國際城市森林研究知識圖譜
——基于CiteSpace V共被引分析

袁軼男,劉興詔,聶曉嘉,闕晨曦,吳沙沙,蘭思仁,*

1 福建農(nóng)林大學園林學院, 福州 350002 2 國家林業(yè)局森林公園工程技術研究中心, 福州 350002

城市森林一般被定義為管理城市社區(qū)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)外的樹木和森林資源的藝術,科學和技術。1894年,城市森林的概念由美國首次提出,并在20世紀60年代經(jīng)歷了復興,作為針對城市環(huán)境中樹木生長及相關具體挑戰(zhàn)的綜合性和跨學科方法[1]。城市森林作為城市中重要的生態(tài)系統(tǒng),對于整體生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性有著重要作用,城市森林對于城市內(nèi)氣候調(diào)節(jié)、穩(wěn)定生態(tài)、締造宜居環(huán)境的重要意義引起了學者們的廣泛重視,相關方面的研究也逐步增多,成為當今的研究熱點。國際上關于城市森林的研究以北美和歐洲為代表,已經(jīng)產(chǎn)生了較為嚴謹、完善的體系化成果,相對來說,國內(nèi)關于城市森林的研究開始較為滯后。通過CiteSpace V軟件對其進行梳理、可視化,得到清晰明朗的研究圖譜,有助于理解城市森林研究進程、熱點方向。本研究的參考意義對于國內(nèi)城市森林的研究進程推進是十分必要的。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本研究采用CiteSpace V 軟件對該領域的文獻研究進行量化與可視化分析。CiteSpace軟件的開發(fā)者為國際著名信息可視化專家陳超美教授?；谝姆治隼碚?這款信息可視化軟件的突出優(yōu)勢在于：(1)基于知識領域龐大復雜的文獻數(shù)據(jù),以一種多元動態(tài)的可視化語言將該研究領域的演進歷程具象化為可視的知識圖譜；(2)將標識圖譜上的引文節(jié)點文獻和共引聚類所體現(xiàn)的研究前沿自動標識出來[2]。CiteSpace軟件的共被引分析功能是其核心功能,有著強大的具象、總結能力,是本研究的所用到的主要方法。

國際研究數(shù)據(jù)來源于美國Thomson Reuters 公司W(wǎng)eb of Science(以下簡稱WOS)平臺的WOS核心合集數(shù)據(jù)庫。通過多次檢索對比,并向相關專家進行咨詢,最終確定使用數(shù)據(jù)檢索策略是：主題=“urban forest”,文獻類型= Article or Reference,時間跨度為1986—2018,檢索得到9650條數(shù)據(jù)。國內(nèi)研究數(shù)據(jù)來源為CNKI網(wǎng)站,分別采用了主題詞=“城市森林”和主題詞=“城市森林”并關鍵詞=“城市森林”的檢索策略,由于前者數(shù)據(jù)過于冗雜,分析結果過于宏觀,無法實際體現(xiàn)國內(nèi)城市森林研究的發(fā)展歷程、研究熱點等問題,最終確定檢索策略為：主題詞=“城市森林”并關鍵詞=“城市森林”,時間跨度為1986—2018,檢索得到數(shù)據(jù)1854條。

2 數(shù)據(jù)分析

通過對文獻初步分析處理,結果表明,在WOS核心數(shù)據(jù)庫中,美國在該方面發(fā)文量最多,其次為中國、巴西、加拿大、德國、澳大利亞等國。相對來說,中國在城市森林方面的研究起步較晚,但國家近年來對于生態(tài)文明建設的重視度愈加高漲,城市森林作為城市綠色基礎設施的重要組成部分逐漸成為研究的重點,因此中國在此領域的研究后來居上,在國際核心期刊上發(fā)表了大量重要的成果。根據(jù)數(shù)據(jù)初步分析可以看出,在WOS核心數(shù)據(jù)庫中,2001—2002年左右始現(xiàn)城市森林方面的研究,十余年間,每年發(fā)表的論文數(shù)和每年的引文數(shù)呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢,見圖1。國內(nèi)CNKI數(shù)據(jù)庫中,城市森林方面的研究成果從1997年開始出現(xiàn),此后發(fā)文量逐漸增加,在2007年左右達到頂峰,此后至今呈現(xiàn)下降趨勢,見圖2。

3 國際“Urban Forest”研究共被引分析

通過CiteSpaceV軟件對WOS核心數(shù)據(jù)庫9650條文獻信息進行共被引分析,得到城市森林研究文獻的聚類視圖、時間視圖,將城市森林國外文獻包含的信息可視化,提煉并直觀反映出發(fā)展歷程、學術前沿等信息。

