陳少鵬 高 賀

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

社會網(wǎng)絡(luò)是指社會行動者及其間的關(guān)系的集合。也可描述為是由多個點(diǎn)(行動者)和各點(diǎn)之間的連線(行動者之間的關(guān)系)組成的集合[1]。社會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與道路網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式有共通之處，將社會網(wǎng)絡(luò)中人與人之間的聯(lián)系和影響抽象為道路網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的相互連接和影響，以社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對道路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，識別出路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，可為道路網(wǎng)現(xiàn)狀以及服務(wù)水平評價提供依據(jù)。

目前路網(wǎng)研究主要采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法，基于該方法可以分析網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征[2]，而社會網(wǎng)絡(luò)方法主要分析網(wǎng)絡(luò)中心性和網(wǎng)絡(luò)子群。通過對中心性的分析可以了解節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中起到作用，例如節(jié)點(diǎn)的連通性、重要性及過渡性；而子群分析可以劃分若干個派系，通過派系內(nèi)部及派系之間的稀疏關(guān)系了解網(wǎng)絡(luò)的組織形式。

1 道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

本研究的主要目的是探索性地提出用新奇的社會網(wǎng)絡(luò)分析方法來分析道路網(wǎng)絡(luò)的可行性，所以將道路網(wǎng)絡(luò)抽象為無向圖G(V,E)(忽略了道路一些屬性，如流量、擁擠程度、事故等)，其中V為節(jié)點(diǎn)的集合，E為邊的集合。用A表示道路網(wǎng)絡(luò)G的鄰接矩陣：

(1)

2 社會網(wǎng)絡(luò)分析方法

關(guān)系是社會網(wǎng)絡(luò)分析理論的基礎(chǔ)，中心性與凝聚子群是社會網(wǎng)絡(luò)分析常用指標(biāo)，利用這些指標(biāo)可以剖析道路節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系特征[1]。

2.1 中心性

中心性是社會網(wǎng)絡(luò)分析核心，其能夠反映出個人或者組織(節(jié)點(diǎn))在網(wǎng)絡(luò)中的地位以及信息在整個網(wǎng)絡(luò)中如何傳播。社會網(wǎng)絡(luò)中心性有三種分析方法：

1)度中心性。是指一個節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位的程度，即有多少個節(jié)點(diǎn)與該節(jié)點(diǎn)直接相連。在道路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，度越大意味著更多的路徑連接到交叉口，也可能意味著度高的節(jié)點(diǎn)要比度低的節(jié)點(diǎn)更擁堵[3,4]：

(2)

2)緊密中心性。在社會網(wǎng)絡(luò)中，緊密度表示一個節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的接近程度：

(3)

無向圖標(biāo)準(zhǔn)化緊密性公式：

(4)

3)中間中心性。表示一個節(jié)點(diǎn)對其他沒有直接聯(lián)系節(jié)點(diǎn)的控制性。衡量網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)作為“橋梁”的能力：

(5)

無向圖標(biāo)準(zhǔn)化中間性公式：

(6)

其中，gjk為節(jié)點(diǎn)nj,nk之間的直接路徑數(shù)；gjk(ni)為節(jié)點(diǎn)nj到節(jié)點(diǎn)nk的途徑上有節(jié)點(diǎn)ni的路徑數(shù)。

2.2 凝聚子群

社會網(wǎng)絡(luò)分析的另一項(xiàng)重要內(nèi)容是研究網(wǎng)絡(luò)中存在的凝聚子群，形象地說就是尋找網(wǎng)絡(luò)中的小團(tuán)體，或稱之為派系。分析路網(wǎng)的派系可以找到相互聯(lián)系緊密的節(jié)點(diǎn)群，為區(qū)域交通問題的改善提供依據(jù)。凝聚子群分析步驟如下：

第一步：對于多值的矩陣，分析凝聚子群時要把多值轉(zhuǎn)化為0,1二值。

第二步：進(jìn)行派系分析，找出所有派系，通過調(diào)整派系規(guī)模，得到理性派系結(jié)構(gòu)。

第三步：分析派系重疊模式，有大量派系它們之間存在重疊，此種情況下利用“共享成員”矩陣來降低派系的數(shù)量。

3 實(shí)例分析

3.1 路網(wǎng)選擇

以西藏拉薩市主干路網(wǎng)為例進(jìn)行分析。拉薩市城區(qū)主干路網(wǎng)有51個節(jié)點(diǎn)，102個路段。

3.2 中心性結(jié)果分析

使用UCINET軟件對社會網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析[5]。度中心性、接近中心性和中間中心性結(jié)果如表1所示。

