基于CiteSpace的國內外生態足跡研究知識圖譜比較

張新平，張芳芳，徐 勇，王得祥，吳志紅

（1.陜西職業技術學院 旅游系，陜西 西安710038；2.西北農林科技大學 林學院，陜西 楊凌712100；3.陜西省農業廣播電視學校高陵分校，陜西 高陵710200）

基于CiteSpace的國內外生態足跡研究知識圖譜比較

張新平1，2，張芳芳3，徐 勇2，王得祥2，吳志紅1

（1.陜西職業技術學院 旅游系，陜西 西安710038；2.西北農林科技大學 林學院，陜西 楊凌712100；3.陜西省農業廣播電視學校高陵分校，陜西 高陵710200）

為了綜合比較國內外生態足跡領域的研究現狀與熱點演進，采用文獻計量方法，以X指數為主要評價依據，通過對2000—2016年CNKI核心數據庫1278篇、WOS核心合集1978篇生態足跡主題文獻進行分類統計，從刊文量、X指數、h指數、篇均被引數、共現關鍵詞和共引文獻6個方面對國內外文獻進行了評價和比較分析。結果表明：①發文量年際變化軌跡，CNKI呈下開口拋物線，WOS呈直線上升。②WOS文獻影響力前三位的國家和地區依次為美國、英格蘭和澳大利亞。③WOS影響力前三位的科研機構依次為中國科學院、加州大學系統、全球足跡網絡；CNKI影響力前三位的科研機構依次為中科院地理科學與資源研究所、北京大學、南京大學。④WOS X指數前三位分別為：Ecological Economics，Ecological Indicators，Journal of Cleaner Production；CNKI期刊X指數前三位分別為《生態學報》、《安徽農業科學》和《資源科學》。⑤關鍵詞共現分析表明，國內生態足跡的研究比國外活躍。綜述了生態足跡研究的主要方向，為國內未來研究提出了啟示。

生態足跡；對比分析；CiteSpace；X指數；文獻計量學

綜合測度人類社會的可持續發展狀態是生態經濟學者追求的重要目標。足跡家族是定量評價人類社會可持續性的有效途徑，其中生態足跡是足跡家族中研究最早（1992年）的一個領域［1］。生態足跡是一個基于生物量的資源核算工具，該工具可追蹤某種關鍵資源供應與消耗、關鍵性生態系統調節服務和人類對相應資源的消耗，并通過生物容量比較該種資源的生態足跡消耗量與生物圈的供給能力［2］。生態足跡與生物容量都用代表生產力權重的等價公頃表示［3，4］。目前，人類面臨著權衡滿足眼前需求與維持生物圈可持續性的管理挑戰，生態足跡已成為生態經濟學中的研究熱點之一［1］。

隨著社會經濟的發展，生態足跡領域的研究在不斷深入，并逐漸形成了不同的研究方向，主要包括生態足跡理論與方法探討［2－8］、生態足跡應用與實踐［9－14］、生態足跡未知領域的探索［15，16］和全球足跡網絡的構建［2，3，17］，生態足跡領域研究的學科交叉趨勢日益凸現。系統全面地總結了生態足跡研究所涵蓋的內容、歷程及趨勢，能給相關科學工作者以啟示。但已有的生態足跡文獻綜述僅見于國內（2012年以前）某一具體方向的研究［8，13］，傳統的文字主導型綜述不便于直觀明了地厘清生態足跡研究的知識網絡、熱點演進和合作關系。文獻計量學的發展，為研究文獻情報的分布結構、數量關系、變化規律和定量管理供了科學工具［18，19］。陳超美開發的文獻計量分析軟件 CitespaceⅤ能可視化地刻畫某個領域的知識圖譜和研究熱點演進關系［20］；肖學斌［21］提出綜合評價學術論文水平的新指數（X指數），該指數綜合考慮了評價對象單篇論文總被引次數、高被引論文數、平均被引次數和論文總數的影響，克服了現有評價指數的缺點。

本研究是國內外首次從文獻計量和綜合評價的角度，利用CitespaceⅤ工具，依據發文量、引用數、X指標、關鍵詞共現頻率等評價指標，在文獻量年際變化、主要研究機構、國家和地區、重要期刊、科研合作和主要研究方向等方面分析了國內外生態足跡研究的熱點與兩者存在的異同，以期為生態足跡領域的后續研究提供理論和實踐啟示。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本研究使用的數據主要來源于CNKI核心數據庫（CNKI），包括中文核心、SCI、EI和 CSSCI來源刊的文獻，SCI科學引文索引核心數據庫（WOS），包括SCI－E、SSCI、CPCI－S、CPCI－SSH、CCR－E和 IC收錄的文獻。檢索條件為：“主題（Topic）＝生態足跡（Ecological Footprint）”，檢索時段為 2000—2016 年，分別以 Refworks和全記錄與引用的參考文獻格式輸出中英文文獻信息數據，作為CitespaceⅤ分析的數據源。

