基于文獻計量的國際地面沉降、地面塌陷研究態勢分析①

摘 要：隨著經濟的發展，人類工程經濟活動日趨頻繁，隨之帶來的地質災害現象也日趨嚴重。地面沉降、地面塌陷已成為國內外城市面臨的主要地質災害之一。科技文獻能夠反映科學研究的發展動態，本文利用Thomson Data Analyzer（TDA）分析軟件對SCIE文獻數據庫中收錄的地面沉降、地面塌陷研究論文進行了數據挖掘和分析，結果表明合成孔徑雷達干涉測量、地下水、全球定位系統、開采沉陷、監測、數值模型、地質構造等是該領域的主要研究主題。

關鍵詞：文獻計量 地面沉降 地面塌陷 TDA

中圖分類號：G35；G27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0247-03

地面沉降是在自然和人為因素作用下，由于地殼表層土體壓縮而導致區域性地面標高降低的一種環境地質現象，是一種不可補償的永久性環境和資源損失，是地質環境系統破壞所導致的惡果。地面沉降具有成生緩慢、持續時間長、影響范圍廣、成因機制復雜和防治難度大等特點，是一種對資源利用、環境保護、經濟發展、城市建設和人民生活構成嚴重威脅的地質災害[1～2]。

據不完全統計，截至2011年12月，中國已有50余個城市出現地面沉降[3]。中國長江、黃河和珠江三角洲、松遼平原和環渤海地區及東南沿海平原的大多數城市，地面沉降正繼續在大面積發生和發展之中，地面沉降范圍和危害也在不斷增加。因此，有必要對國內外地面沉降和地面塌陷的研究現狀進行分析。本文擬對地面沉降、地面塌陷、地裂縫相關研究的總體研究形勢、研究力量分布、研究方向和研究主題等進行簡要分析，以期為我國在該領域的研究和決策提供有益參考。

1 數據來源與分析工具

在SCIE文獻數據庫中以land subsidence or ground* subsidence or surface subsidence or earth* subsidence or ground settlement* or ground collaps* or land collaps* or surface collaps* or ground fissure為主題詞進行檢索，并結合學科分類排除非相關文獻，共獲得6928篇記錄。分析工具為美國Thomson公司開發的Thomson Data Analyzer（TDA）分析軟件。

2 分析結果

2.1 研究論文總量分布

圖1是全球地面沉降、地面塌陷研究的論文總量分布情況，從圖1中可以看出，該領域研究始于上世紀初，最早的一篇文獻為Molengraaff GAF所著的《The subsidence of the soil of the Netherlands》[4]一文，此后至1990年期間，每年的文獻數量都波動在20件以下，年平均文獻數量為4件。1990年以后，文獻數量開始出現激增，近三年，論文數量已超過500篇，這說明地面沉降問題已經引起世界的廣泛關注。

2.2 主要研究國家或地區

在全球地面沉降研究領域中，按第一作者所屬國家/地區分布來看，以美國、中國、意大利、英國、日本、法國的文獻數量最多。為比較主要國家的研究力量強弱，以投點象限圖來表示。該圖以國家的發文量為橫軸，以各自所發論文的篇均被引頻次為縱軸，以發文量和篇均被引頻次的平均值作為坐標原點[5]。

如圖2所示，美國、意大利位于第一象限，其論文數量和篇均被引頻次均高于平均水平，說明其研究具有很高的質量。事實上，美國已經有遍及45個州超過44030平方公里的土地受到了地面沉降的影響，由此造成的經濟損失更是驚人。意大利同樣遭受地面沉降災害的影響。據統計，目前世界上已有60多個國家和地區發生地面沉降，包括美國、中國、日本、墨西哥、意大利、泰國、英國等[6]。

英國、法國、荷蘭等國家位于第二象限，說明盡管其文章數量并不多，但是影響力較大。日本、墨西哥、臺灣、俄羅斯位于第三象限內，說明這些國家/地區文章在量和質上尚處于平均水平以下。中國位于第四象限內，這說明我國地面沉降相關研究較多，但文章質量還有待進一步提高。

