实验三报告

发布于:2022-11-09 ⋅ 阅读:(12) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

Hefei University of Technology

复杂网络导论课程
实验报告

专业名称: 交通工程专业
年 级: 2019级
学生姓名: 曾培圣
学 号: 2019210025
指导教师: 王世广
学院名称: 汽车与交通工程学院
完成时间: 2022年1月

一、 实验所属课程名称
复杂网络导论
二、 实验名称
基于购物物流数据的中国快递运输网络分析
三、实验时间
2021年12月——2022年1月

  1. 实验目的

以个人购物订单的物流数据为基础,使用复杂网络建模及分析方法构建中国境内各快递物流站点、线路的网络,分析不同快递公司的快递网络特性,尝试总结规律、发现问题并提出优化建议。
本实验为拓展性实验。可根据个人购物经历选择至少两个快递公司进行实验,在分析部分完整的基础上,每增加一个快递公司,根据全班实验情况酌情加分,最多满分。
五、实验所用部分软件
ArcGIS 10.5、Gephi、Python等
六、实验过程及内容

  1. 手动统计快递信息
  2. 手动获取站点坐标
  3. 数据统计与分析
  4. 导入数据进gephi
  5. 进行各种布局分析
  6. 对指标进行统计
  7. 进行鲁棒性分析
  8. 发现网络问题与分析

1、快递网络获取与构建

  1. 研究对象
  2. 快递网络简介

快递一般来讲是指快递公司收取寄件人的快件,在规定的时间内运送至指定的收件地 点并由收件人签收的过程,它具有很强的时效性以及服务对象分散等特点。快递网络是快递企业进行快递生产活动的重要基础,由于快件一般要经过长距离运输,快递网络的拓扑、分拣能力、班次规划等都对快件运输有着重要的影响。为了更深入的理解快递网络,接下来介绍快递运送的基本流程。首先,客户有快递服务需求时,通过电话或者网上下单的方式,附近快递网点的快递员上门收取快件,客户也可自行去快递网点寄件。快件到达快递网点一般停留一段时间后被统一运送至当地城市的集散中心,快件在集散中心根据相应的终到城市、快件类型、快递服务类型等进行分拣,由对应的交通工具(汽车、高铁、飞机等)运输至下一站。如果快件不能直接到达终到城市,还需要运输至中转中心对快件进行再一次分拣、转运,最后到达终到城市的集散中心。快件在终到城市集散中心一般也会进行最后的分拣操作,由汽车等交通工具运送至收件客户最近的快递网点,由快递员进行派送直至收件客户签收,收件客户也可以直接上网点自取。
快递网络是快递企业生存和发展的基础。全连通快递网络和轴辐式快递网络的快递作业流程,并分析其差异。对两种网络模式下的快递分拣成本与分拣效率、储存成本与储存效率、运输成与运输效率及快递网络的总成本和网络服务效率进行详细计算和比较,分析各种参数对快递服务成本与服务效率影响,得出快递量是决定快递网络结构的决定性因素,单位储存成本、单位中转成本以及单位分拣成本等是次要因素,而网络规模与网络结构的选择无直接关系;轴辐式快递网络的分拣成本、分拣效率以及储存效率均小于点对点网络结构等重要结论,为快递网络优化奠定基础。
随着市场经济的繁荣以及网上购物的兴起,快递行业得到了迅速的发展,快递服务逐渐融入人们的日常生活。而随着复杂网络与大数据技术的不断进步,通过物流大数据来认识快递网络、分析快递网络并解决快递行业的相关问题已经成为了可能。一方面,深入研究快递网络的拓扑以及交通流的动态特征有利于企业更好地运营快递网络,提高经济效 益。另一方面,准确掌握快件邮寄所花的时间不仅有利于企业更好地提升快递服务,而且有助于用户更便捷地使用快递。

  1. 从个人购物数据中进行数据统计,数据主要以淘宝购物快递物流为主。数据为2022年1月7日~2021年10月21日的购物数据。由于数据较少,综合分析快递站点网络。