3.1 城市森林研究聚類視圖分析

CiteSpace共被引分析生成聚類視圖圖3,聚類視圖中,節(jié)點表示分析對象,出現(xiàn)頻次越多,節(jié)點越大；節(jié)點之間的連線表示共現(xiàn)/共引關系,連線的粗細表示共現(xiàn)/共引的強度。從文獻研究的共被引網(wǎng)絡可以看出國外“urban forest”領域的共被引網(wǎng)絡呈現(xiàn)出清晰的知識群組劃分,圍繞關鍵節(jié)點形成15大聚類,通過對15個聚類內(nèi)標志性文獻的通讀,發(fā)現(xiàn)聚類#5 Random forest/隨機森林算法,是機器學上的一個術語,意為包含多個決策樹的分類器[3],由于語義識別不明的問題出現(xiàn)在聚類視圖中,并非本研究所探討的內(nèi)容,故將其從本文的分析討論中剔除。

圖1 國際研究發(fā)文量Fig.1 International research volume

圖2 國內(nèi)研究發(fā)文量Fig.2 Chinese research volume

圖3 國際Urban Forest研究聚類視圖Fig.3 Clustering view of international study in Urban Forest

其余的14個聚類可表示當前該領域最具代表性的14個研究方向,通過CiteSpace V的Cluster Explor功能結合對各聚類代表性文獻、高頻次代表詞的初步分析,得到表1中的信息。其中聚類大小代表聚類中所含的文獻數(shù)量,如聚類#0的聚類大小為69,表示該聚類中包含了69條文獻信息；同質(zhì)性為衡量整個聚類成員同質(zhì)性指標,該數(shù)值越大,則代表該聚類成員的相似性越高,如聚類#9中的同質(zhì)性為0.969,為14個聚類種同質(zhì)性最大的聚類,該聚類中文獻信息相似性最高,具有較高的統(tǒng)一性；平均年份能夠用來判斷聚類中引用文獻的遠近,年份距今近的文章為當前的研究前沿,初步分析可知,聚類#1行道樹、#2覓食、#8地中海地區(qū)、#10生態(tài)服務、#13心率幾個聚類的平均年份分別為2012、2013、2012、2012和2011年,較為靠前,為近幾年較為熱點研究方向。

表1 聚類信息表

通過對各個聚類種代表性句子的提取,結合對每個聚類種代表性文獻的通讀分析,可以明確每個聚類所代表的含義,有助于理解整個研究進程中所出現(xiàn)的重要節(jié)點信息,見表2。

表2 各聚類代表性研究

在共被引分析中,CiteSpace軟件的高被引文獻和高突現(xiàn)文獻提取是兩項重要的功能,最高被引文獻代表了該領域在國際核心期刊中被引用最多的文獻,及在該領域起到奠基作用的文獻,通過表3可以看出,最高被引的10篇文獻中,4篇文獻來自聚類#0 Fragmentation/破碎化。

表4所類舉出的高突現(xiàn)性論文是指那些被引頻次在時間維度上出現(xiàn)突增的論文,意味著這些節(jié)點在相應的時間區(qū)間里受到了格外的關注,一定程度上代表了該學科在相應時間區(qū)間的研究前沿和熱點問題。10篇最高突現(xiàn)文獻中,5篇來自聚類#0 Fragmentation/破碎化。聚類#0 Fragmentation/破碎化在城市森林研究的奠基基礎文獻和最熱點文獻中都占比最高,可見Fragmentation/破碎化在國外“urban forest”研究中的重要地位；其次為聚類#6 Wildland-urban interface/郊野-城市交界,在高被引和高突現(xiàn)文獻中各占2篇；#1 Street trees/行道樹、#2 Foraging/覓食聚類也反復出現(xiàn),一定程度上代表了城市森林研究領域的重點關注方向。

