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基于邻域中心性和重力模型的关键节点识别算法

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软件工程与应用 2024年第4期13卷 523-531页

作者：白乙涵孙德志周峰李子臣北京印刷学院信息工程学院北京北京城市学院信息学部北京山东商业职业技术学院信创与网络安全产业学院山东济南

识别复杂网络中的关键节点对促进信息传播、阻断谣言传播、管理交通运输和预防电网灾难性破坏等都具有很强的理论意义和应用价值。在对现有关键节点识别算法的研究分析基础上,受K-shell分解方法和重力模型的启发,本文提出了一种基于邻... 详细信息

识别复杂网络中的关键节点对促进信息传播、阻断谣言传播、管理交通运输和预防电网灾难性破坏等都具有很强的理论意义和应用价值。在对现有关键节点识别算法的研究分析基础上,受K-shell分解方法和重力模型的启发,本文提出了一种基于邻域中心性和重力模型的改进算法NCGM。NCGM算法不仅考虑了节点与处于核心位置节点之间的连接程度,还考虑了节点与其他节点之间的最短路径长度。为了评估所提出的NCGM算法,本文在7个常用数据集上使用易感–感染–恢复(SIR)传播动力学模型进行了实验仿真,将所提出的NCGM算法和5个对比算法的传播范围和肯德尔相关系数进行了比较分析。实验结果表明,所提出的NCGM算法能够更准确地识别不同类型网络中的关键节点。Identifying key nodes in complex networks has strong theoretical significance and practical value in promoting information dissemination, blocking rumor spread, managing transportation, and preventing catastrophic damage to the power grid. Based on the analysis and research of existing key node recognition algorithms, inspired by the K-shell decomposition method and gravity model, this article proposes an improved algorithm NCGM based on neighborhood centrality and gravity model. The NCGM algorithm not only considers the degree of connection between nodes and nodes at the core position, but also takes into account the shortest path distance between nodes and other nodes. To evaluate the proposed NCGM algorithm, this article conducted experimental simulations using the Susceptible-Infected-Recovered (SIR) propagation dynamics model on seven commonly used datasets, and compared and analyzed the propagation range and Knedall’s tau correlation coefficient of the proposed NCGM algorithm with five existing algorithms. The experimental results show that the proposed NCGM algorithm can more accurately identify key nodes in different types of networks.

关键词：复杂网络关键节点最短路径距离邻域中心性重力模型

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利用重力场模型解算全球地幔对流应力场

大地测量与地球动力学 2024年第10期44卷 1071-1075页

作者：蒋腾渊李建成邹贤才魏辉武汉大学测绘学院湖北珞珈实验室武汉430079 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室武汉430079 中南大学长沙410083

在利用Runcorn模型确定全球地幔对流应力场的研究中,扰动位系数是关键参数之一。在以往研究中,该参数阶次的选取缺乏定量准则,本文引入点质量源法中场源深度与扰动位系数阶次的关系方程,初步对Runcorn模型中截止阶次进行限定。基于该思... 详细信息

在利用Runcorn模型确定全球地幔对流应力场的研究中,扰动位系数是关键参数之一。在以往研究中,该参数阶次的选取缺乏定量准则,本文引入点质量源法中场源深度与扰动位系数阶次的关系方程,初步对Runcorn模型中截止阶次进行限定。基于该思路,场源深度为30 km的地幔对流应力场应使用2~213阶扰动位系数推算。采用EGM2008地球重力场模型(2~213阶)解算全球地幔对流应力场,并与近8 a内深度大于30 km的M5.5以上地震的震中分布进行比较。结果表明,与板块边界重合的高应力区域和地震震中的分布有较好的对应关系,说明地幔对流可能通过控制板块间汇聚、拉张或错动,进而控制该地区地震的发生。此外,对3处地震发生频数较高的典型区域(欧亚-菲律宾板块边界等)的地幔对流应力及其构造背景进行分析,结果与前人研究结论一致。最后,通过与前人研究结论(2~8阶)进行对比发现,本文解算结果(2~213阶)在太平洋板块西南缘等有较大地震发生的板块边界具更多高地幔对流应力细节,这些地震的发生可能受到小尺度地幔对流的控制。