图 1淘宝数据

  1. 查看物流情况,并手动对数据进行筛选统计。


图 2物流信息图

  1. 将所有快递公司数据整理。


图 3统计数据

  1. 对数据进行分类汇总,分公司对数据进行处理。


图 4中通快递公司汇总

图 5韵达快递公司汇总

图 6圆通快递公司汇总

图 7邮政快递公司汇总

图 8申通快递公司汇总

图 9极兔快递公司汇总

图 10德邦快递公司汇总

图 11EMS快递公司汇总

  1. 对原始数据进行统计分类。
  2. 分公司对数据进行统计。

表 1中通快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
天地图书专营店 中通 75843091015653 南京市 苏中市场部 南京中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
天地图书专营店  中通 75842915794157 南京市 苏中市场部 南京中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
宝岛眼镜官方旗舰店 中通 75839845935236 镇江市 义乌中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合肥包河一部 合工大南区
拉芳旗舰店 中通 75838793701682 广州市 潮阳贵屿 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
3m穗兴达专卖店 中通 75837919359133 深圳市 深圳华南城 虎门中心 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
我们都爱吃食品专营店 中通 75836750685047 长沙市 长沙市场二部 长沙中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
纯团旗舰店 中通 75834365301446 广州市 广州永泰 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
kana52030 中通 73172348236092 佛山市 广州万顷沙 佛山中心 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
杭州骏慕服饰有限公司 中通 75831499572125 温州市 瑞安阁巷 温州瑞安一部 温州中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
润宁生鲜旗舰店 中通 75829643337385 成都市 成都市场二部 成都市场二部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
我们都爱吃食品专营店 中通 75828746361384 长沙市 长沙市场二部 长沙中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
阿里健康大药房 中通 75825631486007 上海市 上海市场部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
盛鸿车品专营店 中通 75825406556718 台州市 台州天台县 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
goldparko金柏高旗舰店 中通 75825393682246 广州市 番禺新大石 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
imobile艾徐专卖店 中通 75824821883382 惠州市 深圳清湖 虎门中心 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
精工机械传动 中通 75824880778520 苏州市 苏州黄埭 苏州中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区
婉芳儿旗舰店 中通 75819595996046 绍兴市 诸暨南部一区 金华中转部 合肥中转部 合肥包河一部 合工大南区

表 2韵达快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
天天特卖工厂店 韵达 432311738412858 深圳市 广东深圳公司中心分拨分部 安徽合肥分拨交付中心 安徽主城区公司合肥绿地赢海服务部 合工大南区
联合利华官方旗舰店 韵达 432269372416914 合肥市 安徽合肥分拨交付中心 安徽主城区公司合肥绿地赢海服务部 合工大南区
天天特卖外贸直营 韵达 432219043352741 金华市 浙江义乌柯村公司柯村服务部 安徽合肥分拨交付中心 安徽主城区公司合肥绿地赢海服务部 合工大南区

表 3圆通快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
快力文办公用品专营店 圆通 YT6229198529207 成都市 华中市场部公司 武汉转运中心公司 合肥转运中心公司 安徽省合肥市包河二环内公司 合工大南区
pilot百乐有范专卖店 圆通 YT6207162295369 天津市 天津市河北区公司 天津转运中心公司 合肥转运中心公司 安徽省合肥市包河二环内公司 合工大南区
舒客官方旗舰店 圆通 YT6157867338667 惠州市 湖北省武汉市汉口北公司 武汉转运中心公司 合肥转运中心公司 安徽省合肥市包河二环内公司 合工大南区
魔护卫旗舰店 圆通 YT6069803362818 长沙市 湖南省长沙市暮云公司 长沙转运中心公司 合肥转运中心公司 安徽省合肥市包河二环内公司 合工大南区
未知 圆通 YT6093751649400 深圳市 广东省深圳市坂田公司 深圳转运中心公司 合肥转运中心公司 安徽省合肥市包河二环内公司 合工大南区
大神书屋 圆通 YT9872718010864 孝感市 湖北省孝感市公司 武汉转运中心公司 合肥转运中心公司 安徽省合肥市包河二环内公司 合工大南区

