我國遙感領域研究的可視化分析

尤碗碗，孫紫英*，茶 娜

(1.內蒙古農業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院，內蒙古呼和浩特 010020;2.內蒙古大學經濟管理學院，內蒙古呼和浩特 010020)

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我國遙感領域研究的可視化分析

尤碗碗1，孫紫英1*，茶 娜2

(1.內蒙古農業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院，內蒙古呼和浩特 010020;2.內蒙古大學經濟管理學院，內蒙古呼和浩特 010020)

以2006—2015年CNKI數(shù)據(jù)庫收錄的1 935條有關遙感領域的研究文獻為基礎數(shù)據(jù)，借用CiteSpaceIII軟件繪制出國內遙感領域研究的可視化圖譜，并進行文獻可視化分析，旨在定量得出國內在遙感領域的核心研究力量分布，包括研究機構、科研學者，同時通過可視化手段分析國內在該領域的研究熱點和前沿發(fā)展趨勢。結果表明，國內遙感領域的核心研究力量主要集中在中國科學院相關部門與高校，我國在該領域的研究已經從理論過渡到越來越廣泛的實際應用中，熱點研究話題包括“高光譜遙感”“植被指數(shù)”“冬小麥”等，未來的研究趨勢主要是農作物監(jiān)測、估算模型、災害監(jiān)測與災后評估等。

CiteSpaceIII；遙感技術；研究主體；研究趨勢

遙感最早起源于望遠鏡和照相機的出現(xiàn)，20世紀50年代產生了彩色航空攝影，促進了遙感技術進入自然資源和環(huán)境監(jiān)測領域的新局面。由于20世紀60年代人造地球衛(wèi)星不斷地成功發(fā)射以及紅外線和微波掃描成像技術的進一步突破，遙感技術也因此產生了質的飛躍[1]。1999年10月14號發(fā)射的中巴地球資源衛(wèi)星一號是我國第一顆首次發(fā)射就投入使用的應用衛(wèi)星。遙感的應用已經深入到國民經濟發(fā)展的各個領域，國土、林業(yè)、農業(yè)、水利、公共安全、環(huán)境以及能源與基礎建設都離不開遙感技術的參與。

目前，國內對遙感領域的研究文獻非常多，但是極少有作者通過文獻計量工具對國內遙感的研究現(xiàn)狀和研究熱點等方面進行可視化分析[2]。為了解2006—2015年我國遙感技術發(fā)展具體情況，筆者借助基于Java平臺的信息可視化分析軟件CiteSpaceIII[3]，對國內遙感領域研究進行可視化分析，旨在挖掘出近10年我國在該領域的主要科研力量、高產機構與作者，以及最新研究熱點與研究前沿話題，為相關研究人員以及研究機構的深入研究提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源

該研究數(shù)據(jù)來源于中國知網(CNKI)，通過高級檢索方式，以 “遙感”并含“遙感技術”為檢索主題，僅選擇核心期刊為來源類別進行檢索，時間范圍是2006—2015年，數(shù)據(jù)下載結束日期是2016年4月20日。在檢索結果中，剔除無作者、作者為本刊編輯部以及其他的非學術性文獻，最終得到的有效文獻記錄是1 935條，說明我國在該領域的研究非常興盛。通過CiteSpace軟件自帶的數(shù)據(jù)格式轉換功能，將下載的數(shù)據(jù)進行格式轉換后即可按照需要運行數(shù)據(jù)。

文獻發(fā)表量的多少代表某一時期對該領域關注的熱度情況[4]。2006—2015年國內遙感領域發(fā)文量分布見圖1。從圖1可以看出，2006—2015年我國遙感領域的研究熱度基本上沒有太大的波動，發(fā)文量的年度分布情況變化較為平緩。

圖1 2006—2015年國內遙感領域發(fā)文量分布

2 科研力量可視化分析

2.1 機構合作網絡分析在CiteSpace中，作者的合作網絡圖譜中的節(jié)點表示作者、機構等發(fā)表論文的數(shù)量，節(jié)點之間的連線則反映合作關系的強弱[5]。

