[發(fā)明專利]一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層的海運(yùn)航線樞紐港口分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710409703.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN107316102A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉澤羲;王文俊;潘林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/08;G06Q50/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 劉玥

1.一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層的海運(yùn)航線樞紐港口分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、針對(duì)一區(qū)域的航線數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，從而完成原始數(shù)據(jù)的采集；

步驟二、將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，整合出構(gòu)建海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)所需要的港口之間的連接情況；

步驟三、以預(yù)處理后的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)中所包含的港口數(shù)據(jù)為節(jié)點(diǎn)，航線為邊，貨運(yùn)總量作為權(quán)重，構(gòu)建加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)；

步驟四、對(duì)于所構(gòu)建出的加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算其節(jié)點(diǎn)度指標(biāo)及其中心性指標(biāo)；

步驟五、采用k-core算法對(duì)整個(gè)加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層處理，得到分層后的k層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其中k越大，代表該層中所包括的的節(jié)點(diǎn)在k層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中地位越高；

步驟六、分別將k層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的每一層中的節(jié)點(diǎn)，依照步驟四中所計(jì)算的中心性指標(biāo)進(jìn)行排序，排名越靠前意味著該節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的港口在該層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中越處于樞紐地位，從而實(shí)現(xiàn)海運(yùn)航線樞紐港口分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層的海運(yùn)航線樞紐港口分析方法，其特征在于，步驟三的具體方法為：對(duì)于任意一個(gè)港口，將其作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于任意的兩個(gè)港口之間，若航線數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)港口之間存在航線，則兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在一條邊將其連接起來，將港口之間的航線所承載的貨運(yùn)總量作為權(quán)重，由此得到基于航線數(shù)據(jù)的加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層的海運(yùn)航線樞紐港口分析方法，其特征在于，步驟四中，所述的中心性指標(biāo)包括點(diǎn)度中心性、緊密中心性和介數(shù)中心性；所述點(diǎn)度中心性衡量經(jīng)過港口的航線數(shù)量，反映港口在網(wǎng)絡(luò)中的地位，所述點(diǎn)度中心性的值越大，該港口在海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的中心地位越高；所述緊密中心性衡量一港口對(duì)其他港口進(jìn)行船舶運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)能力，所述緊密中心性的值越大，該港口船舶運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)能力越強(qiáng)；所述介數(shù)中心性衡量一港口與網(wǎng)絡(luò)中所有其它港口的距離之和，反映出港口在海上運(yùn)輸時(shí)的通達(dá)性，所述介數(shù)中心性的值越大，該港口在海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的樞紐地位越高。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層的海運(yùn)航線樞紐港口分析方法，其特征在于，步驟五中，采用k-core算法對(duì)整個(gè)加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層處理的具體方法為：

a.根據(jù)步驟四計(jì)算的到的節(jié)點(diǎn)度指標(biāo)，從加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中移除節(jié)點(diǎn)度值為k_i＝1的所有節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)形成網(wǎng)絡(luò)的外圍層；在移除節(jié)點(diǎn)度值為k_i＝1的所有節(jié)點(diǎn)后，若存在節(jié)點(diǎn)與主網(wǎng)絡(luò)之間完全斷開連接的情況，則這些節(jié)點(diǎn)也包含在外圍層當(dāng)中；

b.在接下來的迭代中，從加權(quán)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中依次移除節(jié)點(diǎn)度值為k_i’＝t，t＝2；3；...；max的節(jié)點(diǎn)；如果在步驟t中移除節(jié)點(diǎn)度值為k_i’＝t的所有節(jié)點(diǎn)后，網(wǎng)絡(luò)中所產(chǎn)生的新節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)度值小于t，則移除這些節(jié)點(diǎn)；其中，k_i’是上次迭代完成后所產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)的度，max為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度的最大值；

c.當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)中移除時(shí)，算法在迭代至步驟t＝max時(shí)停止，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)具有k＝t層結(jié)構(gòu)，得到k層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層的海運(yùn)航線樞紐港口分析方法，其特征在于，步驟六中，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序的具體方法為：對(duì)于每一層中的節(jié)點(diǎn)，采用步驟四中計(jì)算得到的點(diǎn)度中心性、緊密中心性和介數(shù)中心性對(duì)每層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行排序，其節(jié)點(diǎn)在三個(gè)中心性指標(biāo)的排序中越靠前，代表該節(jié)點(diǎn)在同層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中具有更高的樞紐地位，選取三個(gè)指標(biāo)都靠前的節(jié)點(diǎn)，認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的港口為該層海運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的樞紐港口。