表 4邮政快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
昂图旗舰店 邮政 9886024374925 岳麓区 开福区快递包裹揽投部 长沙邮区中心局邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
天涯绣女 邮政 99885535771362 苏州市 苏州大宗邮件收寄中心 江苏省苏州市邮区中心局邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
可孚医疗器械旗舰店 邮政 9885497228342 长沙市 长沙县快递包裹揽投部 长沙县快递包裹揽投部 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
mra旗舰店 邮政 9885349262900 温州市 平阳万全包裹营销组 浙江平阳县中心 温州邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
快力文办公用品专营店 邮政 9885281498265 成都市 成都青白江寄递事业部大宗邮件收寄处理中心 成都航站 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
华商创辉家居专营店 邮政 9885220008372 天津市 山西寄递平定县寄递事业部大楼大宗揽收中心 山西寄递平定县寄递事业部投递组 山西寄递太原邮区中心局邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
英菲克旗舰店 邮政 9885211509882 深圳市 龙华包裹快递大宗营业部 深圳邮件处理中心 机场北邮件处理班 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
艾格妮斯旗舰店 邮政 9884957637508 徐州市 徐州市寄递事业部集群大宗邮件收寄中心 徐州邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
贤哥食品旗舰店 邮政 9884751877527 仙桃市 湖北省仙桃市寄递事业部中心营业部 仙桃市寄递事业部网路运营中心包件处理班 武汉市盛辉邮件处理中心 武汉市盛辉邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
宜泰百恒图书专营店 邮政 9867500865311 廊坊市 廊坊快包揽收部 廊坊邮区中心邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
尚品优绩办公专营店 邮政 9884598321307 成都市 成都青白江寄递事业部大宗邮件收寄处理中心 成都航站 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
南极人壮烨专卖店 邮政 9884547320011 温州市 浙江省苍南县寄递事业部宜山经营部大宗组 浙江苍南县中心 浙江苍南县中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
宝敏瑞居家日用专营店 邮政 9884239934697 宁波市 江北洪塘揽投部 宁波中心局空港处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
南极人今迈专卖店 邮政 9884203745761 保定市 高阳快包揽收部 高阳中心 高阳中心 石家庄中心局处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
妙笔数码专营店 邮政 9884104277904 广州市 越秀投递部 机场北邮件处理班 重庆空港处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区

表 5申通快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
诚有味食品旗舰店 申通 773134107664496 长沙市 湖南长沙业务二十四部 湖南长沙转运中心 安徽合肥转运中心 安徽合肥工大南公司 合工大南区
杭州骏慕服饰有限公司 申通 773133577452721 温州市 浙江苍南公司 浙江温州转运中心 安徽合肥转运中心 安徽合肥工大南公司 合工大南区
得力好久不见专卖店 申通 773132130728197 芜湖市 安徽芜湖湾沚公司 安徽芜湖转运中心 安徽合肥转运中心 安徽合肥工大南公司 合工大南区
植护旗舰店 申通 773126864017012 福州市 重庆永川公司 重庆转运中心 安徽合肥转运中心 安徽合肥工大南公司 合工大南区
科技数码Tao 申通 777068788017699 揭阳市 广东磐石市场二十一部 广东揭阳锡场公司 广东揭阳转运中心 安徽合肥转运中心 安徽合肥工大南公司 合工大南区

表 6极兔快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
南极人摩亚专卖店 极兔 557072111718371 南通市 南通三十九分部 无锡转运中心 合肥转运中心 包河二部 合工大南区

表 7德邦快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
格顿诗旗舰店 德邦 DPK300247087892 天津市 天津静海北环路营业部 西青转运场 济南转运场 合肥转运中心 合肥包河区周谷堆经营分部 合工大南区

表 8EMS快递公司数据

卖家昵称 快递公司 快递编号 起点 中转站1 中转站2 中转站3 中转站4 中转站5 中转站6 终点
darlie黑人旗舰店 EMS 1189468437968 昆山市 昆山电商与物流项目组 昆山转运中心 无锡区域处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
mmoptop旗舰店 EMS 1184501337765 泉州市 石狮创业路营业部 泉州寄递邮政处理中心 厦门航空邮件处理中心 南京航空集散中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
福瑞达旗舰店 EMS 1167383555065 徐州市 无棣速递揽投部 无棣处理 济南邮件处理中心 合肥邮区中心局邮件处理中心 合肥寄递太湖路 合工大南区
  1. 对发货起点市区进行统计次数。

表 9发货地统计

发货地 次数 发货地 次数
天津市 3 绍兴市 1
上海市 1 苏州市 2
保定市 1 台州市 1
成都市 4 温州市 4
佛山市 1 芜湖市 1
福州市 1 仙桃市 1
广州市 4 孝感市 1
合肥市 1 徐州市 2
惠州市 2 岳麓区 1
揭阳市 1 长沙市 5
金华市 1 镇江市 1
昆山市 1 绍兴市 1
廊坊市 1 深圳市 4
南京市 2 苏州市 2
南通市 1 台州市 1
宁波市 1 芜湖市 1
泉州市 1 仙桃市 1
孝感市 1 岳麓区 1
徐州市 2
总计 51

