一种区域产业网络构建及产业重要性评价方法与流程

本发明属于区域产业经济研究领域，特别涉及一种区域内的产业重要性评价及识别出区域内的关键产业及弱势产业的方法。

背景技术：

产业是指国民经济中提供相同或相近货物或服务的大量企业、机构的有机集合。它是区域经济这一结构复杂的有机系统发展的主体，也是区域生产力布局的重要内容。只有产业不断发展与更替才有区域产业体系的不断演化，才有产业结构的变动与提升；只有产业不断适应布局要求，才能使区域内优势要素得到合理的配置，才能取得良好的经济效益、社会效益和生态效益。随着社会主义市场经济体制在我国的进一步深化、知识经济和虚拟经济的进一步推动、产能过剩矛盾的进一步激化，以及全球经济一体化在各个层面的表现及其带来的竞争压力，在这种大背景下，深化和推动我国区域产业规划的研究具有重要意义。运用复杂网络的思想去构建并分析特定区域产业网络，能有效地解释区域产业结构演化的动力学过程及机理。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种区域产业网络构建及产业重要性评价方法，利用特定的noderank算法对特定区域内的各个产业部门的重要性进行评价，并识别出该区域内的关键产业及弱势产业。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种区域产业网络构建及产业重要性评价方法，包括如下步骤：

1)量化特定区域内产业部门间的资源流动状况，构建区域内产业部门间的资源流动矩阵；

2)基于所构建的资源流动矩阵，构建区域产业网络模型；

3)采用特定的noderank算法对区域产业网络内的所有产业部门的重要性进行评价，并根据该评价结果确定该区域内的关键产业及弱势产业。

本发明选取相应数据构建产业部门经济资源交换矩阵，然后构建产业网络模型，得到与该网络对应的邻接矩阵m，建立概率转移矩阵q以及处理过悬虚节点的概率转移矩阵q’，根据nr值计算公式得到noderank得分矩阵a(若网络中的节点数较多，则需再使用迭代法求解noderank得分矩阵a的平稳分布)，然后根据noderank得分矩阵对节点的重要性进行排序，最终识别出该网络中的关键节点及弱势节点，即对应的产业网络中的关键产业及弱势产业

本发明以2012年天津市为案例，该方法的具体步骤如下：

1)基于天津市2012年42部门投入产出表，选取该投入产出表表中的第一象限内的数据，构建2012年天津市42个产业部门的经济资源交换矩阵；

2)构建2012年天津市产业网络模型；

3)采用noderank算法对2012年天津市产业网络内的42个产业部门进行重要性评价，并识别出2012年天津市的关键产业及弱势产业。

本发明具有如下优点：

1.运用复杂网络思想可以深入分析到区域产业网络的拓扑特征，为区域产业结构的优化升级提供重要实践价值。

2.noderank算法不同于一般的研究复杂网络的算法，它能更好的应用于加权有向网络当中，非常适用于区域产业网络模型当中。

3.采用noderank算法评价网络的节点重要性，能有效地识别出区域的关键产业和弱势产业，为区域协调发展、加强区域产业规划提供重要的指导意见。

附图说明

图1为2012年天津市产业网络模型示意图；

图2为42个产业部门的编号及其名称示意；

图3为noderank算法评价网络节点重要性过程示意；

图4为2012年天津市42个产业部门的nr值示意；

图5为2012年天津市的关键产业示意；

图6为2012年天津市的弱势产业示意。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，构建2012年天津市产业网络模型，如图1所示。网络中的各节点分别对应天津市的42个产业部门，节点间的连接分别对应产业部门间的经济资源交换数据。42个产业部门的编号及其名称见图2。

然后是对我们采用的noderank算法的介绍。noderank算法是以pagerank算法(一种用于搜索引擎中网页排序的经典算法)为基础开发出来的一种用以评价网络中节点重要性的算法。即，在一个具有n个节点的加权有向网络中，假定对于节点v，其连接分别来自节点v1,v2,…,vn，w(vi,v),1≤i≤n分别为节点vi到节点v的连接边的权值，则评估节点v的noderank值nr(v)的计算公式如下

式中:σ(0<σ<1)为阻尼系数；为节点源vi的出强度sout(vi)；nr(vi)为指向节点v的节点源vi自身的noderank值。

然后，将noderank算法应用到实际的网络中去评价节点重要性。在介绍如何利用noderank算法对网络节点重要性进行评估之前，我们要先介绍以下几个专有名词的概念。

邻接矩阵m。m用来描述具有n个节点的加权有向网络的连接关系，当两个节点之间有连接时，该矩阵元素表示两个节点之间的权值(或连接强度)，否则该矩阵元素为0，即

悬虚节点。假设节点vi没有向外的连接，那么邻接矩阵m的第i行的值全为0，则节点vi称为悬虚节点。

概率转移矩阵q。将邻接矩阵m的每一行除于该行非0元素的总和，进行归一化，得到概率转移矩阵，该矩阵内的元素记录一个节点到达另一个节点的概率，即

处理过悬虚节点的概率转移矩阵q′。为了便于节点重要度计算，用向量(1/n)e^t来替换矩阵q中元素全为0的行，即

noderank矩阵a。矩阵a是根据nr值计算公式计算而来的，即

式中：σ为阻尼系数；q′^t为处理过悬虚节点的概率转移矩阵q′的转置矩阵。本文使用noderank算法去对网络节点重要性进行评价的具体流程如图3所示。

最后是利用noderank算法对2012年天津市42个产业部门进行节点重要性评价，评价结果如图4所示。各个产业部门的nr值被计算出来，通过产业部门的nr值进行排序，即可得到利用noderank算法评价的42个产业部门的节点重要性排序，若将42个产业的重要性排名前10位的产业部门定为该地区的关键产业，排名后10位的产业部门定位该地区的弱势产业，则2012年天津市的关键产业及弱势产业分别如图5和图6所示。

尽管上面结合附图和实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。