海洋保護研究的文獻及專利計量分析

張忠華　劉云

[摘要]本文基于ESI和DII數據庫，使用文獻及專利方法和指標，從整體趨勢、國家（地區）層面、機構層面、主題層面對海洋保護領域2003-2012年間的文獻和專利進行計量分析。研究發現，美國是該領域科技創新的核心國家，中國正逐漸成為該領域科技創新的中心國家，加強與主要國家尤其是美國的合作，加大對重點領域的科技投入，是快速提高我國在該領域科技水平的有效途徑。

[關鍵詞]海洋保護；ESI；DII；文獻；專利

D01：10.3969/j.issn.1008-0821.2014.10.022

[中圖分類號]G250.252 [文獻標識碼]A [文章編號]1008—0821（2014）10—0104—08

海洋占地球表面積的71%，蘊含大量的礦物、可再生能源、生物等資源，與人類生活息息相關。海洋還是地球表面最大的儲熱體，海流傳送著世界上絕大多數的熱能，海洋與空氣之間的氣體交換對全球氣候的變化和發展有極大影響，可以說，海洋是地球上決定氣候發展變化的主要因素之一。但是，海洋蘊藏的資源并不是無限的，海洋調節全球氣候的能力也不是無限的，如果我們無節制地開發海洋資源而不注意保護，那么這些資源總有被用光的一天。海洋對全球氣候的調控能力也會減弱，所以加強對海洋的保護十分必要。

隨著知識時代的來臨，科學技術對人類生活和綜合國力的影響越來越大，世界各國都在努力發展科學技術。合理配置科技資源、有效開展科技合作是保障海洋保護工作有效開展的重要舉措，因此，監測分析海洋保護領域的科技資源就顯得尤為重要。科學研究的主要產出是論文，技術研發的主要產出是專利，基于論文數據庫和專利數據庫，使用科學計量學方法和指標，可以有效的對科技資源進行監測。

本文嘗試通過對海洋保護領域論文和專利的檢索、統計和分析，監測分析該領域的科技資源狀況，為利用科技資源進行海洋保護提供參考。

1 數據和方法

ESI（Essential Science Indicators）是世界最著名的論文數據庫之一，包含SCIE/SSCI收錄的12000多種世界權威的、高影響力的學術期刊，內容涵蓋自然科學、工程技術、生物醫學、社會科學、藝術與人文等領域。DII（DerwentInnovations Index）是世界上最全面的國際專利信息數據庫，數據庫收錄來自全球41個專利機構（涵蓋100多個國家（地區），包括中國的實用新型專利信息）的超過1800萬條基本發明專利，3890多萬條專利情報。本文基于ESI和DII數據庫，監測全球海洋保護領域的論文和專利等科技資源。

檢索時間范圍為2003-2012年，數據庫更新時間為2014年3月19日。檢索方式為高級檢索，檢索策略為“，TS=（（ocean* OR sea OR seas）AND（protect* OR defend*ORsafeguard*））”。共獲得6119條ESI論文記錄和3237條DII專利記錄。使用EXCEL、Gephi、VP等數據分析和可視化軟件，對檢索到的論文和專利數據進行監測分析。本文對論文、專利等科技資源的監測分析主要從以下幾個方面展開：整體趨勢、國家（地區）層面、機構層面、主題層面。

2 文獻計量分析

2.1 整體趨勢

基于ESI數據庫的統計結果顯示，2003—2012年論文總量持續穩定增長（見圖1）。

與2003年論文總量相比，10年間海洋保護論文總量增長了188%，其中，2004年、2006-2008年論文總量增長率較高，均維持在15%以上。定義標注2個以上國家（地區）信息的論文為國際合作論文，從圖1可以看出，論文的合作率在25%左右，10年間合作率保持上升趨勢，2012年合作率已達35.46%，參與國家（地區）由2003年的58個增加到2012年的99個，顯示出越來越多的國家（地區）開始關注這一領域的研究，海洋保護研究涉及海洋生態學、環境科學、能源學等多個學科，開展國際合作研究是十分必要的。

2.2 國家（地區）分析

10年間總共有151個國家（地區）發表了海洋保護論文，論文總量排名前10的國家（地區）依次為：美國、英國、意大利、澳大利亞、加拿大、西班牙、德國、法國、中國、日本。其中，美國以1810篇論文明顯領先于其他國家（地區），中國以282篇論文排名第9。