在CiteSpace參數(shù)設置中時間范圍是2006—2015年，時間切片為1年，節(jié)點類型選擇institution，topN=20。運行得到機構合作可視化網絡(圖2)。從機構合作可視化網絡中看出該領域機構發(fā)文量的多少(節(jié)點的大小代表發(fā)文量的多少)，同時能夠看出主要的合作關系存在于中國科學院相關的科學研究所以及中國科學院直屬高校之間，其他的相關研究單位的合作主要為兩兩合作，且具有合作關系的機構非常少。從合作關系的強弱不難看出，中國科學院研究生院與中國科學院遙感應用研究所遙感科學國家重點實驗室合作關系相對較強。CiteSpace軟件中常用中介中心性發(fā)現(xiàn)和衡量機構的重要性，并用紫色外圈對該類機構(一般是中介中心性不小于0.1)進行重點標注，并表示其是連接不同機構的關鍵樞紐，一般也稱其為轉折點[1]。從圖2能夠看出中國科學院研究生院是比較重要的節(jié)點，對我國在該領域的研究機構之間的合作和科研進步具有十分重要的作用。通過citiation history(發(fā)文歷時折線圖)發(fā)現(xiàn)中國科學院研究生院在2013—2015年沒有相關文獻發(fā)表，2011—2012年發(fā)文量均為14篇。通過研究機構突發(fā)性探測得到該領域的突發(fā)性機構時間分布圖，對機構網絡進行聚類(K命名法、LLR算法)，得到5大聚類，中國科學院大學和環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心的突發(fā)性在2013—2015年，其發(fā)表的文獻具有前沿性，且前者屬于“聚類#0”，該聚類中發(fā)文量最多，為7篇；后者屬于第二聚類，發(fā)文量為6篇。

圖2 國內遙感領域合作機構可視化網絡

2.2 作者合作網絡分析對作者合作關系進行聚類，在export-network summary table中得知，突現(xiàn)作者中，吳炳方和李衛(wèi)國屬于“聚類#0”，他們研究的領域很可能是較活躍的研究領域，或者是研究的新興趨勢。進一步分析吳炳方和李衛(wèi)國的文獻以及“聚類#0”所處研究領域，發(fā)現(xiàn)主要的前沿領域為遙感在農業(yè)、農情監(jiān)測、水土保持上的應用等方面。國內遙感領域研究作者合作網絡見圖3，作者和機構合作網絡見圖4。

圖3 國內遙感領域研究作者合作網絡

圖4 國內遙感領域研究作者和機構合作網絡

從圖3可以看出，該領域研究人員之間的合作關系主要為3人組合、2人組合，且具有合作關系的作者很少，普遍的情況是作者之間沒有合作關系。從圖4和表1得出，高產作者黃文江(中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所副主任，研究方向：植被定量遙感)、王紀華(現(xiàn)任國家農業(yè)信息化工程技術研究中心副主任，研究方向：農業(yè)信息技術)、吳炳方(現(xiàn)為中國科學院遙感應用研究所研究員，研究方向：農業(yè)、水資源及生態(tài)遙感)等都與中國科學院相關研究機構具有直接合作關系，高產作者來自于高產機構，進一步說明中國科學院的相關研究機構與研究人員對我國遙感技術領域具有較權威的借鑒和指導價值。同時，從幾位高產作者的研究方向能夠得出我國目前遙感領域的主要研究方向離不開植被遙感監(jiān)測、農作物遙感等方面。

3 研究熱點可視化分析

3.1 關鍵詞共現(xiàn)分析關鍵詞共現(xiàn)分析就是對數(shù)據(jù)集中作者提供的關鍵詞的分析[6]，關鍵詞一般是文獻核心內容的高度濃縮和概括，詞頻分析法是利用關鍵詞在某一研究領域文獻中出現(xiàn)的頻次數(shù)量來確定該領域研究熱點和前沿動態(tài)的文獻計量方法[7]。在CiteSpace中想要統(tǒng)計高頻關鍵詞時，只需要將Nodes type選擇為“Keyword”即可。設置完相關參數(shù)點擊“GO”即可得到原始關鍵詞共現(xiàn)網絡(圖5)[8]。

表1 國內遙感領域高產作者發(fā)文量排行(發(fā)文量>10篇)

研究熱點可認為是在某個領域中學者共同關注的一個或者多個話題[5]，從“研究熱點”的字面上理解，其具有很強的時間特征。CiteSpace中提供了對研究主題的詞頻、詞語時間趨勢、詞匯的突發(fā)性、詞匯網絡屬性等分析的功能[5]。

