空间流行病演化动力学是现在网络化社会背景下从公共卫生安全与信息科学综合交叉的国际学术前沿问题之一。最近几十年间,伴随人类社会的网络化进程,现代公共卫生医疗体系得以建立和完善,努力制衡传染病的威胁；然而另一方面,这种网络化发展趋势也使得人员与物资的流动日益频繁、便捷,从而增强了流行病空间扩散的潜力。例如：2002-2003年,藉由发达的国际航空网络,非典型性肺炎(SARS)这种高致病性病毒得以从香港迅速扩散到全球三十多个国家；时隔几年,甲流感(AH1N1)又凭借发达的公共交通网络席卷世界各国,从最初墨西哥的局部疫情到全球两百多个国家暴发大流感,期间仅仅经过了三四个月。当代流行性传染病大尺度范围空间传播所体现出的新特性,根源于当今人口结构与人群移动属性等方面社会因素的改变。复合种群网络模型的提出为刻画流行病大尺度范围空间传播带来了合理的研究思路与方案。研究人员通过采用粒子网络的结构框架和反应散射(或反应通勤)的动力学机制,抓住了驱动流行病空间传播的关键因素,与现实情况存在很强的对应。本论文基于复合种群的模型框架对空间流行病演化动力学进行了诸多探索。采用实证统计、理论分析、数据驱动与计算仿真相结合的手段,研究了流行病空间传播的内秉机理与影响因素,并对流行病控制对策的效用进行了系统的分析。本博士论文主要内容如下：基于实际数据,对大尺度空间范围流行病传播过程中标度律联合涌现进行了实证研究与理论分析,揭示出标度涌现源于系统自身的结构异质性,这在以前是未被研究清楚的(前人普遍认为外界因素的扰动是起因)。通过研究传播模式,揭示出结构异质性对于刻画大型流行病的重要意义。我们将在第二章详细阐述这部分内容。基于最小复合种群模型,首次针对控制策略延缓空间入侵效果的问题构建了统一的理论框架(前人的方法只适用于分析航空管制的情况)。对比了航空管制与病患隔离这两种代表性策略对空间入侵的延缓效果,揭示出响应延时的重要影响；我们将在第三章详细阐述这部分内容。·首次系统地研究了基于危情评估反馈调控策略强度的病患隔离机制的效果(前人的研究忽视了决策的影响),通过对比均质与异质隔离下策略的作用效果,发现某些条件下异质隔离对于削减感染者数量能起到事半功倍的效果,但对空间入侵的延缓却不是最优的。值得指出的是,基于美国人口统计与航空运输流量的真实数据驱动的大型复合种群网络模型尚属国内首例。我们将在第四章详细阐述这部分内容。针对传统复合种群框架下往往假设子种群内个体均匀混合的问题,本论文基于最新的实证结果,首次在复合种群模型框架中考虑了地域相关的异质性接触模式,研究了对于空间传播阂值的影响,并将分析对象拓展到复合种群网络模型,发现接触模式的异质性能显著降低流行病空间传播的阈值。我们将在第五章详细阐述这部分内容。