表1 中心性計(jì)算結(jié)果

度數(shù)中心性排在前三位的節(jié)點(diǎn)是22，24，25，表明這些節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的直接聯(lián)系較多。21-22-23-24-25這一路段是商業(yè)區(qū)，交通吸引大，而且路網(wǎng)密度較大，路口多為大型交叉口，尤其節(jié)點(diǎn)25，是整個路網(wǎng)中最大的交叉口(5路交叉)。

度數(shù)中心性分析路網(wǎng)雖然能夠區(qū)分出路網(wǎng)中的主要的節(jié)點(diǎn)，但是對于交叉口形式相似的節(jié)點(diǎn)會得到很多相等的值，因此無法區(qū)分相似節(jié)點(diǎn)之間的重要度差異。因此，有必要進(jìn)一步用接近中心度和中間中心度來分析路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)關(guān)系。接近中心性最大的節(jié)點(diǎn)是19，表明它與其他節(jié)點(diǎn)的距離都很短，是整個網(wǎng)絡(luò)的重心點(diǎn)；中間中心性最大的節(jié)點(diǎn)也是19，表明它在路網(wǎng)中處于關(guān)鍵地位，是各節(jié)點(diǎn)之間的橋梁，很好地溝通了與其他節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系。通過處在重心位置的19，北上可以到達(dá)節(jié)點(diǎn)11,9,1,2,3,4,5,6等節(jié)點(diǎn)，南下可以到達(dá)21,22,23,24,25,31,42,45等節(jié)點(diǎn)，東可至20,37,41,47，西可達(dá)15,16,17,18等節(jié)點(diǎn)。

3.3 凝聚子群分析

以最小規(guī)模為5，距離為2進(jìn)行派系劃分，得到27個派系。派系1和2是兩個核心子群。派系1(22,23,24)是連通路網(wǎng)東西、南北向主干路上的三個關(guān)鍵路口，承載著城市交通運(yùn)輸?shù)臉屑~使命；派系2(25,26,35)主要承擔(dān)著對外交通功能，其中35和26是連接國道的必經(jīng)路線，是通往林周縣、達(dá)孜縣、墨竹工卡縣的出城口。4,5,6,7四個派系互相之間的距離很近，且基本處在一個區(qū)域之內(nèi)，說明這些派系之間關(guān)系較為緊密，可以考慮從派系之間關(guān)系入手，從區(qū)域角度協(xié)調(diào)優(yōu)化各個路段。

1:22，23，24。

2：25，26，35。

3：22，23，24，25，35。

4:17，22，23，24，25，27。

5：22，23，24，27，28，29。

6：18，21，22，23，24，29。

7：12，24，25，26，35，51。

3.4 改善措施

對于路網(wǎng)特性的分析，其最終目的和意義在于對交通規(guī)劃、管理、控制起到借鑒和指導(dǎo)作用，能夠運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中發(fā)揮實(shí)際意義。根據(jù)中心性和凝聚子群分析所得數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際路況和地理位置，對分析值高的路段和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評估和提出具體保護(hù)措施。例如，第25個節(jié)點(diǎn)在整個網(wǎng)絡(luò)中居于核心地位，是城市交通的樞紐，連接周邊縣鎮(zhèn)，流量非常大。對節(jié)點(diǎn)25可采取提高供給和減少需求的措施；21-22-23-24-25節(jié)點(diǎn)這一路段是中心商業(yè)區(qū)，人流量大交通成分復(fù)雜，是交通非常擁堵的路段，可采取如大車禁行、單行、增設(shè)隔離等措施。

4 結(jié)語

本文提出了利用社會網(wǎng)絡(luò)方法分析道路網(wǎng)絡(luò)，首先計(jì)算了道路網(wǎng)絡(luò)的度中心性、接近中心性和中間中心性，度中心性反映了一個交叉口與其他路口之間直接聯(lián)系程度，接近中心性和中間中心性反映了一個交叉口提供可選擇路徑的可能性。其次對路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了派系分析，找到相互聯(lián)系緊密的路線圈。結(jié)合拉薩市主城區(qū)路網(wǎng)的分析結(jié)果表明，利用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法得到的處于路網(wǎng)核心地位的交叉口和路段與實(shí)際路網(wǎng)情況基本符合，重要節(jié)點(diǎn)派系之間關(guān)系密切，在實(shí)際路網(wǎng)中這些交叉口也是處于城市核心區(qū)域，是城市對內(nèi)對外的交通樞紐。

本文分析的是一個無權(quán)無向路網(wǎng)，而從分析方法的特征來看，其也可適用于有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，因此，對于道路網(wǎng)絡(luò)未來可以考慮將交通量、事故、擁擠程度信息表達(dá)為有向圖。

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