從圖2可以看出，2003-2012年間，美國一直是海洋保護論文數量最多的國家（地區），引導了該領域的研究，英國除2010年被澳大利亞短暫超越外，其余9年都排名第2位，是該領域另一個重要國家。中國論文數量的排名徘徊在8～10位之間，2004年超過日本躍居亞洲首位，2012年超過法國，位列世界第8，在論文總量top10國家（地區）中，只有中國是發展中國家。從地理環境看，論文總量top10國家（地區）是世界上主要的海洋國家（地區），開展海洋保護研究對這些國家有著重要的意義。

數據可視化是關于數據視覺表現形式的研究，通過全球海洋保護研究合作網絡的可視化能更直觀高效地反映、揭示合作網絡中的復雜關系及變化規律。本文使用cephi軟件實現國際海洋保護研究合作網絡的可視化，分析主要國家（地區）在合作網絡中的地位和作用。

為讓結果更清晰，選取論文總量大于40的36個主要國家（地區）進行分析，邊的閾值設為5，繪制海洋保護研究國家（地區）合作網絡，結果如圖3所示，點越大代表國家（地區）論文數量越多，連線越粗代表合作強度越高。從圖中可以看出，這一研究領域的國家（地區）合作特點可以概括為“一核多中心”，美國在合作網絡中成為核心，是大多數國家（地區）的第一合作國，這進一步證明了其在這一領域的領導地位，德國、英國、法國、加拿大、西班牙、澳大利亞是這一領域除美國外的主要中心國家（地區），為該領域的研究做出了重要貢獻。美英、美加、美澳之間的合作強度最高。我國也是合作網絡中較為重要的一點，我國論文的主要合作國是美國、德國、日本，加強與主要國家（地區）尤其是美國的合作，是快速提高我國在該領域科研水平的有效途徑。endprint

2.3 機構分析

10年間總共有5162個機構發表了海洋保護論文，論文總量排名前20的機構如表1所示。

Top 20機構里有11家屬于美國，反映了美國在這一研究領域的集團優勢，Top 20機構里的其他9個來自于澳大利亞（3個）、加拿大（2個）、中國（1個）、俄羅斯（1個）、德國（1個）、法國（1個），值得一提的是，雖然英國的論文總量高居第2位，但并沒有一家英國機構躋身Top20的行列。從機構類型看，Top 20機構里有多達13所高校，說明高校是該領域研究的主要參與者；其他參與機構主要是科研院所和各國政府的海洋部門；屬于新興國家（地區）的機構主要是國立科研院所，反映出新興國家（地區）參與該領域科學研究的國家（地區）意愿，也可能表明新興國家（地區）尚未在該領域開展廣泛的科學研究。從機構的中心度看，美國國家海洋和大氣管理局、加州大學圣塔巴巴拉分校、澳大利亞杰姆斯庫克大學分列前三位，是該領域機構合作網絡的中心，其他中心度較高的機構還有華盛頓大學、昆士蘭大學、斯坦福大學，中心度較高的機構中高校居多，說明高校是溝通該領域的科研合作的主要力量。雖然中國科學院的論文總量排名第6，但中心度值只有16，是top20機構里最少的，其研究的國際合作強度有待提高。

2.4 主題分析

論文的關鍵詞可以凝練全文的主題，使用文獻計量方法分析關鍵詞，可以了解相關領域的研究方向和發展趨勢，對于開展科學研究具有重要意義。10年間的海洋保護論文共包含15333個關鍵詞，其中有10595個關鍵詞只出現過1次，2079個關鍵詞只出現過2次，798個關鍵詞只出現過3次，這3類關鍵詞占總關鍵詞的87.86%，剩余12.14%的關鍵詞出現不小于4次，這些關鍵詞可以被視為該領域的主要研究主題。出現頻次超過100的25個主題如表2所示。

除SEA和OCEAN外，MANAGEMENT、CONSERVATION排名靠前，并且在數量上明顯高于其他主題（見表2），是該領域的研究焦點，其他值得關注的主題有PATIERNS、CLIMATE-CHANGE、GROWTH、MARINE PROTECTED AR-EAS、FISHERIES。為了排除極值和通用關鍵詞的干擾，選取CLIMATE-CHANGE、MARINE PROTECTED AREAS、FISHERIES為主要關鍵詞，分別構建研究主題共現矩陣，使用Gephi軟件實現海洋保護研究主題共現的可視化，分析這3個主題的研究內容。

