知识网络,作为把握知识发展变化特征、趋势与规律的重要途径,以及城市、区域协同创新能力提升的重要基础,从系统科学与复杂网络视角探究知识网络的构成要素、结构特征及演化动力等已取得丰硕的研究成果。然而,当前研究更多是从时间线性维度探究知识网络形成机制、演化规律与动力学,而较少地从时空（空间）维度探索知识网络的空间组织、格局和动力,特别是城市尺度下知识网络的空间结构与格局演变,以及科学知识空间扩散的过程、效应与机制。对知识流形态作用下城市间关系内在逻辑的重新解读,揭示城市间知识流动网络的空间结构、格局变化、特征内涵及创新效应,提炼出具有中国特色的城市知识空间组织理论,无疑对新时期城市创新能力提升和创新型国家建设都具有深远的理论和实践意义。鉴于此,本文基于空间知识计量学、城市地理学、计量经济学等多学科交叉的理论与方法,针对城市尺度下知识网络的时空结构、空间演化、知识网络与地理网络之间的映射关联,以及两种网络交互作用下的创新绩效影响机制等问题展开研究,尝试发现城市知识网络的空间组织和格局演变特征,建立符合这些特征规律的数学模型,寻求可以有效促进城市协同发展与知识创新的相关策略。论文工作有助于认识知识流动的空间特征,加深对城市间知识网络的结构、演化与动力机制的认识,也为知识网络和全球城市空间组织理论的再认知与再重构提供一些探索性的结果。论文的相关研究工作得到国家自然科学基金重大项目“国家安全大数据综合信息集成与分析方法”（71790612）和国家自然科学基金面上项目“科研团队动态演化规律研究”（71273196）的支持,主要工作包括以下几个方面:1、知识网络的空间结构及关键特征挖掘。针对能源节约领域分析基于不同关系构建的知识-知识网络、知识-地理网络、城市合作网络结构特征,识别不同网络中的关键知识节点、联系与社群结构、层次结构等;分析城市间技术知识的相似性,基于知识-地理耦合建立潜在城市合作关系,探究潜在与现实合作网络之间的结构耦合度与耦合类型,发现领域主要研究力量、合作潜力与竞争优势。实证分析发现知识关联、知识空间分布与城市合作关系满足不同的幂律分布特征,三种网络存在着明显的社群结构且表现出一定聚集效应。知识网络层次结构中基础层反映领域最为基础、核心的知识结构,空间分布相对比较分散,而中间层和细节层代表领域中微观知识结构,空间分布相对比较集中,是挖掘领域新兴技术的关键层次。本章研究工作关注于网络的知识关联、表现形式、内在结构与拓扑差异,是进一步探究知识网络动态演化、知识扩散的空间动力以及知识创新过程等内容的基础。2、知识-地理网络中城市知识复杂性测度及空间关联。构建全球城市技术知识的空间复杂度测度模型,基于双模网络模型对技术知识进行测度发现不同城市知识的本质差异;运用空间统计分析方法探究城市知识复杂性的空间集聚特征,揭示城市知识复杂性在全局和局部空间位置上的空间关联、依赖程度及分布格局;进一步分析知识复杂性与知识转移过程中知识粘滞的关系,构建知识粘滞动态演化模型,研究认知因素、转移动机、转移情境三个维度对知识粘滞的影响机制,提出有效降低知识粘滞和提高知识转移效率的措施与建议。实验结果表明城市知识复杂性存在着一定的空间全局和局部自相关特征,不同影响因素对知识粘滞具有不同程度的震荡作用。本章研究工作是从网络知识的复杂测度出发,探究这一特性的空间黏性及对知识转移的作用机制,为提升城市竞争优势和促进网络中的知识流动提供参考。3、知识网络的空间动态演化过程与模型。绘制不同时间维度上城市知识网络演化的地理过程,分析知识-知识网络的主题、知识-地理网络的空间布局以及城市合作网络的结构演化特征;引入超图数学理论和交叉择优连接机制,构建基于知识超网络的动态演化模型,利用连续化方法和平均场理论分析模型无标度特性演化机制和拓扑性质;探究该模型下知识扩散规律和动力机制,揭示网络结构、偏好性选择、知识增长老化、扩散途径与知识扩散的动态关系。实证结果表明能源节约领域主题多样性和城市合作强度逐渐增强,而知识空间布局变动保持稳定;具有无标度特征的合作网络能最大限度提高网络知识扩散速率,结点增长与退化对网络知识水平的影响在某时刻达到均衡;个体实现自我知识的增长-遗传继承和突发变异会对知识扩散产生不同的震荡作用。4、多层网络视角下城市创新绩效影响机制。将城市创新绩效研究嵌入在“网络”研究范式之下,借助复杂网络分析和计量经济学模型,从多层网络视角探究知识网络和合作网络共同交互作用下创新绩效影响机制。运用K-核分解方法识别不同时段整体知识网络和不同城市知识网络的核心结构,计算核心结构之间的距离以测量城市知识网络嵌入的深度与广度,基于网络节点异质性和边异质性测量不同城市的知识网络结构熵,进而考察城市知识网络的结构嵌入深度与广度、结构熵以及合作网络的城市聚集指数、影响力和空间距离对城市技术产出的影响。实验结果表明城市创新绩效是由城市合作网络以及自身的知识网络联合效应决定,且两种网络以不同机制和方式影响着城市创新绩效。本章试图利用复杂网络理论探究创新绩效提升的有效动力和机制,可为实施和提出创新决策与策略提供参考。