在空间网络中,空间因素对网络的拓扑性质和动力学特征有着重要的影响。其中节点的分布往往受到地理约束的限制,而连边能否形成则与节点间的物理长度以及构成连接的耗费有密切的关系。本文将分布在空间中的设施作为网络节点,根据设施之间潜在的流量关系构成连边,建立网络模型,研究空间设施节点分布的驱动因素以及该因素对空间设施网络复杂性特征的影响。近年来对于空间设施分布和空间设施网络的研究中,取得了很多突出的成果和重要结论。有研究指出,设施分布与人口分布有着密切的关系,由大量实证数据分析发现,一个地区内的人口密度与设施密度存在幂律关系,其幂指数在一定范围内[2/3,1],并通过构建基于成本收益的微动力学模型(以下简称微动力学模型)对幂指数的范围进行了理论分析；而对空间网络模型的研究中,基于“预期流”机制的空间引力模型巧妙的为网络构建机制提供了现实并有效的思路。但是还有诸多问题依旧不明朗,需要在网络模型拓扑形成机制和复杂系统的现有理论基础下作进一步的阐释和补充：1.对于空间设施分布,虽然设施随人口分布情况而不断移动,最终使得人口密度与设施密度形成明显的幂律关系,但是该微动力学模型假设人口分布是固定不变的,而在现实中设施的演化往往引起局部地区人口随之迁移,目前尚没有在人口与设施相互演化机制作用下的空间设施分布分析。此外,研究中指出设施属性的不同会导致幂指数的差异,这里的幂指数是否普适?不同地区的差异是否会对设施属性产生影响?这些问题都需要结合实证加以讨论。2.由先前研究可知,设施的分布与人口的分布密切相关,但在将空间设施作为节点构建成网络(如Internet网络)时,人们往往只关注网络的构建机制及网络构建完成后的统计特征的分析,并没有考虑到设施节点初始分布是否与人口因素相关,且人口因素对于设施节点的属性(如航空网络中的机场客流量以及Internet网络中边界路由器的潜在流量)有着重要的驱动作用,理应对网络构建机制有不可忽视的影响。针对以上两点,本文主要贡献如下：1.人口与设施演化耦合机制的提出及人口密度和设施密度所呈现的幂律关系对应的幂指数的普适性分析：经过对中国四类设施(医院,邮局,学校,剧院)年鉴数据为基础的实证研究,讨论了中国的设施和人口的分布中的幂律关系,并结合年鉴中的相关人均GDP数据将全部地区进行等级划分,分析得出不同等级的地区对应幂指数值会随地区人均GDP由低到高而不断增大。由此可知幂指数对于不同地区而言并不是普适的。对先前提出的微动力学模型进行了改进,提出了人口设施相互演化的机制,改进后的模型的仿真结果显示人口密度和设施密度仍然服从幂律分布,其结果与实证相符。2.提出人口因素驱动下的空间设施网络模型：将人口因素对设施点(即网络节点)分布的影响通过作用于引力模型中适应度的形式加入到模型构建机制中,与引力模型本身所具有的空间性结合,构建同时包含人口因素、空间因素的加权网络模型。3.分析人口因素驱动下的空间设施网络复杂性特征：通过对网络拓扑、度分布、权重分布、簇度相关性、权度相关性等统计特征的分析,得出结论：人口因素作用下的网络表现出与现实网络更加近似的拓扑特性和统计特性。分析表明,人口因素的驱动对于空间设施网络的构建有着不可忽视的作用。4.模型中凝聚现象的研究：通过模型参数调整,发现凝聚现象,进而对此进行研究,结果表明模型中的设施属性对于凝聚现象产生的难易程度有着一定的关系。本论文研究得到了国家自然科学基金项目的支持,项目名称《开放式空间加权网络的拓扑演化及其优化设计》,项目编号：11075057