2.3 主要研究機構

從主要的研究機構來看，以美國地質調查局、中國科學院、意大利帕多瓦大學、意大利國家研究委員會的發文數量最多，皆超過100篇。美國地質調查局是美國內政部轄下的科學機構，有約1萬名人員，主要研究美國的地形、自然資源和自然災害與其應對方法。意大利帕多瓦大學設有地球科學學院，研究領域涉及地沉學、自然地理學、地貌學、應用地質學、礦物學、巖石學等[7]。發文量次之的還包括中國礦業大學、俄羅斯科學院、加州理工學院、美國斯坦福大學、東京大學等。（見圖3）

在TDA分析軟件中，還提供了可視化功能，通過Aduna聚類功能，能夠以圖形清晰直觀地呈現不同機構之間的合作情況。從圖4的Aduna圖可以看到，美國地質調查局與其他機構之間開展的合作最多，合作對象包括斯坦福大學、加州理工學院、意大利國家研究委員會、俄羅斯科學院和東京大學，共有26件合著論文。其次意大利國家研究委員會、俄羅斯科學院和東京大學開展的合作較多。中國科學院與東京大學和中國礦業大學有少量合作。

2.4 主要研究期刊分布

從期刊分布來看，全球地面沉降、地面塌陷的文章主要分布在表1所示的期刊中。從這些期刊的篇均被引頻次來看，以美國地質學會通報（Geological Society of America Bulletin）、地球物理學研究雜志-大地（Journal of Geophysical Research： Solid Earth）最高，篇均被引次數均超過30次，由此可見，文章平均影響力相當高。其次則是沉積地質學（Sedimentary Geology）和地球物理研究通訊（Geophysical Research Letters），篇均被引頻次分別為23.17和22.82。

2.5 研究主題分布

根據論文作者的關鍵詞詞頻來看，目前，地面沉降、地面塌陷領域的研究主題主要集中在地面沉降（Land Subsidence）、合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）、地震（Earthquake）、地下水（Groundwater）、全球定位系統（GPS）、開采沉陷（Mining subsidence）、監測（Monitoring）、數值模型（Numerical Modeling）、地質構造（Tectonics）、地面變形（Deformation）、數值模擬（Numerical Simulation）、地理信息系統（GIS）、深坑（Sinkhole）等領域。（見圖5）

2.6 主要研究方向分布

根據ISI數據庫的學科分類，表2按論文量多少依次列出了地面沉降、地面塌陷領域的前10個學科領域。從各學科領域論文量比例以及H指數（用于綜合評估學術產出數量與學術產出水平，該指標越高，表明學術影響力最大）可以看出，地面沉降及地面塌陷涉及的主要研究方向包括地球科學、地球化學與地球物理、地質學、環境科學等。

3 結論

從上述文獻分析情況來看，自1990年以后，地面沉降、地面塌陷論文的研究數量在不停增長，近年更是達到500件左右，說明地面沉降已引起世界各國的重視。其中，又以美國、中國、意大利、英國、日本、法國等文章數量最多，從論文質量來看，以美國、意大利和英國影響力最高。盡管中國的發文數量位居第二，但影響力欠佳。在這些主要國家中，又以美國地質調查局、中國科學院、意大利帕多瓦大學、意大利國家研究委員會這些機構的論文成果最多。從研究主題來看，主要集中在合成孔徑雷達干涉測量、地下水、全球定位系統、開采沉陷、監測、數值模型等領域。

參考文獻

[1]鄭銑鑫.城市地面沉降研究進展及其發展趨勢[J].地質評論，2002，48（6）.

[2]張阿根.國際地面沉降研究綜述[J].上海地質，2000：1-6.

[3]19個省份50余城市出現地面沉降長三角為重災區[EB/OL].http：//env.people.com.cn/GB/16719153.html.2011-12-26.

[4]G.A.F.Molengraaff.The subsidence of the soil of the Netherlands.In：KNAW， Proceedings，Amsterdam，1910：468-474.

[5]趙紀東，鄭軍衛.基于文獻計量的國際油氣探測研究進展分析[J].科學觀察，2013，8（1）：1-6.

[6]伊口田.國外“地沉”困局—— 世界各國地面沉降現象和應對策略[J].中國減災，2012（4）：18-19.

[7]Department of Geosciences[EB/OL]. http：//www.unipd.it/international-area/node/78.