基于CiteSpace知識(shí)圖譜分析的室內(nèi)空氣污染物體系研究

馮力強(qiáng) ，牛昌林，張孝斌，吳星蓉，張 雷

（1.甘肅省建設(shè)投資（控股）集團(tuán)總公司，甘肅蘭州730050；2.甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅蘭州 730050）

1 概述

我國(guó)基于建筑室內(nèi)空氣污染問(wèn)題的研究起步較晚，大約開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末。但是，隨著我國(guó)科技發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提升，新型建筑和裝飾材料、日用化學(xué)品、家用電器等進(jìn)入住宅和公共建筑物，使室內(nèi)環(huán)境污染物的來(lái)源和種類(lèi)逐漸增多，造成室內(nèi)空氣污染日益突出。近年來(lái)，室內(nèi)空氣污染已成為社會(huì)普遍關(guān)注的重大問(wèn)題。可以說(shuō)，室內(nèi)空氣污染是繼煤煙型污染、光化學(xué)型污染后的第三代污染問(wèn)題。

知識(shí)圖譜概念的提出為研究人員進(jìn)一步認(rèn)識(shí)室內(nèi)空氣污染研究現(xiàn)狀提供了新的角度。在國(guó)內(nèi)，陳悅、劉則淵初次提到知識(shí)圖譜[1]。知識(shí)圖譜是以科學(xué)知識(shí)為對(duì)象，顯示科學(xué)知識(shí)的發(fā)展進(jìn)程與結(jié)果關(guān)系的一種圖形。將數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、信息可視化技術(shù)、信息科學(xué)等學(xué)科的理論方法與計(jì)量學(xué)引文分析、共現(xiàn)分析等方法結(jié)合，并利用可視化圖譜形象地展示學(xué)科的核心結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷史、前沿領(lǐng)域以及整體知識(shí)架構(gòu)達(dá)到多學(xué)科融合目的的現(xiàn)代理論[2-3]。知識(shí)圖譜方法作為一種研究分析工具，能夠較好地反映某一研究領(lǐng)域的知識(shí)分布和演進(jìn)情況，為學(xué)科研究提供切實(shí)、有價(jià)值的參考。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以“室內(nèi)空氣污染”為研究樣本選擇“主題”，時(shí)間跨度為2004-2019年。選擇中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為數(shù)據(jù)采集來(lái)源并進(jìn)行高級(jí)檢索，共檢索到期刊論文2158篇，新建文件夾重命名為Citespace-室內(nèi)空氣污染，里面包含4個(gè)子文件夾，分別為 input、output、project和 data。將檢索到的 2158 篇相關(guān)文獻(xiàn)，以Refworks格式導(dǎo)出，存入input中，通過(guò)citespace軟件進(jìn)行可視化操作，得到研究所需數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

選用陳超美教授研發(fā)的Citespace軟件[4]，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和可視化分析法，對(duì)查找的有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整理，對(duì)該領(lǐng)域研究的年發(fā)文量、作者群體、科研機(jī)構(gòu)、前沿?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行科學(xué)計(jì)量與可視化分析，進(jìn)而討論室內(nèi)空氣污染的研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵詞突顯特征情況分布。通過(guò)可視化分析方法，繪制不同類(lèi)型的科學(xué)知識(shí)圖譜，并在此基礎(chǔ)上對(duì)室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域的前景進(jìn)行展望。

3 知識(shí)圖譜分析結(jié)果

相關(guān)文獻(xiàn)的歷年發(fā)文量、作者共現(xiàn)、機(jī)構(gòu)共現(xiàn)、研究熱點(diǎn)及研究前沿能夠較為全面的概括室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域的研究熱度、研究趨勢(shì)和研究方向，可以清楚地了解該領(lǐng)域的現(xiàn)狀以及該領(lǐng)域中處于研究前端的群體，為室內(nèi)空氣污染知識(shí)體系構(gòu)建打下理論基礎(chǔ)[5]。

3.1 歷年發(fā)文量分析

文獻(xiàn)年度出版量能較為直觀(guān)地反映該領(lǐng)域文獻(xiàn)在時(shí)間與數(shù)量上的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系，有效衡量研究歷史及發(fā)展速度，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)[6]，圖1給出2004-2018年室內(nèi)空氣污染研究的年發(fā)文量趨勢(shì)圖。

通過(guò)對(duì)該領(lǐng)域歷年發(fā)文量的統(tǒng)計(jì)分析，可以看到，近15年來(lái)中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究的發(fā)文量總體保持平穩(wěn)略有下降，大致可分為3個(gè)階段。

圖1 2004-2018年室內(nèi)空氣污染研究的年發(fā)文量

第一階段：2004-2008年，為發(fā)展起步階段。該階段室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究文獻(xiàn)數(shù)量突增突減，表明此階段室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究可能處于起步階段，雖有波動(dòng)但總體上仍保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，有快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，為本領(lǐng)域相關(guān)研究奠定了較為可靠的基礎(chǔ)。