表3 高被引文獻信息表

表4 高突現(xiàn)值文獻信息表

3.2 城市森林研究時間線視圖分析

時間線視圖側重于表達聚類之間的關系和某個聚類里文獻的歷史跨度,是將同一聚類排布在同一水平線附近,可以直接高效的展示聚類之間的關系,即聚類之間的相互聯(lián)系和相互影響,都會在時間線視圖上直接的表現(xiàn)出來?？偟膩碚f,時間線視圖分析是對研究歷程興衰過往、現(xiàn)有熱點的最直觀表現(xiàn)。通過對時間線視圖圖4的直觀解讀分析,可以得到以下信息：(1)整體看來,2004—2014年這10年間為國外城市森林研究的繁榮期,該時間段產(chǎn)生了數(shù)量最多、影響力最高的研究文獻。2014年往后至今,國外城市森林的研究整體熱度下降；(2)歷史上產(chǎn)生過較大影響而現(xiàn)今逐漸趨冷、關注度降低的研究有#0 Fragmentation/破碎化、#3 Water quality/水質(zhì)、#6 Wildland-urban inter-face/郊野-城市交界處、#7 Outdoor recreation/戶外休閑。關于#0 Fragmentation/破碎化的研究起始于1995年,在2002年,該方向的研究達到第一個小高潮,較多高影響力的文獻在此時出現(xiàn),2005—2008年左右達到最高潮,更多更高影響力的文獻出現(xiàn),2010年以后該方向的研究在漸漸消失。#3 Water quality/水質(zhì)的研究始于1995年,分別于2001年、2004年左右產(chǎn)生影響力較高的文章,這一方向的研究在2008年以后逐漸趨冷；#6 Wildland-urban interface/郊野-城市交界處的研究始于2000年,在2004—2007年左右產(chǎn)生了較多的高被引文獻,在2010年以后該領域文章逐漸減少,關注度降低；#7 Outdoor recreation/戶外休閑的研究始于1997年,在2006年左右最高被引文獻被發(fā)表,2009年之后該方向研究熱度降低。(3)研究起步較晚,近幾年來關注度影響力仍然較高的聚類有#1 Street trees/行道樹、#2 Foraging/覓食、#4 Carbon storage/碳儲量、#8 Mediterranean region/地中海地區(qū)、#10 Ecosystem service/生態(tài)服務、#13 Heart rate/心率。(4)#9 Carabidae/步行蟲科、#11 Modeling/模型、#12 Landscape modeling/風景園林模型、#14 Birdsong/鳥叫聲方面的相關研究則一直影響力較低。

圖4 國際Urban Forest研究共被引時間線視圖Fig.4 Timeline view of international study in Urban Forest

圖5 國內(nèi)城市森林研究聚類視圖Fig.5 Clustering view of study in Urban Forest in China

4 國際“Urban Forest”研究的學術前沿提取

研究前沿是科學研究中最先進、最近、最有發(fā)展?jié)摿Φ难芯恐黝}或研究領域,通常由一系列的施引文獻組成[17]。根據(jù)共被引分析得到的聚類視圖和時間視圖,選取部分節(jié)點數(shù)較大或形成時間距今較近的8個重要聚類,深入剖析聚類中的重要施引文獻。結果表明,前沿文獻可拓展為以下幾個研究分支,分別從城市森林本身及其對于人類和整體生態(tài)環(huán)境的作用幾個層次上體現(xiàn)：(1)城市森林本體層面(包括了街道樹木以及公園、城郊中的大面積城市森林),城市森林的健康狀態(tài)、森林結構及其與森林中動植物的互相作用[18]；(2)城市森林對于人類層面的直接影響,主要體現(xiàn)在生態(tài)服務功能,其中生態(tài)功能包括減輕污染、降低生態(tài)系統(tǒng)災害、提升空氣質(zhì)量和二氧化碳封存、改善當?shù)貧夂蚝凸箔h(huán)境健康等的功能[19,20]。服務功能包括滿足城市居民戶外休閑游憩活動需求以及心理健康療養(yǎng)的服務功能[21],同時這種正向的影響可以通過心率變異性(HRV),血壓和脈搏率等生理指標進行量化衡量,從而更好的發(fā)揮其功能[22]；(3)城市森林對于整體生態(tài)環(huán)境層面的影響,包括其對于城市生物多樣性以及城市生態(tài)系統(tǒng)完整性的重要作用[23]。在生態(tài)學和環(huán)境科學作為理論支撐基礎上,城市森林建設對于整體生態(tài)環(huán)境中的水土流失、酸雨、森林病蟲害等問題的解決對于經(jīng)濟、自然、社會可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義[24]。

5 國內(nèi)外城市森林研究對比分析

通過CiteSpaceV軟件對CNKI論文庫1854條文獻信息進行整理轉化,再進行共被引分析,得到城市森林研究文獻的聚類視圖,如圖5,可視化結果共有13個聚類,其聚類信息見表5。該13個聚類是通過對CNKI數(shù)據(jù)庫城市森林研究文獻關鍵詞共被引分析得到的結果,代表了國內(nèi)城市森林研究的代表性方向,其中聚類#0深圳、#1森林城市、#4景觀格局、#5樹種選擇的平均年份較為靠前,且聚類內(nèi)文獻信息較為豐富,是近年來較為熱點的研究內(nèi)容。

