基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的通用機(jī)場保障網(wǎng)絡(luò)研究

邢偉永

摘 要：航空運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展離不開強(qiáng)有力的地面保障服務(wù)。隨著各地區(qū)對(duì)通用航空需求的增加，通用機(jī)場是保障通用航空發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文從現(xiàn)有機(jī)場布局角度出發(fā)，以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，通過分析通用機(jī)場網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣?，?duì)通用機(jī)場保障網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：通用機(jī)場；復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；機(jī)場保障；MATLAB；PAJEK

中圖分類號(hào)： U8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）28-137-2

0 引言

交通運(yùn)輸伴隨著人類的各種經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)以及社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，民用航空是交通運(yùn)輸領(lǐng)域非常重要一部分，在全球人類進(jìn)行生活和生產(chǎn)活動(dòng)中有著舉足輕重的地位。通用機(jī)場是指為從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和建筑業(yè)的作業(yè)飛行，以及醫(yī)療衛(wèi)生、搶險(xiǎn)救災(zāi)、氣象探測、海洋監(jiān)測、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、教育訓(xùn)練、文化體育等飛行活動(dòng)的民用航空器提供起飛、降落等服務(wù)的機(jī)場（《民用機(jī)場管理?xiàng)l例》第八十四條）。

1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論

20世紀(jì)90年代以來，信息技術(shù)的發(fā)展迅猛，尤其Internet的極大進(jìn)步使人與人之間通過各種各樣的網(wǎng)絡(luò)相連接，人類社會(huì)飛速邁入了網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代。我們所處的世界存在著各種各樣復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定性、定量的科學(xué)界定和解釋，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代科學(xué)研究中一個(gè)極其重要的課題。

1.1 平均路徑長度（average path length）

1.3 度（degree）與度分布（degree distribution）

1.4 小世界網(wǎng)絡(luò)

小世界網(wǎng)絡(luò)是指既具有比較短的平均距離又具有相對(duì)較大簇系數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，WS模型和NW模型是兩種最為典型的小世界網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方法。

2 通用機(jī)場規(guī)劃模型

目前我國通用機(jī)場尚缺少統(tǒng)籌規(guī)劃布局，而通過一般運(yùn)輸機(jī)場建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)盲目進(jìn)行機(jī)場建設(shè)而沒有前期的統(tǒng)籌規(guī)劃和科學(xué)研究，結(jié)果只能造成資源浪費(fèi)和達(dá)不到預(yù)期結(jié)果。因此，在全國范圍內(nèi)加強(qiáng)通用機(jī)場的統(tǒng)籌規(guī)劃，首先深刻了解現(xiàn)有機(jī)場的分布和作用，基于此，才能保證更加合理地進(jìn)行通用機(jī)場建設(shè)工作。

模型假設(shè)，為了使模型的建立簡單有效，先對(duì)幾方面內(nèi)容做出如下假設(shè)：①以所有民用機(jī)場作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括部分軍民很用的機(jī)場。對(duì)目前為止已經(jīng)通航的運(yùn)輸機(jī)場和通用機(jī)場構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估分析。 臨時(shí)起降點(diǎn)不在本文的研究范圍之列。②每個(gè)符合條件的機(jī)場都是無差別的，即不考慮機(jī)場規(guī)模、設(shè)施以及從業(yè)人員的差異，認(rèn)為它所有機(jī)場提供通用航空服務(wù)的能力是相同的。③每個(gè)通用機(jī)場都會(huì)有自身的業(yè)務(wù)服務(wù)范圍，我們普遍認(rèn)為其業(yè)務(wù)服務(wù)范圍與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平和當(dāng)?shù)赝ㄓ煤娇兆鳂I(yè)量兩個(gè)因素成反比，這兩個(gè)因素分別用機(jī)場所在省份GDP和機(jī)場年飛行小時(shí)數(shù)來衡量。

3 模型構(gòu)建路線

3.1 數(shù)據(jù)搜集

本文以2012年為研究年度，搜集全國220家民用機(jī)場的名稱、所屬省份、經(jīng)緯度以及年飛行小時(shí)數(shù)，查找機(jī)場所覆蓋的31個(gè)省（直轄市）的人均DGP。

3.2 計(jì)算兩機(jī)場節(jié)點(diǎn)之間的距離

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中測量兩節(jié)點(diǎn)的距離顯然不明智，又考慮到我國幅員遼闊，機(jī)場分布較為分散，本模型采用計(jì)算機(jī)輔助的方法以機(jī)場的經(jīng)緯度來計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的物理距離。

其中，jdi為i地的經(jīng)度，wdj為j地的維度，R為地球半徑，（3.1）求得兩地的東西距離，（3.2）求得兩地的南北距離，（3.3）求得兩地直線距離。

3.3 計(jì)算機(jī)場的服務(wù)半徑

生成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣。如果任意兩個(gè)機(jī)場之間的距離大于這兩個(gè)機(jī)場各自服務(wù)半徑的和，記為0，如果小于或等于則記為1；用MATLAB求出鄰接矩陣。最后將機(jī)場復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣導(dǎo)入Pajek，進(jìn)行分析其拓?fù)湫再|(zhì)。

3.4 模型的應(yīng)用和分析

拓?fù)涮卣鞣治觥Ｍㄟ^構(gòu)建的機(jī)場網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣，利用pajek計(jì)算出，該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)如下表所示：

由上表可以看出，該網(wǎng)絡(luò)的平均度長為3.72，這表明平均每個(gè)機(jī)場與3.72個(gè)其他機(jī)場的服務(wù)區(qū)有重疊，機(jī)場的總體疏密程度適中。機(jī)場的平局路徑長度為5.084，聚類系數(shù)為0.679，這與隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比，該機(jī)場網(wǎng)絡(luò)具有較大的聚類系數(shù)、較小的平均路徑長度，因此可以說該機(jī)場網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性。通用機(jī)場的小世界特性可以保障通用飛行器在飛行時(shí)能得到邊界的服務(wù)保障。

4 結(jié)論及對(duì)未來機(jī)場規(guī)劃的建議

近年來我國通航市場迅猛發(fā)展，通用航空市場的發(fā)展又離不開地面保障服務(wù)，結(jié)合現(xiàn)有通用機(jī)場的布局和民航局在2020年之前對(duì)民用機(jī)場的規(guī)劃布局，以通用機(jī)場網(wǎng)絡(luò)具有小世界網(wǎng)絡(luò)特性為原則，可對(duì)未來機(jī)場布局進(jìn)行調(diào)整。我國東北、華北、新疆和廣東地區(qū)可新建通用機(jī)場，其他地區(qū)既有機(jī)場可以滿足飛行保障需求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王小帆.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2005.

[2] Wouter de Nooy.Exploratory Social Network Analysis with Pajek[M].Cambridge University Press.2005.

[3] 曾小舟.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的中國航空網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)證研究與分析[D].南京航空航天大學(xué)，博士學(xué)位論文，2011，11.