图 12发货地统计

  1. 对快递公司进行统计。

表 10发货公司统计

发货地 次数
EMS 2
EMS 1
德邦 1
极兔 1
申通 5
邮政 15
圆通 6
韵达 3
中通 17
总计 51

图 13发货公司统计

3.1 网络指标计算与分析
1、快递网络构建

  1. 将数据进行处理,变成gephi可以导入的点表格和边表格。
  2. 以起点、中转站和终点整理为点表格数据。因为有起点、中转站和终点字段相同,所以需要删除重复值。


图 14原始数据处理

图 15点表格

  1. 通过坐标拾取,拾取各个站点的WGS84坐标。


图 16快递站点WGS84坐标拾取1

图 17快递站点WGS84坐标拾取2

图 18快递站点WGS84坐标

  1. 将站点之间整理为便表格形式。需要对表格进行一定的补充和完善,将终点站补充上去;同时删除空白数据。


图 19删除边表格无用数据

图 20补充边表格数据

图 21边表格数据

1 快递网络的图形可视化

  1. 在gephi中导入点表格,选择GBK格式。


图 22导入点表格

图 23导入点表格后

图 24导入的点数据

  1. 在gephi中导入边表格,同样选择GBK格式。


图 25导入边表格

图 26导入边表格后

图 27导入后边数据

3、快递网络分析

Gephi布局是根据某种策略对节点和边进行排布,使图形既具有特定需要的合理性,也易于视觉识别。它们的核心都是平衡一个网络中节点的斥力和引力关系。
一般来说,布局应满足:

  • 使节点均匀分布在有限的区域内;
  • 避免边的交叉和弯曲;
  • 保持边的长度一致;
  • 使整体布局能反映图的内在特性。

默认布局(12种)大致可分为两类:

  • 力引导布局,共 6 种:force atlas;force atlas2;fruchterman reingold;openord;yifan hu;yifan hu 比例;
  • 辅助性的、带有编辑和调整性质的布局,共 6 种:noverlap;rotate;扩展;收缩;标签调整;随机布局。
  1. 使用Geo layout布局,与点的横纵坐标进行匹配,同时选择合适的scale大小,使点与边显示在图框中。根据点数据的经度和纬度坐标进行布局,一般选择墨卡托投影坐标系。


图 28Geo layout布局

  1. 首先调整节点的外观⇨颜色⇨选择Ranking⇨渲染方式选择:度。


图 29度分级节点颜色

  1. 其次通过节点度调整节点的大小⇨Ranking⇨渲染方式选择:度⇨设置最小尺寸:20,最大尺寸:60。


图 30度分级节点大小

  1. 再使用Map of countries布局,可以看到其中有一定的误差。


图 31加入Map of countries

  1. 进行模块化计算,为后续使用Modularity Class进行分类显示打下基础。


图 32模块化计算

  1. 设置节点颜色,使用Modularity Class分级上色。


图 33使用Modularity Class分级节点颜色

  1. 显示标签,调整为微软雅黑,并调整适当的大小;同时使用Modularity Class对标签颜色进行可视化显示。


图 34使用Modularity Class分级节点标签颜色

  1. 网络指标计算。

表 11快递站点网络指标

属性 平均度 平均加权度 网络直径 图密度 模块化 连接部件 平均聚类系数 平均路径长度
案例 6.597 21.299 5 0.087 0.545 1 0.736 2.641
快递网 1.119 1.926 7 0.009 0.859 1 0.021 2.563


图 35案例

图 36预览图
图 37指标对比1
图 38指标对比2
图 39指标对比3
图 40指标对比4
对比gephi中的案例网络,可以看出通过快递物流信息构建的快递站点网络:平均度相比案例网络的平均度小很多,同时网络直径比案例网络直径要大一点,说明该快递站点网络连接不是很充分,也可能时数据不够充分的原因。另外,平均加权度的值要比案例的小很多;同时图密度与平均聚类系数也比案例网络的值小很多。但是模块化的值比案例要稍微大一点,这也符合数据的实际情况,因为这个网络是几个快递公司的混合网络;不同的快递公司的站点不同,使用相同公司的节点会呈现模块化趋势,使得模块化值提高。
3.2 网络鲁棒性分析
网络的攻击策略主要有两种,一种是蓄意攻击,一种是随机攻击。