為讓結果更清晰，選取出現頻次大于60的主題進行分析，邊的閾值設為10，繪制海洋保護研究主題共現網絡。結果如圖4所示，上角標為1的是CLIMATE-CHANGE的共詞網絡，上角標為2的是MARINE PROTECTED AREAS的共詞網絡，上角標為3的是FISHERIES的共詞網絡。與CLIMATE-CHANGE相關的研究內容有BIODIVEBSITY、GREAT-BARRIER-REEF、ECOSYSTEMS、CORAL-REEFS、IMPACTS等；與MARINE PROTECTED AREAS相關的研究內容有POPULATIONS、COMMUNITIES、RESERVES、IMPACTS等；與FISHERIES相關的研究內容有RESERVES、IM-PACIS、HABITAT等。從圖4可以看出，CLIMATE-CHANGE、MARINE PROTECTED AREAS、FISHERIES相互之間有較強關聯，并且3個主題有共同的研究內容。

3 專利計量分析

3.1 整體趨勢

與論文總量的持續增長不同，基于DII數據庫的統計結果顯示，2003-2012年專利總量呈現波動變化的趨勢（見圖5）。

2003年海洋保護專利數量最少，為209條，專利數量的峰值出現在2010年，為534條。2004-2010年的專利數量增長率為正數，這段時間是專利數量持續增加的時期，從2011年開始，增長率由正轉負，且絕對值不斷增大，表明該領域專利數量下滑趨勢明顯，這一現象值得關注。專利參與國家（地區）數最多的是2008年的58個，最少的是2012年的18個。比較論文和專利的整體趨勢可以看出，專利數量和參與國家（地區）數都比論文要少。

3.2 國家（地區）分析

10年間總共有58個國家（地區）獲得了海洋保護專利，專利數量排名前10的國家（地區）依次為：中國、美國、韓國、日本、德國、俄羅斯、法國、英國、加拿大、西班牙。其中，中國以950條專利明顯領先于其他國家（地區）排名首位，值得注意的是，DII數據庫中包含了中國的實用新型專利信息，可能提高了中國的專利數量。主要國家（地區）專利數量排名變化情況如圖6所示，DII數

從圖6可以看出，2006-2012年間，中國和美國交替成為海洋保護專利數量最多的國家（地區），引導了該領域的技術研發。日本專利總量排名下滑比較明顯，從最高的第2位下滑到2012年的第6位。中國專利數量2006年超過日本和美國，位列世界第1，且在專利數量上逐漸拉大了與美國的距離。在專利總量top10國家（地區）中，只有中國和俄羅斯是發展中國家（地區），俄羅斯的專利數量排名有所下滑，中國正逐漸成為該領域技術研發的重要力量和發展中國家（地區）在該技術領域的代表。論文和專利的國家（地區）分布情況不同，中國僅在論文top10國家排名下游，卻在專利top10國家排名榜首，這可能是因為DII數據庫中包含了中國的實用新型專利信息，提高了中國的專利數量，但也可以看出中國在這一領域的技術研發取得了長足的進步。

繪制海洋保護國際技術合作網絡，分析主要國家（地區）在合作網絡中的地位和作用，結果如圖7所示，國家（地區）以中文標識。

從圖7可以看出，這一技術研發領域的國家（地區）合作強度并不高，美國是合作網絡最重要的一個中心，也是大多數國家（地區）的第一合作國，說明了其在這一領域的重要地位，為該領域技術的國際合作研發做出了重要貢獻。美國和加拿大之間的合作強度最高，中國、韓國、日本這3個東亞國家之間的區域合作強度不高。其他主要的中心國家（地區）有加拿大、澳大利亞、西班牙。我國專利的主要合作國是美國、加拿大、西班牙，加強與主要國家（地區）的合作，是快速提高我國在該領域技術研發水平的有效途徑。比較圖3和圖7可以看出，論文合作網絡和專利合作網絡的中心國家（地區）不同，美國同為兩個網絡最重要的中心國家，是該領域科技合作的重要推動力量。endprint

