复杂网络理论在航空网络分析中的应用

1.航空网络复杂性分析

航空网络作为在社会生活中发挥着巨大作用的现实网络结构，无论是网络结构、网络功能还是与外界环境的相互作用都极其复杂，是现实社会中典型的复杂网络。其复杂性，主要表现在下列几个方面：

（1）网络结构复杂

航空网络是由机场作为节点和航线组成的空间网络结构。节点数量庞大，连接节点之间的航线数量众多，其长度、容量、流速都存在巨大差异。由于航空网络的客观存在性，因此决定了在研究中国航空网络时，仅进行理论论证难以对社会物流生产实践起到足够的指导作用，所以进行中国航空网络的实证研究势在必行，也就意味着需要尽可能全面地在全国范围内收集物流集散点和运输线路。

（2）网络功能复杂

构成航空网络的节点、航线均存在众多类型，不同类型的节点和线路其性质、功能、运作形式等方面都存在诸多不同。在不同的方向、地域、时间上，航空运输的“流速、流量、流程、成本、效率”等方面又表现出不同的性质。在同一个航空网络中，必须根据用户的不同需要，完成不同航空运输服务，呈现出复杂的网络功能。

（3）网络的影响因素复杂(www.xing528.com)

中国航空网络是一个覆盖我国整个国土的开放性的系统，每时每刻与社会生产、经济发展都密不可分，社会中的各行各业都离不开这一网络系统。航空网络易受众多因素的影响。天气状况、突发事件、航班延误、管理事故、网络结构、节点性质等因素都会对航空网络的功能造成影响。而这些影响因素之间也存在着密切的内在联系，这使得分析和研究航空网络变得更加复杂。

中国航空网络的复杂性决定了需要从宏观角度系统地对网络整体进行深入研究，只有这样才能较好地揭示航空网络的复杂属性。因此，应用复杂网络技术对中国航空网络进行整体性分析显得尤为必要。

2.复杂网络理论在航空网络分析中的适用性

复杂网络是专门研究自然和社会中复杂系统的定性和定量规律的一门应用广泛的交叉科学，它以丰富多彩的真实复杂网络为研究对象，分析复杂网络的各种拓扑结构及其性质，探索复杂网络系统的各种现象（涌现、突变、同步等）产生的机制，研究复杂网络上的各种动力学行为与控制方法，并应用于科学研究和工程实践。网络科学不仅涵盖了数学、物理科学、信息科学、生命科学等众多自然科学，而且横跨工程技术、社会经济和艺术人文科学，成为整个新兴交叉科学的研究前沿和应用领域，具有非常广阔的发展前景。复杂网络已在交通运输、社会关系、供应链管理、军事安全、生物工程等众多领域取得丰硕成果。

以生命科学为例，20世纪的生物学家对构成生命的分子基础进行了深入的研究，以为通过对氨基酸和蛋白质等生命分子基础的研究就能揭示细胞或个体的活动规律。然而，随着认识的不断深入，生物学家发现绝大多数生物特征都来自于细胞的大量不同组分，如蛋白质、DNA、RNA和小分子之间的交互作用，而对这一问题传统的技术手段难以有效地开展研究。正是复杂网络技术的出现，使生命科学进入了全新的研究阶段。

在航空运输领域情况也是如此，随着全社会对航空运输业的重视，对航空运输的各种功能要素的理论与方法都得到了较为深入的探索与研究。然而，随着航空网络化的趋势日趋明显，人们逐渐发现对航空运输领域的各子系统孤立地开展研究，往往难以指导生产实践的开展。只有将各子系统连接在一起，构造出整个航空网络，弄清各子系统在航空网络中的结构与功能，才能更好地揭示航空网络的运行机理。结构、功能、影响因素的复杂性使航空网络整体性研究具有较大难度，传统的技术方法往往不能很好地解决这一问题。而复杂网络技术正好是为解决上述问题应运而生的技术手段。因此，复杂网络技术在航空网络分析中具有较强的适用性。