智慧城市概念的提出为城市的建设和发展带来了新的思路,也为城市基础设施建设提出了新的要求,如何建设安全、稳定、高效的智慧城市公共交通体系成为了智慧城市建设中的重要课题。在智慧城市环境下,随着物联网、云计算和大数据技术的应用,全面透彻的城市感知带来了大量的、实时的数据,越来越多的要素之间产生了更多的联系,这为科研工作提供了新的视角。而在公共交通网络领域,大量研究侧重于独立的、静态的子网络研究,如公共汽车网络或地铁网络,对于公共汽车网络和地铁网络的动态演化特征、模型,它们又是如何关联、如何协作共同组成城市公共交通网络及其鲁棒性的研究还相对缺乏,这一现状为智慧城市公共交通网络的研究提供了新的方向。本文以复杂网络理论为基础,在智慧城市视角下对城市公共交通网络及其子网络的动态演化过程、网络模型及其鲁棒性进行了实证与仿真研究。首先对国内外十八个城市(包含国内住建部公布的智慧城市试点城市和我国港澳台及国外已开展智慧城市建设的城市)的公共汽车网络和地铁网络的演化过程及网络模型进行了实证分析,提出了适应度模型对网络度分布的动态特征进行描述,实证分析结果表明该模型能够有效地描述和解释公共汽车网络的动态特征;本文还提出了基于社团结构的网络模型对地铁网络的构建过程及其社团性质进行描述,实证分析结果表明该模型能够有效地描述和解释地铁网络的构建过程及网络特征。然后对智慧城市公共汽车网络与地铁网络之间的相关性进行实证研究,结果表明公共汽车网络与城市地铁网络的节点之间具有互补特性。最后,我们在相互依存网络理论的基础上,提出了描述公共交通(整体)网络的相互补充网络模型,该模型将公共汽车网络和地铁网络进行关联组合形成整体网络,并且在考虑平行边和团簇结构变化的基础上,对相互补充网络的鲁棒性进行了仿真研究,结果表明相互补充网络可以显著地提高网络的鲁棒性。这些结论对构建智慧城市公共交通网络的构建提供了理论依据,对智慧城市公共交通的运营管理工作提供了模型支撑。本文的理论与实证研究成果丰富并完善了智慧城市、复杂网络理论和统计物理相关理论。在多视角下研究大型复杂网络系统,对于复杂网络理论的发展提供了一种新的思路,对智慧城市公共交通网络规划、建设和运营有一定的指导意义。