相較于國際城市森林的研究,國內(nèi)的研究中重點共現(xiàn)了幾個城市為代表的關鍵詞,并且多出了景觀格局這一維度,表明國內(nèi)城市森林的研究多以一個城市的城市森林為研究主體,且以景觀格局、生態(tài)建設和森林城市建設為切入點去進行研究,可見國內(nèi)外關于城市森林的研究切入角度有著很大的不同[25]。總的來說,國際上關于城市森林的研究更加多維度和全面,而國內(nèi)的研究在生物、人體感受、生態(tài)系統(tǒng)等領域相對欠缺。

6 討論

(1)國際上關于城市森林的研究,在WOS核心合集中以2002年為起點,研究趨勢一直處于上升的狀態(tài),其中2004—2014年間為研究發(fā)展的高潮期。就發(fā)文量來而言,以美國為首,中國雖然起步相對較晚,但后來居上處于第二的位置。

(2)國際上關于“城市森林/urban forest”最為核心的研究為Fragmentation/破碎化、Wildland-urban interface/郊野-城市交界處的相關研究,同時Water quality/水質(zhì)、Outdoor recreation/戶外休閑的研究也處于較為核心的位置,以上四個方向中最具代表性的關于森林破碎化現(xiàn)象、環(huán)境污染問題、以及野外火災問題的研究代表了國際上城市森林研究歷程起到奠基作用且最為熱點的位置,目前已經(jīng)形成了較為完整的研究體系,對國內(nèi)城市森林研究的進行起到了示范性的作用。當前較為熱點的研究在Street trees/行道樹、Foraging/覓食、Carbon storage/碳儲量、Ecosystem service/生態(tài)服務五個聚類方面體現(xiàn),并主要體現(xiàn)在城市森林本體健康狀態(tài)、城市森林對于人類影響、城市森林對于整體生態(tài)環(huán)境影響三個層次上。這在一定程度上為國內(nèi)城市森林的研究方向提供了參考,目前,國內(nèi)關于城市森林的研究在“城市森林本體健康狀態(tài)”和“城市森林對于整體生態(tài)環(huán)境影響”兩個層面多有涉及,而“城市森林對人類的影響”與“人與城市森林、自然的關系”這一層面較少涉及,這一層面研究的缺失對于國內(nèi)城市森林建設發(fā)展有著極其重要的影響,是未來各學者專家需要重點考慮的方向,同時也是從事景觀設計、城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市林業(yè)的工作者們對于人與自然環(huán)境關系再思考的契機。

表5 聚類信息表

(3) 總體來說,國內(nèi)外對于“城市森林/urban forest”的研究維度有所差別,國際上的研究更偏向于城市人居環(huán)境和整體生態(tài)環(huán)境的層面,而國內(nèi)的研究更偏向于某個城市的景觀格局層面,同時國際研究相較于國內(nèi)更加豐滿、多維度。兩者區(qū)別的原因在于兩點,第一,與我國政府對于“國家森林城市”建設努力推動密不可分,2004年起,全國綠化委員會、國家林業(yè)局啟動了“國家森林城市”評定程序,并制定了《“國家森林城市”評價指標》和《“國家森林城市”申報辦法》,體現(xiàn)了國家、政府、公眾對于生態(tài)問題的重視以及對于人與人居環(huán)境關系的理解?，F(xiàn)階段國內(nèi)關于城市森林的研究是基于此國情進行,各研究者對于城市森林的思考維度也多受到“國家森林城市”建設的影響。第二,就科技、經(jīng)濟、生態(tài)發(fā)展整體進程而言,國外尤其是一些發(fā)達國家比我國更早關注人與自然環(huán)境之間的關系,更早的開始對人位于生態(tài)環(huán)境中的位置開始思考,從而產(chǎn)生了更多的研究維度。

(4)我國正處于生態(tài)文明建設的關鍵時期,“綠水青山就是金山銀山”這一生態(tài)環(huán)境生產(chǎn)力理論在社會發(fā)展中愈加得到了印證。城市森林作為城市中重要的綠色基礎設施,對其的研究涵蓋了生態(tài)學、植物學、風景園林、環(huán)境科學、林業(yè)等多個學科,城市森林建設的研究需要多個學科的交互滲透,同時也為這些學科的發(fā)展提供了新的視角。城市森林建設過程中所產(chǎn)生的問題是生態(tài)環(huán)境破壞、生態(tài)建設與經(jīng)濟建設未能兼顧、人類社會發(fā)展與自然環(huán)境沖突的集中體現(xiàn),因此,從更高的維度去思考城市森林這一重要綠色基礎設施的建設是十分必要的。