關鍵詞網絡圖譜中，節(jié)點的大小代表它們出現(xiàn)的頻次，節(jié)點之間的連線表示共現(xiàn)強度[5]，參數(shù)設置中時間范圍依然是2006—2015年，時間切片為1年，Nodes type為“Keyword”，topN=20，threshold=15，font size=5，node size=38。

圖5 國內遙感領域研究關鍵詞共現(xiàn)網絡

3.2 關鍵詞共詞網絡聚類分析參數(shù)設置時間范圍是2006—2015年，時間切片為1年，Nodes type為“Keyword”，topN=20，threshold=15，font size=0，node size=11。以K(關鍵詞)代表聚類的命名，以LLR(對數(shù)似然算法)為聚類算法，運行得到關鍵詞網絡的聚類(圖6)。從圖6可以看出，國內遙感領域研究可分為明顯的2大聚類：“#0遙感技術”與“#1收獲指數(shù)”。從聚類匯總結果可以看出，2006—2015年我國遙感技術領域的主要研究范圍是土地資源調查、國土規(guī)劃、3S技術以及農作物監(jiān)測、土壤侵蝕、估算模型等方面，同時遙感技術在精準農業(yè)上的應用成為新的關注熱點。

圖6 國內遙感領域研究關鍵詞聚類結果

4 國內遙感研究的前沿領域分析

Time zone是將相同時間內的節(jié)點集合在相同的時區(qū)中，關鍵詞時區(qū)視圖中相同的時間則意味著關鍵詞首次出現(xiàn)的時間，時間序列按照從遠到近的順序排列[8]。2006—2015年國內遙感領域研究關鍵詞時區(qū)分布見圖7。從圖7可以看出，2015年首次出現(xiàn)“估算模型”，其屬于“聚類#0”，聚類名“CROPWATCH”，即農作物監(jiān)測。2009年冬小麥成為研究熱點，主要是因為2009年冬小麥、玉米面積、設施農業(yè)占地面積率先實現(xiàn)業(yè)務化，并且北京成為全國第一家實現(xiàn)統(tǒng)計遙感業(yè)務化運行的地區(qū)。并首次出現(xiàn)“Landsat8 OLI”，Landsat8是2013年2月美國成功發(fā)射的對地衛(wèi)星，OLI是Landsat8衛(wèi)星的陸地成像儀，其中“估算模型”所處的領域時間跨度最大(2006—2015年)。進一步分析可看出，我國在遙感技術領域的研究前沿與熱點問題主要是遙感技術的具體應用，包括農作物監(jiān)測、精準農業(yè)等方面，與上文的分析結果一致。

圖7 2006—2015年國內遙感領域研究關鍵詞時區(qū)分布

從表2可以看出，突現(xiàn)關鍵詞中有3個突現(xiàn)關鍵詞“地理信息系統(tǒng)”“遙感圖像”“工程地質”都屬于“聚類#0”，按照陳超美博士的觀點，一個聚類中出現(xiàn)的突現(xiàn)節(jié)點越多，則該領域就越活躍，或者是研究的新興趨勢[5]，依據(jù)此觀點，“聚類#0”有可能是較活躍的研究領域或者新興的研究趨勢。從突現(xiàn)的時間先后來看，這些研究領域都屬于較滯后的領域，只有“遙感數(shù)據(jù)”和“汶川地震”較靠前，說明在遙感數(shù)據(jù)預處理方面的研究任重而道遠。從另外一方面也可以看出，研究活躍領域很明顯，主要是遙感技術與具體的應用，研究的新興趨勢具有很強的時間性，根據(jù)具體的實際需要而產生，并不斷轉移，且在災害監(jiān)測與災后評估方面應用越來越突出。

表2 突現(xiàn)關鍵詞分布

5 結論

根據(jù)從中國知網核心期刊檢索到的2006—2015年的1 935條有效記錄，運用CiteSpace工具進行可視化分析，得出以下結論。

(1)我國在遙感技術領域的發(fā)文量每年的變化很小，除了2007年發(fā)文量處于低谷階段，其他年份的發(fā)文量幾乎沒有變化。說明近10年該領域的關注度沒有太大變化。

