基于复杂网络的中国中南地区民航网络分析

[摘要]为探究中国中南地区民航网络的结构特征与中心性，引入复杂网络的相关理论，建立相应的评价指标，以民航资源网和中国民用航空总局提供的2016年中国民航吞吐量数据、航线数据等为基础，对中国中南地区民航网络展开分析。在探究其拓扑结构特征时发现：中国中南地区民航网络是一个小世界网络，但是其无标度特性不明显，机场度值与机场吞吐量正相关，已经初步形成“轴-辐”式民航网络结构；在探究其枢纽机场中心性时发现：中南地区民航网络枢纽机场的中心性不明显，枢纽功能有待加强。

[关键词]复杂网络；民航网络；拓扑结构；中心性；中南地区

1引言

中国的民航网络因为中国民航管理局的区域划分而分为七大局域网络，分别为华北、东北、中南、华东、西南、西北和新疆地区。目前对于中国民航网络的研究已经不在少数，但是多半是研究中国整体民航网络，具体到地区或者局部网络的甚少。为了弥补对局域民航网络研究的不足，本文主要以中南地区的民航网络为研究对象，着重分析其拓扑结构和中心性两个方面的内容。

本文所研究的中南民航网络是指以机场为节点，以航线为边构成的复杂系统，通过对其结构特性和中心性的研究，可以帮助构建、利用和管理航空网络，对解决不正常航班恢复、对机场选址和构建中枢航线也具有理论指导意义。

运用复杂网络分析方法对一些大型实际网络进行研究已经成为趋势，张宏、李杰运用复杂网络对微信网络拓扑结构进行分析，发现了其具有无标度特性和小世界特性，此外，國内外已经有许多学者运用复杂网络的理论方法对国内外的航空网络进行了实证研究，研究结果几乎一致表明：航空网络是一个小世界网络（如果一个网络同时具有较短的平均距离和较高的集聚系数，则称该网络为小世界网络），度分布具有幂律下降的特点。刘宏鲲、周涛对中国航空网络的拓扑性质进行实证研究，发现中国民航的“度-度”相关性与北美的航空网络“度一度相关性”存在差异，并深入分析了中国航空网络节点度与权重之间的关系。王姣娥等运用复杂网络统计指标，深入分析了中国航空网络的集聚特点，比较了枢纽机场的集聚水平。在航空网络中，如果某一机场节点突发故障而失去运作能力，就会导致与该机场相连的航线全部中断，闫玲玲等基于度和聚类系数对中国民航网络进行了分析，得出了各个局部地区的重要性节点。