3.3 機構分析

10年間總共有2951個機構獲得了海洋保護專利，專利總量超過10的Cop 12機構如表3所示。

Top 12機構主要來自4個國家，其中除瑞士的ABB集團外，其余11家機構分屬東亞的中國、日本、韓國，中國機構占據7席。中國國家海洋石油總公司的專利多達35項，位列第1，其他機構的專利分布較為平均。從機構類型看，Top 12機構里有7家企業和5家高等院校，說明企業尤其是大型跨國企業是該領域技術研發的主要參與者，中國高校也是該領域的專利大戶。與論文的情況不同，各機構擁有的專利數量較少且差距不大，專利的集中程度沒有論文高。

3.4 主題分析

德溫特手工代碼由DII的標引人員分配給專利，它們用于表示某項發明的技術創新點及其應用，德溫特手工代碼完全可以看作DII中專利文獻的關鍵詞，本文以德溫特手工代碼為依據分析海洋保護專利的技術主題。10年間的海洋保護專利共包含3534個手工代碼，其中有1828個手工代碼只出現過1次，697個手工代碼只出現過2次，323個手工代碼只出現過3次，這3類手工代碼占總數的80.6%，剩余19.4%的手工代碼出現不小于4次，這些手工代碼可以被視為該領域的主要技術主題。出現頻次排名前10位的手工代碼如表4所示。

X15-C01、A12-R、1304-A10出現的頻次超過了70（見表4），明顯比其他手工代碼出現的頻次高，是該領域的技術熱點，其他值得關注的手工代碼有1304-B07F、H01-1301、A12-Eft2、1304-A09等。值得注意的是1304-A10和1304-A09的含義都是植物提取物，二者的頻次之和為128，說明了該主題的重要性。本文選取X15-C01、A12-R、1304-A10 3個手工分類號，繪制海洋保護技術主題共現網絡，分析各主題之間的關系。

結果如圖8所示，上角標為1的是X15-C01的手工代碼共現網絡，上角標為2的是A12-R的手工代碼共現網絡，上角標為3的是B04-A10的手工代碼共現網絡。X15-C01的共現主題較少，主要包括X15-C02（潮汐能）、E11-Q03J（風力系統）等，技術研發領域為海洋可再生能源開發利用；A12-R的共現主題包括A12-T（運輸）、All-1305（涂層）、A04-G02FA（乙烯均聚物）等，技術研發領域為海洋工程材料開發與應用；B04-A10的共現主題包括B04-A09（從植物中獲得提取物）、B04-A08C2（被子植物）、D03-H01T2B（非益生元或維生素制劑）等，技術研發領域為海洋生物資源利用與保護。

4 結論

本文基于KSI和DII數據庫，使用科學計量學方法和指標，從整體趨勢、國家（地區）層面、機構層面、主題層面對海洋保護領域2003-2012年間的論文和專利等科技資源進行監測分析，得出以下結果。

（1）論文總量持續穩定增長，論文的合作率維持在25%左右，參與國家（地區）數明顯增多；專利總量和參與國家（地區）數都呈現波動變化趨勢，專利數量和參與國家（地區）數都比論文要少。

（2）美國的論文總量排名第1，中國的專利總量排名第1，論文總量排名第9；美國是該領域論文和專利國家（地區）合作網絡的核心國家，中國是論文和專利國家（地區）合作網絡中較為重要的中心國家。

（3）論文Top 20機構有11家屬于美國，包含13所高校，專利Top 12機構里，包含7家企業和5所高校，中國機構占據7席；美國國家海洋和大氣管理局發表的論文最多，中國國家海洋石油總公司獲得的專利最多；美國國家海洋和大氣管理局、加州大學圣塔巴巴拉分校、澳大利亞杰姆斯庫克大學位于論文機構合作網絡的中心。

（4）科學研究主題有氣候變化、海洋保護區、漁業；技術研發主題有海洋可再生能源開發利用、海洋工程材料開發與應用、海洋生物資源利用與保護。

通過對論文和專利等科技資源的監測分析，認為中國正逐漸成為該領域科學研究的重要參與者和技術研發的重要推動者，加強與主要國家（地區）尤其是美國的合作，加大對重點領域的科技投入，是快速提高我國在該領域科技水平的有效途徑。

（本文責任編輯：馬卓）endprint