1.2 主要計量指標

X指數：X指數指作者論文單篇被引次數加c的自然對數的總和［20］，數學式：式中，TCi為第 i篇論文的被引次數；c為常數（2≥c≥1），本文取c＝2，即不計算未被引論文的影響；N為評價對象的全部論文數。本文依據X指標分別對前十位國家/地區、科研機構和期刊進行了排序。

h指數：h指數指評價對象至多有h篇論文分別被引用了至少h次。它比較準確地反映科研工作者的學術成就［23］。

關鍵詞共現頻率：是指詞匯對（兩個主題）在題目、關鍵詞或文獻摘要中出現的次數。常用Jaccard指數表示式中，cij表示詞 i和 j的共現頻率；ci、cj分別代表詞i、j在各自的文獻集中出現的次數；Jaccard指數大小反映了詞匯對關系的緊密程度［22］。

1.3 數據分析方法

計量指標的計算與排序在Excel 2013中完成。運用 CitespaceⅤ（5.0.SE R 32 bit）分析其研究熱點、文獻共引和合作研究［16，24］。

2 結果與分析

2.1 發文量與被引用數年際變化

圖1表明，2000—2016年國際WOS核心文獻量呈現直線增長的趨勢，中國CNKI核心文獻量呈倒“U”型拋物線，峰值出現于2010年（161篇）。WOS和 CNKI生態足跡核心文獻的X指數年際變化均呈現先增長后下降的趨勢，最大值分別出現在2012年和2008年，2012—2016年呈下降趨勢，這可能是由近5年相關研究被引較少導致的。2000—2003年篇均引用次數在WOS與CNKI中呈現相反的變化趨勢，且CNKI遠高于WOS，這可能是由于國外生態足跡的研究較成熟（1992年始），而中國剛剛處于起步階段（2000年始），期間徐中民等學者［25，26］首次從國外引進生態足跡的概念及計算模型，掀起了中國的生態足跡研究的熱潮；2004—2016年篇均引用次數均呈現相似的下降趨勢，可能原因是，2004—2010年國內外雖然發表文章量一直增長，但其研究方向較發散，后期國內以案例研究居多且發文量較少。

2.2 主要研究國家和地區文獻產出對比

從表1可見，在WOS總發文量上，美國（498篇，占25.17%）和中國（444篇，占 22.45%）占據了絕對的優勢。其中，美國的X指數、h指數和篇均被引數顯著高于中國。在h指數上，美國位列第一名，中國則居中等水平，篇均被引數排名前三的國家和地區依次為：英格蘭、荷蘭和澳大利亞。其中，美國與奧地利居中等偏上水平。h指數和X指數在10個國家中呈現相協同的變化規律，證實了這兩個指標在評價文獻影響力方面是等效的，排名前三位的依次為美國、英格蘭和澳大利亞。

圖1 2000—2016年國內外生態足跡文獻量和引用數年際動態

表1 X指數前十位的生態足跡研究WOS核心文獻的發文國家/地區

表2 國內外生態足跡研究核心文獻X 指數前十位的科研機構

2.3 主要研究機構文獻產出對比

從表2可見，在CNKI核心數據庫與WOS核心合集中，X指數排名前十位的研究機構累計發文量分別為 306篇（占23.87%）和 341篇（占 17.24%）。CNKI發文量前三位的科研機構分別為中科院地理科學與資源研究所、北京大學和中國科學院研究生院；WOS發文量前三位的科研機構分別為：中國科學院、美國加州大學系統和北京師范大學在CNKI篇均引用數前三位的科研機構分別為中科院寒區旱區環境與工程研究所、南京大學、中科院地理科學與資源研究所；WOS篇均引用前三位的科研機構分別為悉尼大學、馬里蘭大學和華盛頓州立大學，中國僅有中科院進入WOS前十位。