  1. 对网络进行蓄意攻击,按度由大到小依次移除,查看网路的变化,重新对网络指标进行计算。

许多复杂系统对于随机攻击表现出令人惊奇的容错性。Barabasi等证明了无标度网络对随机攻击具有鲁棒性,但是对蓄意攻击却很脆弱。以往,关于对无标度网络进行攻击的大部分研究都是考虑直接删除掉节点。
通过使用gephi中的度过滤可以达到去除度大的节点的效果,筛选出度1~8的节点。

图 41过滤度大节点

  1. 对过滤度大的节点后重新进行Force Altas2布局。


图 42过滤后Force Altas2布局
可以从图中看到,外围的节点再过滤后有些已经与中心的核没有边相连,靠着吸引力围绕在网络周围。

  1. 蓄意攻击后对指标进行统计分析。

表 12蓄意攻击1指标统计

属性 平均度 平均加权度 网络直径 图密度 模块化 连接部件 平均聚类系数 平均路径长度
原始值 1.119 1.926 7 0.009 0.859 1 0.021 2.563
蓄意攻击1 0.978 1.448 6 0.007 0.765 16 0.022 2.153
差值1 0.141 0.478 1 0.002 0.094 15 0.001 0.41

图 43蓄意攻击1指标对比1
图 44蓄意攻击1指标对比2
图 45蓄意攻击1指标对比3
图 46蓄意攻击1指标对比4
图 47蓄意攻击1指标对比5
图 48蓄意攻击1指标对比6
从图中可以看出平均度和平均加权度由一定的下降,同时网络直径整整下降了1;平均聚类系数有略微的上升,图密度有稍微的下降。平均路径长度和模块化浮动不大,但是连接部件发生了巨大变化,直接增加了15。同时通过差值的柱形图,我们可以看出,原始网络与受到蓄意攻击后的网络,各指标的值的变化情况。

  1. 对网络进行度小的节点过滤,筛选出度为3~18的节点。


图 49过滤度小的节点
从过滤后的图中我们可以看到,过滤度小的节点后该网络减去了许多节点,说明该网络是主要以度为2的节点为主的网络。同时这也是因为数据的原因,数据节点本身就是由一条快递物流信息拆分为多个节点,节点之间只有属于同一条快递物流才会产生一条边进行相连。不过如果数据足够多,这个问题也就会迎刃而解。

  1. 对过滤度小的节点后重新进行Force Altas2布局。


图 50过滤度小节点后Force Altas2布局

  1. 对数据进行统计分析,并与之前的过滤对度大的节点的指标值进行对比。

表 13蓄意攻击指标统计

属性 平均度 平均加权度 网络直径 图密度 模块化 连接部件 平均聚类系数 平均路径长度
原始值 1.119 1.926 7 0.009 0.859 1 0.021 2.563
蓄意攻击2 0.87 2.348 4 0.04 0.353 10 0.098 1.72
差值2 0.249 -0.422 3 -0.031 0.506 -9 -0.077 0.843
蓄意攻击1 0.978 1.448 6 0.007 0.765 16 0.022 2.153
差值1 0.141 0.478 1 0.002 0.094 -15 -0.001 0.41

图 51各项指标对比

  1. 对两次不同攻击对象的蓄意攻击后,进行与原网络指标比较计算差值,并进行比较。

图 52两次蓄意攻击后指标差值对比1
图 53两次蓄意攻击差值指标对比2
图 54两次蓄意攻击差值指标对比3
图 55两次蓄意攻击差值指标对比4
图 56两次蓄意攻击差值指标对比5
图 57两次蓄意攻击差值指标对比6
首先利用数据重构了快递网络,并对节点的度分布、路经长度分布等特性进行了分析,然后分析研究了快递节点的鲁棒性特性,最后对指标差值进行了分析。基于的分析内容,有如下几点发现:快递网络含有136个节点,256条边。节点根据连接拓扑明显的分为核心节点、主干节点与边缘节点,节点的度服从幂律分布,路径长度大多在2—4跳之间。大约58%的节点对之间只有一条路径,而其余的节点对之间存在多条可选路径,造成了快递网络拓扑的脆弱性与复杂性。交通流在节点和路径上是不均匀分布的,大部分的快件流量都集中分布在某些节点和路径上,比如20%的节点占据了网络中80%的流量,单条路径虽然只占整个路径数量的5%,但承受了40%均快件量。在网络优化与控制中,可以通过控制这少部分的大流量节点和路径来控制整个网络。节点对之间的很大部分交通流并不通过最短路径,这无疑增加了快递交通的复杂性。

