基于文獻計量學(xué)的水旱災(zāi)害防治領(lǐng)域前沿?zé)狳c分析

翟麗妮，馬麗梅，關(guān)洪林，林沛榕，趙一方

(1．湖北省水利水電科學(xué)研究院，武漢 430070；2．湖北省水利水電科技情報中心，武漢 430070；3．《中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》電子雜志社有限公司，北京 100193)

0 引 言

縱觀人類社會的發(fā)展，自人類誕生以來，就一直伴隨著對水旱災(zāi)害的躲避、治理和防御，隨著人類經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人與水爭地、人與生態(tài)系統(tǒng)爭水的矛盾明顯激化。一方面是氣候變化導(dǎo)致極端天氣事件頻發(fā)；另一方面是高影響開發(fā)的人類活動，導(dǎo)致社會面對水旱災(zāi)害的脆弱性日漸凸顯。當(dāng)前，全球已進入了一個水旱災(zāi)害頻發(fā)并重的階段，不僅水災(zāi)的影響居高不下，旱災(zāi)的影響也節(jié)節(jié)攀升，水旱頻發(fā)、旱澇急轉(zhuǎn)等現(xiàn)象已經(jīng)引起了世界各國的高度重視。盡管人類修建了規(guī)模龐大的防洪抗旱工程體系，然而，即使在美、日等發(fā)達國家，水旱災(zāi)害損失的絕對值依然呈現(xiàn)上升趨勢，水旱災(zāi)害的防治是一個常治常新的永恒課題。為了更全面地了解國內(nèi)外水旱災(zāi)害防治的研究現(xiàn)狀、熱點和前沿，本研究運用文獻計量學(xué)，在CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫中對近五年的文獻進行檢索與分析，初步揭示了該領(lǐng)域的研究熱點和前沿。

文獻計量學(xué)是以各類文獻數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、文獻學(xué)等方法來定量描述、評價和預(yù)測學(xué)科研究熱點與前沿的新興學(xué)科，已受到地球科學(xué)、土壤科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的高度關(guān)注[1-4]。宋國香等利用文獻計量學(xué)對水體修復(fù)技術(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)我國水體修復(fù)技術(shù)SCI發(fā)文量較高，但研究層次和論文質(zhì)量還有待提升[5]。陳華等利用文獻計量學(xué)開展生態(tài)水文學(xué)、環(huán)境治理、三峽庫區(qū)水環(huán)境等方面研究熱點及發(fā)展趨勢的研究[6-8]。目前，文獻計量學(xué)已成為學(xué)科研究熱點及其發(fā)展趨勢分析的常用方法，但面對科技信息增長的爆發(fā)性和復(fù)雜性，如何全面、準(zhǔn)確地獲取信息和有效、快捷的挖掘信息，兼顧研究的深度和廣度是文獻計量學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn)。本研究通過水利學(xué)與情報學(xué)的深度融合、關(guān)鍵性指標(biāo)國內(nèi)外的比較分析和可視化圖譜的輔助分析，以期對該領(lǐng)域前沿?zé)狳c實現(xiàn)全面性和精細化的挖掘。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及獲取

本研究在對水旱災(zāi)害防治領(lǐng)域的研究內(nèi)容、機構(gòu)和學(xué)者進行文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上，對該領(lǐng)域檢索方向和詞組的設(shè)置充分咨詢了業(yè)內(nèi)專家的意見，最終確定了本研究的五大檢索領(lǐng)域(防洪、治澇、抗旱、水資源、模型方法)和26個檢索方向(河道治理、極端洪水、節(jié)水灌溉技術(shù)、抗旱減災(zāi)措施、水文模型、作物生長模型、水資源配置、水資源承載能力、城市內(nèi)澇、澇災(zāi)形成機制等)，詳見表1。采用布爾邏輯算符、臨近算符、通配符等確定關(guān)鍵詞的檢索式，使用python爬蟲技術(shù)，在CNKI和WOS庫中獲取相關(guān)文獻數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法和工具

本研究首先通過發(fā)文量和篇均被引頻次兩個宏觀統(tǒng)計指標(biāo)，定量分析國內(nèi)外的高產(chǎn)出方向和高影響力方向，窺探學(xué)科發(fā)展動態(tài)和趨勢；其次借助Citespace可視化圖譜軟件對高頻關(guān)鍵詞的詞頻、共詞和聚類等微觀特征進行分析，獲取該領(lǐng)域前沿?zé)狳c的粗線條；最后通過業(yè)內(nèi)專家對Citespace底層數(shù)據(jù)的解讀，實現(xiàn)對該領(lǐng)域前沿?zé)狳c的精細化挖掘。