关键词：地幔对流应力场重力模型 EGM2008 卫星重力

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基于改进重力模型的签到数据好友关系判断方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2022年第4期47卷 604-612,638页

作者：张政江南曹一冰张江水杨振凯信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450052

利用签到数据进行好友关系预测是基于位置的社交网络的主要研究方向之一。由于社会关系网络数据往往事先难以获取,为了能够仅依靠位置签到数据实现好友关系判断,提出了一种基于改进重力模型的签到数据好友关系判断方法。首先,利用信息... 详细信息

利用签到数据进行好友关系预测是基于位置的社交网络的主要研究方向之一。由于社会关系网络数据往往事先难以获取,为了能够仅依靠位置签到数据实现好友关系判断,提出了一种基于改进重力模型的签到数据好友关系判断方法。首先,利用信息增益计算不同特征参数对好友关系的影响,并选择了用户居住地和时空共现区两个特征参数;然后,针对所选择的两个特征参数对重力模型进行改进,并利用Sigmoid函数将其值域映射到0~1,以便好友关系的判断及模型参数标定;最后,利用逻辑回归实现了模型参数的标定,并在测试数据集上实现了好友关系的预测。分别在Gowalla和Brightkite数据集上利用改进重力模型进行了交叉实验,并与好友关系概率模型进行了对比实验。结果表明,所提方法能够在仅仅依靠位置签到数据的条件下实现好友关系判断,模型在不同来源的数据之间具有较好的稳定性,且该方法的总体效果明显高于对比方法。

关键词：基于位置的社交网络好友关系判断重力模型逻辑回归

岷江流域生态安全格局评价与优化——基于最小累积阻力模型和重力模型

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生态学报 2023年第17期43卷 7083-7096页

作者：姚材仪何艳梅程建兄张天翼潘洪义马红菊四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室成都610066 四川师范大学地理与资源科学学院成都610066 四川省水产学校成都611730

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和归一化植被指数(NDVI)等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别... 详细信息

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和归一化植被指数(NDVI)等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别为生态源地,采用最小累积阻力(MCR)模型中成本路径法提取潜在廊道,结合重力模型提取重要廊道和重要节点,从而实现对研究区生态安全格局的刻画,进而对岷江流域生态安全格局评价并提出优化建议。研究结果表明:(1)岷江流域安全等级总体较好,较高生态安全和高生态安全的面积占研究区面积的55.02%。(2)从空间上看,研究区内重要生态源地面积为818.32km2,破碎化严重,集中分布在岷江流域上游林地区;廊道共190条,总长度为19633.96km,其中重要廊道41条,呈半环状分布于上游和下游段;生态节点共117个,集中分布在上游段南部-西南部。(3)参考生态阻力和廊道节点空间分布特征,划分岷江流域"四区两带"生态安全格局并提出分区管控措施和相关建议。以期研究结果和调控路径可对完善岷江流域生态安全格局、保护生物多样性和增强水土保持有一定的借鉴意义。

关键词：生态安全格局岷江流域生态重要性最小累积阻力模型重力模型

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基于MCR模型和重力模型的岷江流域生态安全格局评价与优化建议研究

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生态学报 2023年

作者：姚材仪何艳梅程建兄张天翼潘洪义马红菊四川省水产学校四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室四川师范大学地理与资源科学学院

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和NDVI等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别为生态源地,采用MC... 详细信息

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和NDVI等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别为生态源地,采用MCR模型中成本路径法提取潜在廊道,结合重力模型提取重要廊道和重要节点,从而实现对研究区生态安全格局的刻画,进而对岷江流域生态安全格局评价并提出优化建议。研究结果表明:(1)岷江流域安全等级总体较好,较高生态安全和高生态安全的面积占研究区面积的55.02%。(2)从空间上看,研究区内重要生态源地面积为818.32km2,破碎化严重,集中分布在岷江流域上游林地区;廊道共190条,总长度为19633.96km,其中重要廊道41条,呈半环状分布于上游和下游段;生态节点共117个,集中分布在上游段南部-西南部。(3)参考生态阻力和廊道节点空间分布特征,划分岷江流域“四区两带”生态安全格局并提出分区管控措施和相关建议。以期研究结果和调控路径可对完善岷江流域生态安全格局、保护生物多样性和增强水土保持有一定的借鉴意义。