3.3 网络结构与功能的关联规律

  1. 使用Force Altas布局(力导向图)

首先是使用预设置进行分布的Force Altas布局图。
将斥力强度调整为900,将吸引强度调整为1,勾选吸引力分布和由尺寸调整。

图 58Force Altas布局

  1. 使用Force Altas2布局。


图 59Force Altas2布局
勾选<劝阻Hubs>,<linlog模式>和<防止重叠>功能后,重新进行分布;并将重力改为1。

图 60Force Altas2布局2

图 61Force Altas布局预览
通过使用两个不同的重力布局方式,再加上之前的Modularity Class分级上色,可以很清晰地看出网络的模块化程度,其实这就是不同快递公司以及属于同一快递物流信息的本质。

  1. 进行Fruchterman Reingold布局。


图 62Fruchterman Reingold布局

  1. 进行Yifan Hu布局。


图 63Yifan Hu布局

  1. 进行Yifan Hu比例布局。


图 64Yifan Hu比例布局
3.4 网络问题分析及优化
在实际的快递网络中,自19世纪80年代美国联邦快递(FedEx)首次采用轴辐式快递网络后,利用枢纽间运输的规模经济性,大大减少了运输费用以及运输工具数量,同时提高了运输负载率。此后,其它快递企业争先效仿,轴辐式网络拓扑很快成为快递网络中的主要运输形态。而随着快递网络的不断发展,快递企业已经不再采用纯粹的轴辐式或全连通拓扑,大多是两种拓扑结构的混合,即枢纽节点之间一般是全连通的,而普通节点除了与最近的枢纽节点相连外,还和其它的枢纽节点以及普通节点相连。这种拓扑结构变得更加复杂,有利于结合以上两种结构的优点,提高快递网络的运输效率。
由快递的运送过程可以衍生出两种基本的快递网络拓扑结构,即全连通快递网络与轴辐式快递网络。全连通快递网络结构,图中的节点为拥有快递服务的城市,任意两个城市之间都有直达的快递运输线路。而轴辐式快递网络结构,它将某些城市设为中转枢纽,枢纽之间有直达的运输线路,而其它城市都与附近的中转枢纽相连,快递通过枢纽中转到其它城市。两种快递网络结构各种特点,全连通网络任意两个节点之间都有直接路径相连,不需要中转,但整个网络线路较多,很多线路的快件量较小,造成资源浪费。而轴辐式网络由中转节点统一进行转运操作,能集中运力提高效率,但快递网络的运输能力很大程度上取决于中转节点的处理能力,中转节点很容易成为网络的瓶颈节点。


图 65全连通快递网络

图 66轴辐式快递网络
通过上文的网络鲁棒性分析,可以得出该快递网络时属于轴辐式网络,但同时度小的节点占大部分,所以应该适当增加快递站点之间的网络连接。
3.5实验心得
通过这次的快递站点网络分析,让我了解了各快递公司的快递站点布置情况,同时也对全国发货地有了一定的了解,如长沙市,深圳市发货次数较多。
另外在这多次的实验过程中,我也有去查找类似文献并查阅,这个过程是十分幸苦的,但也让我知道了许多课外的东西。
通过这次的实验,对Gephi的使用也更加熟练,同时也要求我们对Word,Office等软件熟练使用。
同时也再次温习了课程上所学知识的理解,通过复杂网络的性质和指标对实际问题进行分析。同时也掌握了在Gephi中构建与生活实际相关的复杂网络的能力,可以通过对网络的调整,布局逐步发现实际问题,发现网络的性质。同时与生活中的网络联系起来,解决实际问题,如这次选择的全国快递站点网络;在进行鲁棒性分析时,也体会到了蓄意攻击对哪些指标影响更大,也会去思考问什么是这个指标变化更大,与度大或度小的节点的过滤的因果关系。