(2)通過作者、機構合作網絡可視化分析得出，我國在該領域的主要研究機構是中國科學院的相關部門和高等院校，其發(fā)文量最多是中國科學院研究生院(53篇)，其次是中國科學院遙感應用研究所(41篇)，再次是中國科學院大學(39篇)。發(fā)文量最多的前4位作者是黃文江(18篇)、楊武年(17篇)、王紀華(16篇)、吳炳方(14篇)，其中3位作者來自中國科學院相關機構，更足以看出中國科學院的相關研究成果和研究方向在該領域具有指導和借鑒價值。

(3)通過關鍵詞可視化網絡圖譜可以看出，研究的熱點關鍵詞有“遙感技術”“高光譜”“高光譜遙感”“地理信息系統(tǒng)”“遙感監(jiān)測”“植被指數(shù)”“modis”“遙感影像”“土地利用”“冬小麥”“ndvi”等。結合關鍵詞聚類圖譜和關鍵詞時區(qū)視圖，能夠得出在該領域我國的研究熱點是在不斷變化的，具有很強的時間特征，2006年研究學者主要關注的熱點是“遙感技術”“高光譜”“地理信息系統(tǒng)”“植被指數(shù)”等，且學者們對“遙感技術”話題的關注從未結束，只是隨著時間的推移關注的熱度有所降低，“高光譜”以及“高光譜遙感”的關注熱度持續(xù)到2014年，2015年未見到直接的相關文獻。對“地理信息系統(tǒng)”話題的研究熱度也是在逐漸降低。近10年我國遙感技術領域的研究趨勢主要是從理論不斷過渡到具體的應用上，從宏觀過渡到微觀，從低技術含量過渡到高技術，從抽象到具體，體現(xiàn)了我國在該領域研究的不斷深入。

總之，2006—2015年我國遙感技術領域的研究熱度處于較平穩(wěn)的態(tài)勢，研究力量過于集中，主要分布在中國科學院相關部門和院校，其他機構的科研力量較為薄弱。研究熱點隨時間推移而不斷變化，在注重遙感數(shù)據(jù)處理的同時，在遙感應用領域上，研究內容越來越具體，越來越注重實際應用價值，在地質監(jiān)測、林業(yè)管理、災害監(jiān)測與評估、農作物監(jiān)測與估算以及生態(tài)環(huán)境保護等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

[1] 百度百科：遙感技術[EB/OL].[2016-07-09].http：//baike.baidu.com/link?url=sC7 crddnwWkEJnV8tbk-CZjS-dBea2Q_yEq YkAoQ7UL5AFjOuUpLAaTfITt8Q-lldFMpAkb6HvJxLumtuLFy0q.

[2] 孫穎，楊英英，陳士俊，等.CiteSpaceⅡ軟件在高校圖書館文獻檢索中的應用[J].圖書館工作與研究，2012(8)：32-35.

[3] 陳悅，劉則淵，陳勁，等.科學知識圖譜的發(fā)展歷程[J].科學學研究，2008，26(3)：449-460.

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[5] 李杰，陳超美.CiteSpace科技文本挖掘及可視化[M].北京：首都經濟貿易大學出版社，2016.

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Visual Analysis of the Research in the Field of Remote Sensing in China

YOU Wan-wan1, SUN Zi-ying1*, CHA Na2(College of Ecological Environment, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, Inner Mongolia 010020; 2. College of Economic Management, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, Inner Mongolia 010020)

From 2006 to 2015, the 1 935 related researches in the field of remote sensing in CNKI database were used as the data for this research. Visualizing map of the researches in the remote sensing field in China was established by CiteSpace III software. By using the literature visualization analysis, distribution of core research strength in the field of remote sensing was quantitatively analyzed, including the research institutions and scientific research scholars. Results showed that the core research strength in the field of remote sensing in China was mainly concentrated in the relevant universities and departments of the Chinese Academy of Sciences. The practical application in China in this field was widely in practical situation. The hot topics included hyperspectral remote sensing, vegetation index, winter wheat and so on. And the the future trends were the crop monitoring, model estimation, disaster monitoring, post disaster assessment and other related research topics.

CiteSpace III; Remote sensing technology; Research subject; Research trend

尤碗碗(1989- )，女，安徽濉溪人，碩士研究生，研究方向：土地信息技術。*通訊作者，副教授，碩士生導師，從事土地信息技術研究。

2016-08-29

TP 79

A

0517-6611(2016)30-0223-04