科學(xué)知識圖譜在文獻計量分析中的應(yīng)用彌補了傳統(tǒng)操作方式在全面性、客觀性等方面的不足。本研究在綜合分析Cite Space、Hist Cite、VOSviewer、Ucinet等目前常用的圖譜分析軟件優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，選擇Cite Space進行輔助分析。一是因為Cite Space能夠滿足本研究分析CNKI 和WOS兩大數(shù)據(jù)庫的需要；二是與其他軟件相比，Cite Space具有圖譜比較直觀，可視化效果好，易于用戶對圖譜進行后期解讀等優(yōu)勢。

表1 水旱災(zāi)害防治領(lǐng)域主要研究方向

2 五大領(lǐng)域的產(chǎn)出和影響力分析

本研究以發(fā)文量和篇均被引頻次作為學(xué)術(shù)產(chǎn)出和影響力大小的評判指標(biāo)。表2給出了五大檢索領(lǐng)域的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，圖1展示了各方向總發(fā)文量和篇均被引量的分布情況。可見，在國內(nèi)外的數(shù)據(jù)庫中，“模型方法”的發(fā)文量和篇均被引量都是最高的。可以認為，該領(lǐng)域?qū)W術(shù)產(chǎn)出量最多且學(xué)術(shù)影響力最高的方向是“模型方法”。

表2 國內(nèi)外水旱災(zāi)害防治近五年整體發(fā)展概況指標(biāo)統(tǒng)計表

圖1 近五年水旱災(zāi)害防治五大領(lǐng)域的總發(fā)文量及篇均被引量分布圖

3 各子方向的產(chǎn)出和影響力分析

3.1 防洪領(lǐng)域

本研究將防洪細分為：河道治理、防洪調(diào)度等6個子方向，各方向近五年的總發(fā)文量和篇均被引量分布情況見圖2。從中可見，國內(nèi)防洪領(lǐng)域的產(chǎn)出優(yōu)勢往往滯后于影響力優(yōu)勢，其中，產(chǎn)出最多的方向是“河道治理”和“防洪調(diào)度”，學(xué)術(shù)影響力最高的方向卻是目前產(chǎn)出并不算多的“極端洪水”和“洪水風(fēng)險”。而國際防洪領(lǐng)域的產(chǎn)出優(yōu)勢與影響力優(yōu)勢呈現(xiàn)正相關(guān)態(tài)勢，其中，產(chǎn)出和影響力均最高的兩個方向是“洪水風(fēng)險”和“極端洪水”。

圖2 近五年防洪領(lǐng)域的總發(fā)文量及篇均被引量分布圖

3.2 治澇領(lǐng)域

本研究將治澇細分為：城市內(nèi)澇、農(nóng)田排水等5個子方向，各方向近五年的總發(fā)文量和篇均被引量分布情況見圖3。從中可見，國內(nèi)治澇領(lǐng)域產(chǎn)出最多的方向是“城市內(nèi)澇”，學(xué)術(shù)影響力最高的卻是產(chǎn)出最少的“澇災(zāi)形成機制”。而國際治澇領(lǐng)域的產(chǎn)出與影響力呈現(xiàn)正相關(guān)的態(tài)勢，其中，產(chǎn)出和影響力均最高的兩個方向是“農(nóng)田排水”和“調(diào)蓄演算”。

圖3 近五年治澇領(lǐng)域的總發(fā)文量及篇均被引量分布圖

3.3 抗旱領(lǐng)域

本研究將抗旱細分為：節(jié)水灌溉技術(shù)、節(jié)水等6個子方向，各方向近五年的總發(fā)文量和篇均被引量分布情況見圖4。從中可見，國內(nèi)抗旱領(lǐng)域產(chǎn)出最多的是“節(jié)水灌溉技術(shù)”，學(xué)術(shù)影響力最高的卻是產(chǎn)出相對較少的“干旱形成機理”。而國際抗旱領(lǐng)域的產(chǎn)出與影響力呈現(xiàn)正相關(guān)的態(tài)勢，其中，產(chǎn)出和影響力均最高的兩個方向是“極端干旱”和“抗旱減災(zāi)措施”。

