，分析流动人口网络的整体特征，找出网络中的核心省市，核心区域，纽带省市以及人口流动省市子群，根据网络的特征，促进省际人口资源的有效流通和共享，为流动人口管理以及产业布局提供科学决策。 1省际流动人口的网络拓扑结构分析

本文涉及的人口流动是从户籍角度出发，将户籍地在外省市的人口定义为流动人口。根据第六次全国人口普查数据，全国31个省以及直辖市之间都存在人口流动，因此在此基础上的流动人口网络是完备网络，即31个网络节点之间都存在联系，为了更加清楚直观的了解省际流动人口网络的拓扑特征，对流动人口量设定相关阈值，当省际流动人口数量在10000以上定义为省际之间存在大规模流动人口，此时节点省或直辖市之间存在人口流动联系。

表1 流动人口排名前十的省份 Tab.1 Top ten provinces of inter-provincial mobile population

排名

Rank

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 省份（流出人口） Province（Outflow of population） 安徽 河南 四川 湖南 湖北 江西 广西 河北 江苏 山东 省份（流入人口） Province（Inflow of population） 广东 上海 北京 浙江 江苏 福建 天津 山东 辽宁 新疆

（数据来源于第六次全国人口普查）

根据第六次人口普查数据建立人口流动矩阵，采用社会网络UCINET分析，得到出度与入度最大的前十个省份（见表1所示），从表1以及图1可以看出，人口流出省份主要集中在中部经济水平较为不发达的人口大省，其中安徽和河南是最典型的人口流出省，与劳动力输出有直接的关系。人口流入大省主要集中在北上广以及东部沿海等经济较为发达的省份，值得关注的是新疆在流入人口中的数量排名也比较靠前，这与国家援助新疆建设的人口政策

相关。

图1 省际流动人口网络属性图（左为出度,右为入度，圆点大小表示中心度相对大小） Fig.1 The network properties diagram of inter-provincial migrants（the left diagram shows the in-degree and the right diagram shows the out-degree，the size of node stands for the relative size

of degree）

度反映的是网络的中心性程度，特征途径路径长度是网络整体性质的测度指标。大规模省际流动人口网络是有向网络，具有31个省市节点，共有1024条边，，具体的网络特征统计如表2所示，每个网络节点指向其他节点的边的数量在1到29之间，而指向每个节点的边的数量在1到28之间，略有差异，但是平均值都为14.935说明大规模流动人口网络的中心性较为明显，存在度较大的网络权利节点。网络的平均距离为1.571，网络中任意两点之间的平均距离位于1到2之间，大部分的省节点通过1个到2个中间省建立流动人口联系，平均经过1.571距离发生人口流动，大规模省际流动人口网络呈现小世界的特征。

向网络，具有31个省市节点，共有1024条边，由于网络的规模相对较小，对网络进行对称化处理，采用累积概率分布描述大规模流动人口网络的宏观统计特征，其具体的计算公式如下所示：

P(k)?

k,?k?p(k)

?0.54426?图2描述了设定阈值的大规模流动人口网络的累计概率分布（双对数处理），对31个节点度以及概率进行幂函数拟合得到幂分布函数：P(k)?2.208933k，说明网络的度

累计概率密度与度数呈现一定的幂律关系，但是指数?为0.54426<2，大规模流动人口网络的无标度特征不明显，度分布指数较小，流动人口网络的异质性比较高，网络中不同度值的节点分布均匀。

图2 大规模流动人口网络的累计概率分布（双对数）

Fig. 2 Log-log of the cumulative probability distribution of degree k of large-scale network

of floating population

2 基于流动人口数量的权重网络分析

省际流动人口网络可以看作是以流动人口数量为权重的权重网络，权重wij为节点省市i到j的流动人口数量，由于省际流动人口网络是有向网络，所以通常情况下wij?wji。为了更好的研究流动人口网络的特征，参考第二部分设置阈值10000建立大规模的权重流动人口网络模型。

2.1权重网络的度分析

权重网络的节点度计算参考公式D?

j?v(i)?wij，其中v(i)是节点i的邻居节点集合，根

据人口流动网络的实际意义，省际流动人口权重网络的入度和出度可以分别定义为人口流入强度Sin和人口流出强度Sout。

表3 人口流动权重网络度分析表 Tab.3 The analysis of weighted network of inter-provincial mobile population

排名

Rank

1

2

3

4

5

6

7

8 人口流入强度 Population inflow 广东 上海 北京 浙江 江苏 福建 天津 山东 人口流出强度 Population outflow 安徽 河南 四川 湖南 湖北 江西 广西 河北

  本文关键词：基于改进重力模型的省际流动人口的复杂网络分析，由笔耕文化传播整理发布。