2.4 主要載文期刊分析

從表3可見，在CNKI與WOS中，X指數排名前十位的刊文期刊累計發文量分別為436篇（占34.12）和535篇（占27.05%）。載文量前三位的CNKI和WOS期刊分別為《安徽農業科學》、《生態學報》、《生態經濟》與Ecological Economics、Ecological Indicators、Journal of Cleaner Production。在CNKI和WOS中，篇均被引數前三位的期刊分別為：《自然資源學報》、《生態學報》、《資源科學》與 Ecological Economics、Journal of Environmental、Management Energy Policy。

表3 國內外生態足跡研究核心文獻X指數前10位的期刊

（續表3）

2.5 主要共現關鍵詞分析

從表4可見，國內生態足跡研究與國家的相關政策聯系緊密。在國際上，生態足跡領域的研究長期以“sustainability”（可持續性）為主要關鍵詞，關鍵詞共現頻率膨脹的現象不明顯，說明國內生態足跡領域的研究比國外活躍（圖2和圖3）。

表4 2000—2016年CNKI和WOS生態足跡研究各年度高頻共現關鍵詞

2.6 國際作者共引與關鍵文獻分析

在圖4中，球體體積較大的網絡節點展現的是在國際生態足跡研究中共引頻次大于10次的文獻，占總文獻數量的3.5%。雖然比例很小，但這些文獻在相關方面研究中具有較高的參考價值。此外，同一網絡中文獻之間在研究內容上具有較高的相似度。

2.7 合作研究分析

圖5表明，荷蘭、澳大利亞和瑞典是國際生態足跡合作研究網絡的核心成員國。在國際上，中國科學院、北京師范大學和全球足跡網絡具有較強的合作關系。在國內，中國科學院研究生院、中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院大學合作較為緊密。

3 結論與討論

3.1 國內外研究異同比較

相同點：國內外關于生態足跡研究熱度均呈現上升的趨勢，可持續發展、節能減排和低碳生活均是兩者關注的焦點。在WOS和CNKI中，中國科學院的學術文獻貢獻率較大；經濟不發達地區、高能耗的產業、國際貿易、時間序列等方面是國內外研究的熱點。

差異性：國內偏向于引進國外的核算方法和驅動力模型，以我國省、市行政區和城市群作為案例進行生態足跡的核算和驅動力研究，且原創性研究和科研合作較少。國際則側重于以下幾個方面的創新性研究：①典型產業領域生態足跡核算框架的構建；②跨部門、跨地區、跨國家的生態物質與能量流動追蹤；③區域間生態足跡不平性的測度研究；④通過加入國際足跡網絡，相互共享數據，合作研究全球或星際尺度的生態足跡問題。

3.2 生態足跡主要子領域的研究綜述與啟示

區域生態足跡核算：國際研究主要以全球足跡網絡為主要數據源進行跨國尺度的生態足跡核算與能源流動追蹤［27］。區域生態足跡核算的研究主要集中在中國大陸各省市較大空間尺度上評價特色產業的物質流、能量流、生態脆弱區環境的承載力與可持續性等方面，核算方法主要有傳統土地足跡法、能值足跡法、投入產出足跡法和生命周期評估［25－29］。目前，縣域及其以下空間尺度的相關研究較少。

主要產業領域中的生態足跡核算框架研究：目前，較為完善的核算框架體現在環境污染防治和低碳生活方面。前者以能源轉化為中心，通過耦合經濟、能源、效率和環境等變量構建的能源空間轉化的動態模型，用于評價全球能源轉化對環境的影響，主要考慮了節能、氣候變化和常規污染物減排三個方面［29］；后者以天津大學低碳校園產學研一體化試驗平臺為依托，構建起了低碳校園生態足跡核算框架評價指標體系，涵蓋了景觀、技術、管理、教育和舒適度。理論與實踐結合緊密，并進行了低碳實踐效果跟蹤評價［30］。此外，在旅游業［9］、漁業［31］、礦業［32］、燃煤電廠［33］和城市林業［34］等領域也初步形成生態足跡計算方法。能源核算賬戶的建立和數據獲取成本的權衡是未來生態足跡核算框架研究的關鍵環節。

