网络在自然界中是大量存在,网络经常被抽象成为许多节点(nodes)和连接节点之间的边(edges)。 网络的拓扑结构分为规则网络、随机网络和复杂网络。随机网络节点度呈“钟形”的泊松分布,随着连接数的增大,其概率呈指数式迅速递减,故随机网络亦被称指数网络。随机网络具有一个特征尺度——均值,网络中连接数目比均数高许多或低许多的节点都极少。无标度网络是最重要的复杂网络,是近几年学术界研究的热点。无标度网络节点度服从幂律分布,网络缺乏一个描述节点度的特征尺度。无标度网络的一个重要特征是网络中存在少量高连通的轴心节点,而大部分节点只有少数连接。 无论从网络的参数角度还是从网络形成的机制角度来看,航空网络合理的拓扑结构都是幂律分布的无标度网络。 对我国1988年到2003年的国内航空航线资料进行处理,然后对每年的数据计算任何航空节点与其他 k 个节点相连接的概率 P(k),对k和P(k)进行幂函数和指数回归拟合。从拟合模型中看出我国航空网络拓扑结构的演变分成三个阶段:1988年到1993年,航空网络拓扑结构是无标度网络;1994年到1998年,航空网络是既有无标度网络特征,又有随机网络特征,开始出现从无标度网络向随机网络演化的趋势;1999年到2003年,航空网络拓扑结构从无标度网络向随机网络演化的趋势更加明显。由于无标度网络比随机网络更加完备、效率更高,因此我国航空网络的拓扑结构出现了结构退化的趋势。 探求拓扑结构特征演变的机制可以从经济和体制两个角度分析。1988年到1993年,民航发展刚刚起步,经济发展方兴未艾,民航管制仍然很严格,因此航空网络的无标度特征是处在计划体制下的低层次有序状态。民航管制的逐渐放松,为市场的发展注入了活力,我国航空运输业快速发展。航空公司数量、机场数量、航线数量都快速增长,而三大轴心节点的航空线增长相对缓慢,这造成了1994年到1998年之间航空网络开始呈现过渡状态。随着市场管制的进一步放松,体制改革不彻底、管理和监督机制不健全的弊端逐渐暴露出来,造成了市场无序的恶性竞争,在1998年出现了20年以来的首次行业亏损,民航总局只能采取行政干预限制三大轴心节点的航线的增长,导致了航空网络拓扑结构向随机网络特征发展的趋势更加明显。 航空网络的发展是规则和随机的对抗、无序和有序的矛盾斗争。民航总局公布的航空公司重组、外商投资限制放松、国内航线布局调整三项有力政策,我们预测民航市场将逐渐从无序状态发展为有序状态,在不远的将来我国的航空网络将重新呈现无标度网络结构。 为了实现航空网络从无序向有序的发展,我们提出了四点发展建议:轴心节点城市功能的增强和升级是发展的根本;下放机场的生存是发展的基础;航空公司的整合效果是发展的关键;民航管理体制的健全完善是发展的保障。