圖4 近五年抗旱領(lǐng)域的總發(fā)文量及篇均被引量分布圖

3.4 水資源領(lǐng)域

本研究將水資源細分為：水資源配置、水資源利用等4個子方向，各方向近五年的總發(fā)文量和篇均被引量分布情況見圖5。從中可見，國內(nèi)水資源方面產(chǎn)出與影響力大體呈現(xiàn)負相關(guān)的態(tài)勢，產(chǎn)出最高的是“水資源配置”，學(xué)術(shù)影響力最高的是“水資源承載能力”。而國際水資源領(lǐng)域產(chǎn)出最多的也是“水資源配置”，學(xué)術(shù)影響力最高是“水優(yōu)化調(diào)度”。

圖5 近五年水資源領(lǐng)域的總發(fā)文量及篇均被引量分布圖

3.5 模型方法領(lǐng)域

本研究將模型方法細分為：水文模型、水動力模型等5個子方向，各方向近五年的總發(fā)文量和篇均被引量分布情況見圖6。從中可見，國內(nèi)模型方法的產(chǎn)出與影響力大體呈現(xiàn)負相關(guān)的態(tài)勢，其中，產(chǎn)出最多的是“水文模型”，學(xué)術(shù)影響力最高是“作物生長模型”。而國際模型方法的產(chǎn)出與影響力大體呈現(xiàn)正相關(guān)的態(tài)勢，其中，產(chǎn)出和影響力均最高的方向為“水文模型”。

4 五大領(lǐng)域的前沿?zé)狳c分析

本研究利用CiteSpace軟件，對CNKI庫和WOS庫近五年來關(guān)于水旱災(zāi)害防治論文題錄中所給出的關(guān)鍵詞進行可視化圖譜分析，綜合分析詞頻、共詞和聚類等特征。以模型方法為例，WOS庫的分析成果見圖7。圖中連線代表關(guān)鍵詞的共現(xiàn)情況，不同顏色代表不同聚類的共詞情況，連線越粗表明共現(xiàn)頻次越大；色環(huán)的大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，節(jié)點標(biāo)簽的大小代表關(guān)鍵詞的中心度。中心度是根據(jù)文章的互引關(guān)系，結(jié)合關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次以及共現(xiàn)情況得到的影響力指標(biāo)，中心度高的關(guān)鍵詞在一定程度上反映了該領(lǐng)域的前沿?zé)狳c，如圖7所示，模型方法國際的前沿?zé)狳c是“氣候變化”。其他五大領(lǐng)域國內(nèi)外的前沿?zé)狳c詳見表3。

圖7 國外(WOS庫)模型方法領(lǐng)域關(guān)鍵詞可視化圖譜分析

5 結(jié) 語

本研究利用文獻計量學(xué)定量分析了近五年國內(nèi)外水旱災(zāi)害防治領(lǐng)域的發(fā)文量、被引量和高頻關(guān)鍵詞。通過分析近五年的總發(fā)文量和篇均被引量識別了各方向的產(chǎn)出熱點和關(guān)注熱點，結(jié)果表明，國內(nèi)的產(chǎn)出優(yōu)勢往往滯后于影響力優(yōu)勢，而國際的產(chǎn)出與影響力大體呈現(xiàn)正相關(guān)的態(tài)勢。國內(nèi)目前的高影響力方向因關(guān)注度較高，很有潛力成為未來的高產(chǎn)出方向，例如，極端洪水、澇災(zāi)形成機制、干旱形成機理、水資源承載能力和作物生長模型等。

在借助Citespace可視化圖譜軟件對高頻關(guān)鍵詞的詞頻、共詞和聚類等特征進行全面分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)內(nèi)專家對底層數(shù)據(jù)的解讀，本研究實現(xiàn)了對各領(lǐng)域前沿?zé)狳c的精細化挖掘。

表3 五大領(lǐng)域的前沿?zé)狳c分析成果

續(xù)表3 五大領(lǐng)域的前沿?zé)狳c分析成果

結(jié)果表明，國內(nèi)前沿?zé)狳c主要集中于洪水預(yù)報和城市內(nèi)澇防治；國際前沿?zé)狳c主要集中于遙感技術(shù)在水旱災(zāi)害防治中的應(yīng)用以及農(nóng)田排水的水污染問題。國內(nèi)外前沿?zé)狳c的差異一方面是由于國際在某些方面的研究領(lǐng)先于國內(nèi)，當(dāng)前的熱點可能成為國內(nèi)未來一段時間的發(fā)展方向，如洪水風(fēng)險分析、氣候變化、遙感監(jiān)測等；另一方面是由于國內(nèi)外面臨的主要水問題不同，例如，國內(nèi)治澇更多關(guān)注海綿城市，而國際治澇則更多關(guān)注農(nóng)田排水的水污染問題。