关键词：生态安全格局岷江流域生态重要性最小累积阻力模型重力模型

中国省际流动人口流入地宏观选择机制的稳定性——兼论重力模型的理论扩展与实证检验

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人口学刊 2023年第2期45卷 80-98页

作者：周皓刘文博北京大学社会学系北京100871

对流动人口流入地宏观选择机制及其稳定性的讨论有助于深入理解我国省际人口流动的空间模式及未来发展趋势。文章使用2000-2020年间历次人口普查、小普查及相关统计年鉴数据,结合迁移网络理论和新古典经济学宏观理论,在统计检验多种重... 详细信息

对流动人口流入地宏观选择机制及其稳定性的讨论有助于深入理解我国省际人口流动的空间模式及未来发展趋势。文章使用2000-2020年间历次人口普查、小普查及相关统计年鉴数据,结合迁移网络理论和新古典经济学宏观理论,在统计检验多种重力模型的基础上,利用分层泊松模型考察社会网络、劳动力规模和地区经济发展差异在省际流动人口流入地选择机制中的作用及其在时间上的稳定性;并在中国情境下对经典的存量重力模型进行理论扩展和实证检验。研究发现:流出地与流入地的迁移社会网络对迁移流的规模与方向起到显著的正向影响,这种作用在历时变化中呈现出极强的稳定性;作为人口迁移流的源头,流出地劳动力人口规模对人口迁移流呈现显著且一致的正向影响;经济因素对人口迁移流的影响具有相对稳定性,地区间的经济发展差异仍然是我国人口迁移流动的重要原因;流出地人口的流动强度对人口迁移流发挥着极强的持续稳定性影响,显现出流出地流动文化在供应端的决定作用。鉴于社会网络在流入地选择机制中的重要作用,传统的存量重力模型应被扩展为社会网络-重力模型;鉴于流出地劳动力规模在省际人口迁移流中的基础作用,我国省际人口迁移流的可持续问题须引起足够的重视。

关键词：流动人口流入地选择宏观选择机制重力模型稳定性

基于MCR和重力模型的县域生态安全格局构建——以福建省永春县为例

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水土保持通报 2023年第4期43卷 203-210页

作者：晁云舒严雨桐闫思嘉潘辉巫丽芸福建农林大学林学院福建福州350002 福建省南方森林资源与环境工程技术研究中心福建福州350002

[目的]构建具有区域特色的生态安全格局,为生态环境的保护及县域尺度下的生态安全格局构建和分区管理提供科学参考。[方法]以福建省永春县为研究对象,参考《生态保护红线划定指南》,选取水土保持、水源涵养、生物多样性保护及对永春县... 详细信息

[目的]构建具有区域特色的生态安全格局,为生态环境的保护及县域尺度下的生态安全格局构建和分区管理提供科学参考。[方法]以福建省永春县为研究对象,参考《生态保护红线划定指南》,选取水土保持、水源涵养、生物多样性保护及对永春县生态具有重要作用的林业保护共4项指标进行定量评估,以识别源地;利用最小累计阻力模型(minimal cumulative resistance,MCR)和重力模型的方法,构建生态廊道并对廊道的重要性进行分级评价,提取生态节点,构建永春县生态安全格局。[结果]识别出的永春县生态源地共11块,总面积为64.8 km^(2),占区域总面积的4.45%;构建了55条生态廊道和27个生态节点,其中重要廊道25条,次要廊道30条,集中在中部和东部地区呈网状分布。[结论]依据生态源地识别和廊道划分结果,构建了永春县以源地为核心,廊道为网络,生态节点为重点的生态安全格局框架,生态源地间相互作用强度差异明显,中部地区源地分布密度和生态廊道稳定性大于西部地区,应作为重点保护区域。

关键词： MCR模型生态源地重力模型生态安全格局福建省永春县

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一种叠加随机游走重力模型的链路预测算法

重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第5期36卷 137-146页

作者：姜万昌路明明东北电力大学计算机学院吉林吉林132012 东北电力大学吉林省智能电网信息技术工程实验室吉林吉林132012

基于局部随机游走的链路预测算法忽略网络结构对转移概率的影响,不适用于具有局部高聚集程度的网络,因此提出叠加随机游走重力模型的链路预测算法。结合局部信息重定义随机游走的转移概率矩阵,将其应用到叠加随机游走中,量化局部网络结... 详细信息

