交通运输网络是人类社会创造的三大网络之一,它为现代人类文明的发展奠定了重要基础。交通运输地理学是研究交通运输地域组织及其发展规律的地理科学,其核心是研究交通运输网络的空间分布、结构组合与地域类型及其演变规律,作为上述形成依据的运输联系的产生和变化规律及其经济地理基础,以及交通运输在地域生产综合体形成与发展过程中的地位与作用等。因而,交通运输网络是交通地理学研究的重要主题。　　 作为地理系统之一的交通运输系统,其发展受到自然、社会、经济等的影响,是一个远离平衡态的开放系统,各子系统通过非线性作用达到相互协同,在宏观上不断形成时间、空间和功能上的有序结构。复杂性研究聚焦于“有序结构”的组织模式及动力学规律,交通运输网络的复杂性研究试图从本质上认识这一客观规律,以期为交通运输网络的发展提供决策依据。基于地理学空间组织理论的“结构-过程-机理”框架,本论文对交通运输网络的复杂性进行系统剖析,主要完成了以下几项工作。　　 一、系统梳理了交通运输网络复杂性的研究体系。基于对交通、地理、社会、物理等多学科文献资料的综合分析,系统梳理了交通运输网络研究的历史脉络、主题及方法体系。　　 二、交通运输网络分类及建模。交通运输网络属于地理(空间)网络的范畴。从功能结构一致性的视角出发,将交通运输系统的基本网络结构抽象为需求网络、组织网络、径路网络和设施网络四大类,并提出相应的网络建模方法。基于铁路、航空、公交、地铁等网络数据,结合图论和复杂网络方法对各类网络的结构进行了比较分析,其结果也验证了分类的科学性。　　 三、交通运输网络功能结构分析。(1)以中国航空网络为研究对象,基于网络中心性方法探讨了机场体系的等级结构特征。中国航空网络已初步形成了较为明显的等级结构系统,形成以“京沪穗”为核心的稳定“鼎”型系统,空间格局呈现显著的“鞍”型结构。(2)以城际铁路运输联系为研究对象,基于首位度方法对其地域功能结构进行了分析。铁路城际货流形成明显的地域关联体系,其结构具有较强的稳定性;据此从区域组织功能一体化视角确立了7大区域铁路运输企业的边界,为铁路体制改革提供科学的决策方案。　　 四、交通运输网络演化过程分析。(1)基于运营组织管理权对近代东北铁路网的空间拓展进行系统分析,提出了东北铁路网独特的四阶段“竞争-殖民”模式。(2)基于图论和复杂网络方法对新中国民用航空网络的拓扑结构进行了系统剖析,总结了网络演化的六阶段模型:分散发展、网络连通、回路联系、核心架构、结构复合及有机疏散阶段。(3)基于经济地理学与区域经济学提出了四阶段的高速公路网演化假设模式:双核起步开拓、核心边缘拓展、干线通道构筑及网络一体化阶段,该模型较好地刻画了中国高速公路网的时空演化规律。　　 五、交通运输网络建构机理分析。基于图论与复杂网络的理论和实证检验,网络增长和择优连接是驱动中国航空网络演化的两个基本机理。中国航空网络增长具有较大的波动性,机场规模整体呈现线性增长特征,而航线则呈指数增长趋势。早期中国航空网络发展的择优连接受到显著的地理空间制约,非经济因子具有较强驱动影响。其后,基于空间相互作用模型的检验表明,经济因子是择优连接的重要驱动力,但行政、旅游、社会等因子对中国航空网络的演化仍具有较大的驱动作用。