第二階段：2009-2014年，為平穩(wěn)過(guò)度階段。該階段室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究文獻(xiàn)數(shù)量逐漸回落，整體趨于平穩(wěn)略有下降，每年論文發(fā)表量相差不大，說(shuō)明空氣污染研究進(jìn)度及成果出現(xiàn)了瓶頸問(wèn)題，但不是飽和現(xiàn)象，研究過(guò)程趨于穩(wěn)定過(guò)度階段。

第三階段：2015-2018年，為螺旋式增長(zhǎng)階段。該階段室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究文獻(xiàn)數(shù)量開(kāi)始逐漸增長(zhǎng)，發(fā)文量趨勢(shì)呈上升態(tài)勢(shì)，表明室內(nèi)空氣污染問(wèn)題逐漸得到了社會(huì)的重視，研究工作出現(xiàn)了新的攻克熱點(diǎn)和方向，研究成果與社會(huì)公眾關(guān)注的較好互動(dòng)局面逐步建立。

3.2 作者群體共現(xiàn)分析

研究成果需要在刊物上發(fā)表，故作者發(fā)表論文的數(shù)量可以作為評(píng)價(jià)人才的依據(jù)之一[7]。在CiteS-pace中選擇作者（Author）為分析單元，默認(rèn)Top N為50，經(jīng)過(guò)運(yùn)行得到作者群體共現(xiàn)圖譜，分析室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域的核心作者群及其之間的合作強(qiáng)度和互引關(guān)系，如圖2所示。

圖譜共有386個(gè)節(jié)點(diǎn)，556條連線(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0075，結(jié)點(diǎn)大小能夠反映作者出現(xiàn)的頻次，結(jié)點(diǎn)外圍的連線(xiàn)能夠反映中心性，由圖2可知，陳榮坤和丁浩發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)10余篇，占據(jù)了最大節(jié)點(diǎn)位置，發(fā)文量位居前列，但中心性不強(qiáng)，社會(huì)影響力尚有欠缺。劉江、安東、MALPARTIDA等和多位作者形成了高密度關(guān)系網(wǎng)，出現(xiàn)了以其為中心的聚類(lèi)群，是該領(lǐng)域具有一定影響力核心作者。

總體來(lái)說(shuō)，各作者之間有一定的合作交流，但集中度仍較偏低，大多數(shù)聚類(lèi)群由2-3位作者形成，也有不少單一作者僅局限于自身獨(dú)立研究，與其他相關(guān)作者交流合作較少，尚未形成合作氛圍，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

圖2 作者群體共現(xiàn)圖譜

3.3 科研機(jī)構(gòu)共現(xiàn)分析

科研機(jī)構(gòu)的共現(xiàn)分析能夠反映出該領(lǐng)域研究的主要力量及其影響力分布情況，評(píng)估該科研機(jī)構(gòu)的發(fā)文實(shí)力以及對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注程度[8]。在CiteS-pace中選擇機(jī)構(gòu)（Institution）為分析單元，經(jīng)過(guò)運(yùn)行得到科研機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜，如圖3所示。

圖3 科研機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜

圖譜共有259個(gè)節(jié)點(diǎn)，127條連線(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0038，結(jié)點(diǎn)大小能夠反映出研究成果數(shù)量的多少，以及對(duì)室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域產(chǎn)生的影響大小，結(jié)點(diǎn)間的連線(xiàn)代表各科研機(jī)構(gòu)間的合作程度。由圖3可知，主要研究機(jī)構(gòu)包括中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所、青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）材料學(xué)院、重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院、School of Energy Science and Engineering、School of Public Health、Department of Occupational and Environmental Health、De-partment of Epidemiology and Biostatistics等等，各科研機(jī)構(gòu)之間相對(duì)分散，研究集中度不高，尚未形成規(guī)模體系。

總體來(lái)說(shuō)，各機(jī)構(gòu)之間連線(xiàn)較少，表明各機(jī)構(gòu)之間合作交流偏少，未構(gòu)建成集合度較高的合作網(wǎng)絡(luò)。此外，圖譜中還出現(xiàn)了單獨(dú)結(jié)點(diǎn)的機(jī)構(gòu)模式，如中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所，沒(méi)有與其他科研機(jī)構(gòu)合作，可能是由于科研機(jī)構(gòu)之間的競(jìng)爭(zhēng)或研究成果歸屬等問(wèn)題造成的單獨(dú)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究。由此可見(jiàn)，各科研機(jī)構(gòu)應(yīng)加大彼此之間的合作力度，增強(qiáng)聯(lián)系密切程度，擴(kuò)大合作深度與廣度，進(jìn)一步提升室內(nèi)空氣污染這一領(lǐng)域的研究成果產(chǎn)出。