基于局部随机游走的链路预测算法忽略网络结构对转移概率的影响,不适用于具有局部高聚集程度的网络,因此提出叠加随机游走重力模型的链路预测算法。结合局部信息重定义随机游走的转移概率矩阵,将其应用到叠加随机游走中,量化局部网络结构对游走转移的影响,利用叠加随机游走得到的转移概率重定义重力模型参数,计算节点之间的相似性。与基于局部信息、路径、随机游走和节点聚类系数的算法相比,在局部无高聚集程度的网络中,新算法的AUC指标平均为0.951,提高了1.3%,Precision指标提高了0.9%;在具有局部高聚集程度的网络中,新算法的AUC指标平均为0.978,提高了5.5%,Precision指标提高了1.4%。

关键词：链路预测相似性局部随机游走聚类系数重力模型

基于改进重力模型的港口与腹地城市交通可达性评价

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基于改进重力模型的港口与腹地城市交通可达性评价

作者：张璟大连海事大学

学位级别：硕士

随着我国在各领域的持续建设和发展,在全球化中扮演着越来越重要的角色,相关货运、贸易出口等领域发展迅速,进而带来了区域经济的增长、交通的不断完善、城市群的高速建设发展与城市化进程的加剧。这一切使得港口与腹地城市的交流愈发密... 详细信息

随着我国在各领域的持续建设和发展,在全球化中扮演着越来越重要的角色,相关货运、贸易出口等领域发展迅速,进而带来了区域经济的增长、交通的不断完善、城市群的高速建设发展与城市化进程的加剧。这一切使得港口与腹地城市的交流愈发密切:国内外贸易需求、腹地城市的需求与供给能力等会对港口产生影响;区域发展形势规划、港口吞吐货物的种类和规模等对腹地城市造成影响。交通打破了港口和腹地城市的空间阻碍,让港口与腹地城市之间产生连接,使得二者有了多样选择和更多发展的可能。可达性正是反映港口与腹地城市之间连接关系的重要评价方法。本文从可达性角度出发,对港口与腹地交通可达性进行计算和评价。首先,总结并分析了国内外学者对于可达性的研究,梳理后找到可深入的研究问题和可细化的研究方向,进而提出本文研究内容与方法;其次,介绍了可达性的相关概念和理论基础,为可达性模型的改进和评价提供了理论支持;接着,比较了不同可达性计算方法并从中选择了重力模型,根据港口与腹地的特点对原有引力因子进行改进,根据交通的特点对原有阻抗因素进行改进,并采取合适的方法将指标体系集结成引力因子;最后,选取一定范围进行实证研究,计算出了港口与腹地城市交通可达性结果,并根据交通可达性的特征,对交通可达性进行了评价。本文研究发现,重力模型适合研究港口与腹地城市之间的交通可达性问题;改进重力模型的两个相互作用力分别用港口吸引力指标体系、腹地城市影响力指标体系定义,改进重力模型的阻抗因素是考虑实际路网建设和行驶条件后的距离;港口吸引力主要从吞吐能力和基础设施方面来衡量,腹地城市影响力主要从经济总量、产业结构和发展质量方面来衡量;在将港口吸引力指标体系、腹地城市影响力指标体系分别集结成作用力时,通过CRITIC法计算权重能够最大程度保留信息量、体现原有指标体系的特点;针对港口与腹地城市交通可达性结果,可从社会经济特征、空间特征、时间特征角度评价。本文通过实证研究,对可达性进行评价,得出以下结论:空间特征角度下,交通可达性与港口相对腹地的地理位置、港口周围是否有交通枢纽城市相关,交通可达性与腹地区域交通网络的建设连接、腹地城市在城市群中的定位有关;社会经济特征角度下,交通可达性与其自身和腹地城市影响力的相关性大小不同,港口和腹地城市的社会经济特征分别与各自在对不同运输对象中扮演角色、依据地理优势发挥作用的贸易定位有关;时间特征下,发现交通可达性的时间演变与国内外贸易形势、交通网络建设、地方与区域发展方向侧重、突发事件影响等因素有关。

关键词：交通可达性港口腹地重力模型