驅動因素分析：生態足跡驅動力分析的常用模型主要有 IPAT 模型［32］、STIRPAT 基礎模型［35，36］、擴展的STIRPAT 模型［37，38］、環境庫茲涅茨曲線（EKC）假說［39］、PLS 模型［38，40，41］和經驗模態分解結合逐步回歸（EMD ＋SRA）［42］等。這些模型主要具有如下幾個特點：IPAT模型簡單、系統和健全；STIRPAT基礎模型主要考慮了隨機回歸影響；擴展的STIRPAT模型能更好地量化社會經濟多因素對生態足跡的影響；EFC模型中的生態足跡計算則主要考慮了農田、牧場、林地、漁場、碳足跡和空氣污染六個維度的問題；PLS模型克服了多重相關性、樣本點過少等限制；EMD＋SRA主要考慮了時間序列變化，但存在著邊界效應問題。其中，EFC模型主要考慮的驅動因素最為全面，涵蓋了實際人均GDP、人均能量消耗、城鎮化率、政治制度、生育率和出生時的預期壽命等因素。我們認為未來應當探討基于對多準則的生態足跡驅動機制分析，尤其是像政治制度、國家政策、人們的消費行為與偏好等定性因素的量化需要進一步加強。

圖2 CNKI中生態足跡研究文獻關鍵詞共現網絡圖譜

圖3 WOS中生態足跡研究文獻關鍵詞共現網絡圖譜

圖4 國際生態足跡研究主要作者共引網絡

圖5 生態足跡合作研究網絡圖譜

3.3 展望

中國應加入到全球足跡網絡，依據統一的評價框架，在全球乃至星球的尺度，以足跡家族為載體，在可持續原則的指導下，開展生態足跡的時間序列、空間分析、驅動機制和預測預警等主要領域的系統性研究。生態足跡理論研究要與中國社會經濟政策改革實踐深度融合，在中國社會可持續發展的生態承載力閾值范圍內，通過研究試點和驗證為我國經濟社會邁向生態可持續型發展道路提供智庫。未來生態足跡研究需要在空間和時間兩個尺度上進行拓展，應當在三維生態足跡方向開展深入研究，使研究結果在空間和時間兩個維度上均具有可比性，并能為環境談判提供理論依據［43－45］。

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Comparison of Mapping Knowledge Domain of Ecological Footprint Researches Between Chinese and Foreign Literatures Based on CiteSpace

ZHANG Xin-ping1，2，ZHANG Fang－ fang3，XU Yong2，WANG De－ xiang2，WU Zhi－ gong1
（1.Department of Tourism，Shanxi Vocational＆ Technical College，Xi′an 710038，China；2.College of Foresty，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China；3.Gaoling Branch School of Shanxi Agricultural Broadcasting and Television School，Gaoling 710200，China）

The status quo of ecological footprint was assessed by critically reviewing current publication，which was collected from both core collection of China Academic Journals Full－ text Database（CNKI）and Web of ScienceTM Core Collection of Science Citation Index Expanded Database（WOS）.The search topic in the article used was ecological footprint，and literature both in Chinese and English during the period of 2000-2016 were included in the analyses.The bibliometrics method based on the literatures data of 1278 and 1978 core papers from CNKI and WOS core collection，respectively.The number of published papers，X index （main evaluation indicator），h index，average citations per iltem，co－ occurrence keywords and co－ citation literatures on ecological footprint were evaluated and compared between China and foreign nations.The results showed that：①The interannual change trajectories of total publications of CNKI and WOS exhibited downwards parabola and increasing linear model，respectively.②The top 3 influential countries and territorirs from WOS literatures were the USA，England and Australia.③The top 3 influential institutions from WOS literatures were Chinese Academy of Sciences（CAS），University of California System and Global Footprint Network（GFN）.The top 3 influential institutions in CNKI literatures were Institute of Geographical Science and Resources in CAS，Peking University and Nanjing University.④The top 3 influential journals of WOS and CNKI literatures were Ecological Economics，Ecological Indicators，Journal of Cleaner Production and Acta Ecologica Sinica，Journal of Anhui Agricultural Sciences，Resources Science，respectively.⑤The keywords co－ occurrence analysis showed that the research spots of China were more plentiful than that of foreign nations.The main research subfields were summarized and some implications were provided for the Chinese research on ecological footprint in the future.

ecological footprint；comparative analysis；CiteSpace；X index；bibliometrics

Q149；X22

A

1005－8141（2017）11－1347－07

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.11.012

2017－09－15；

2017－10－23

國家十二五科技支撐計劃課題項目（編號：2015BAD07B06）；陜西省職業技術教育學會2017年度職業教育研究課題（編號：SZJY－1711）。

張新平（1981－），男，陜西省柞水人，講師，博士研究生，研究方向為景觀規劃與遙感監測。

王得祥（1966－），男，青海省樂都人，教授，博士生導師，研究方向為森林生態、森林可持續經營、城市林業和空氣質量模型等。