城市物流网络空间结构集聚与扩散的模型和算法研究

摘要

近几十年来国内外实践与研究发现，城市物流活动与设施表现出显著的空间集聚特征与扩散趋势，以及从集聚到扩散到再集聚的基本演变规律。物流活动、设施等在城市地理空间上的分布组合关系形成了城市物流网络空间结构，它的科学合理布局具有支撑城市经济发展、促进城市产业结构优化、影响城市空间结构发展演化等多方面的作用。深入探析城市物流网络空间结构集聚与扩散演化机理，将动力机制、影响因素等抽象后建立演化模型，通过定量分析方法模拟与探讨不同城市、不同情形下城市物流网络空间结构的发展阶段与演变趋势，对城市物流网络设计与优化、物流设施科学合理布局等具有重要意义。因此，本文进行了以下四个方面的研究工作:
　　(1)集聚扩散机理研究
　　界定了城市物流网络空间结构及其集聚扩散演化的内涵，分析了其复杂性特征。归纳了城市物流网络空间结构集聚扩散演化的基本规律与过程，认为城市物流网络空间结构的演化遵循从最初的分散分布经集聚演化形成空间集中分布，然后经集聚演化、扩散演化的循环往复，最终发展成为多中心、多轴、多层次复杂网络的动态演进过程;集聚与扩散是演化中对立统一的两种表现形式。把握物流活动作为一种经济活动总是追求经济效益的本质，以及城市物流网络空间结构的复杂性特征，从经济性与复杂性两个视角揭示了城市物流网络空间结构集聚与扩散演化的驱动机制、演化阶段（过程），以及主要影响因素，结合复杂网络特征参数以及样方分析、空间分析的相关指标描述了城市物流网络空间结构的统计特征与集聚扩散演化特征。
　　(2)集聚演化研究
　　从两种角度研究了城市物流网络空间结构集聚演化。一是将宏观因素的作用抽象为由节点度、节点强度与发展潜力的组合形成的、节点吸引新节点或物流量集聚的吸引力，同时考虑地理空间范围、节点局域世界、节点等级体系等实际中存在的限制因素，构建了加权局域世界演化模型，设计了演化算法，探讨了宏观因素作用变化对网络集聚演化的影响。二是将经济性机制的作用及地理因素的影响抽象为网络中物流量选择节点或通道的择优概率，以网络成本最小为目标，构建了加权BA模型，设计了演化算法，通过对成都市20世纪90年代-2003年间的物流空间变化过程的仿真模拟和对比分析，证明模型具有一定的解释能力，还通过仿真实验揭示了集聚型城市物流网络空间结构的特征与演化机理。
　　(3)扩散演化研究
　　城市物流网络空间结构扩散演化是复杂网络上的扩散问题。在对扩散模型及其在物流领域应用进行分析与述评的基础上，认为阈值模型最适合用于研究城市物流网络空间结构的扩散演化，建立了以成本最小为演化目标，考虑物流节点作为中转点和起讫点两种不同情形下的扩散，以及经济效益目标与空间效用的综合作用驱动演化的扩散模型，设计了演化算法，通过对成都市2003-2009年间物流空间演变的仿真实验与对比分析验证了模型的可行性，并分析了城市物流网络空间结构扩散演化的基本宏观特征以及网络效用变化等。
　　(4)集聚与扩散演化研究
　　对城市物流网络空间结构从分散到集聚，然后经扩散到再集聚的总演化过程进行了研究，将经济性演化机理抽象，构建了以网络总成本最小为演化目标，在BA模型的基础上，考虑网络的规模增长、结构与规模动态变化等特点，构建了拓展的加权BA模型，设计了演化算法，模拟了成都市近十年来的物流网络空间结构集聚与扩散演化的过程，探讨了城市物流网络空间结构集聚与扩散演化的基本特点，以及演化过程中集聚经济与集聚不经济的作用机理与影响力。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 产业转移与物流园区建设

1．1．2 城市物流业发展与物流设施分布变化

1．1．3 城市物流系统(网络)与物流空间结构的复杂性

1．2 研究意义

1．3 研究内容、方法与技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究内容

1．3．4 技术路线

第2章 国内外研究进展

2．1 城市物流网络空间结构内涵

2．2 城市物流空间结构集聚扩散演化

2．3 物流企业／通道／网络／系统／产业集聚与扩散

2．4 复杂网络理论及其在物流领域的应用

2．5 研究现状总结

第3章 集聚扩散演化机理

3．1 城市物流网络空间结构内涵

3．1．1 城市物流网络运行原理

3．1．2 城市物流网络空间结构及其集聚扩散演化内涵

3．1．3 复杂网络特征分析

3．2 集聚扩散演化规律

3．3 经济性演化机理

3．3．1 动力机制

3．3．2 演化机理

3．3．3 影响因素

3．4 复杂性演化机理

3．4．1 复杂性演化机制

3．4．2 集聚扩散演化特征描述

3．4．3 复杂性演化过程

3．5 小结

第4章 集聚演化模型与算法

4．1 加权局域世界演化模型

4．1．1 模型假设

4．1．2 模型构建

4．1．3 算法设计

4．1．4 仿真分析

4．2 集聚演化模型

4．2．1 模型选择与假设

4．2．2 模型构建

4．2．3 算法设计

4．2．4 仿真分析

4．3 小结

第5章 扩散演化模型与算法

5．1 扩散演化机理

5．2 模型选择

5．3 扩散演化模型构建

5．3．1 模型假设

5．3．2 模型构建

5．3．3 算法设计

5．4 仿真分析

5．4．1 演化过程模拟

5．4．2 基本扩散特征

5．4．3 网络总效用变化

5．4．4 分布非均衡系数δ与均衡极化指数BPI

5．5 小结

第6章 集聚扩散演化模型与算法

6．1 集聚扩散演化机理

6．2 模型选择

6．3 模型构建

6．3．1 模型假设

6．3．2 模型构建

6．4 算法设计

6．5 仿真分析

6．5．1 演化过程模拟

6．5．2 分布非均衡系数与均衡-极化指数

6．5．3 点度与点强度分布

6．5．4 边权分布

6．6 小结

第7章 总结与展望

7．1 论文工作总结

7．2 论文研究展望

7．3 论文主要创新之处

致谢

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的论文及科研成果