3.4 研究熱點(diǎn)及關(guān)鍵詞詞頻分析

室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)能夠反映出該領(lǐng)域的研究方向，通過(guò)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞高頻性分析，從定量和可視化的角度識(shí)別該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[9]。在Citespace中設(shè)定參數(shù)研究節(jié)點(diǎn)類(lèi)型為關(guān)鍵詞（Keyword），研究分區(qū)在2004-2018年之間，設(shè)置Year Per Slice 的值為1，運(yùn)行軟件并繪制圖譜。圖4、圖5分別給出室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域關(guān)鍵詞Timeline圖譜分析及突現(xiàn)強(qiáng)度較強(qiáng)的25個(gè)關(guān)鍵詞。

圖譜共有410個(gè)節(jié)點(diǎn)，2186條連線(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0261，結(jié)點(diǎn)大小能夠反映出關(guān)鍵詞出現(xiàn)次數(shù)的頻率，連線(xiàn)多少能夠表明關(guān)鍵詞之間聯(lián)系程度的緊密性。

圖4 關(guān)鍵詞Timeline圖譜分析

從圖4中可以看到，2004-2006年 “甲醛”、“空氣凈化”等關(guān)鍵詞結(jié)點(diǎn)較大，2013年，“室內(nèi)植物”、“污染現(xiàn)狀”等關(guān)鍵詞結(jié)點(diǎn)較大，說(shuō)明其在室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域中出現(xiàn)次數(shù)較多，為當(dāng)年的研究熱點(diǎn)和前沿趨勢(shì)，并與其余關(guān)鍵詞之間的連線(xiàn)緊密，形成了共現(xiàn)關(guān)系較強(qiáng)的中心性網(wǎng)絡(luò)。2010年以后，室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究前沿逐漸出現(xiàn) “新風(fēng)”、“空氣負(fù)離子”、“電子技術(shù)傳感器”、“能源消耗”、“健康效應(yīng)測(cè)定”等關(guān)鍵詞，說(shuō)明該領(lǐng)域所關(guān)注的內(nèi)容逐漸豐富，研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)不斷創(chuàng)新。

從圖5中可以看到，通過(guò)對(duì)樣本文獻(xiàn)進(jìn)行相關(guān)分析，得到突現(xiàn)強(qiáng)度較強(qiáng)的25個(gè)關(guān)鍵詞，其中“室內(nèi)環(huán)境污染”、“脂肪族醛”、“光觸媒”突現(xiàn)強(qiáng)度相對(duì)較高，分別為5.9974、5.4508和5.1638。各關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度值差別不大，說(shuō)明該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)較為集中。此外，除去“室內(nèi)空氣污染”關(guān)鍵詞，中心性值大于0.1的關(guān)鍵詞還有 “甲醛”、“顆粒物”、“總揮發(fā)性有機(jī)物”，說(shuō)明這些研究熱點(diǎn)在共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的有著關(guān)鍵性地位和作用。

根據(jù)不同時(shí)期突現(xiàn)的關(guān)鍵詞，可以發(fā)現(xiàn)近五年來(lái)，室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域沒(méi)有形成突現(xiàn)強(qiáng)度較強(qiáng)的關(guān)鍵詞，可能是由于學(xué)者們對(duì)該領(lǐng)域的研究逐漸深入與細(xì)化，研究熱點(diǎn)相對(duì)零散，交叉研究也相對(duì)較少，導(dǎo)致近年來(lái)該領(lǐng)域研究的前沿趨勢(shì)不夠明顯。

圖5 突現(xiàn)強(qiáng)度較強(qiáng)的25個(gè)關(guān)鍵詞

4 結(jié)論和建議

運(yùn)用CiteSpace可視化軟件繪制室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域的知識(shí)圖譜，基于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)，以2004-2018年中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的2158篇有關(guān)室內(nèi)空氣污染的期刊文獻(xiàn)為研究對(duì)象，分別對(duì)年發(fā)文量、作者群體、科研機(jī)構(gòu)、前沿?zé)狳c(diǎn)等進(jìn)行科學(xué)計(jì)量與可視化分析。結(jié)合識(shí)別建筑室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域的有關(guān)知識(shí)要素，總結(jié)了近15年來(lái)室內(nèi)空氣污染的研究現(xiàn)狀，形成結(jié)論，給出建議，以期為相關(guān)研究和工程應(yīng)用提供參考。

4.1 結(jié)論

1）空氣污染領(lǐng)域研究的年發(fā)文量（2004-2018年）總體平穩(wěn)略有下降，2009-2016年保持著較為穩(wěn)定的年發(fā)文量，但總體上發(fā)文量有遞減趨勢(shì)，研究熱點(diǎn)可能逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)移。

2）空氣污染領(lǐng)域研究的各作者之間有一定的合作交流，但高頻發(fā)文作者之間交流合作較少，集中度仍較偏低，尚未形成良好的合作氛圍。

3）空氣污染領(lǐng)域研究的各機(jī)構(gòu)之間合作交流偏少，且中心性不強(qiáng)，社會(huì)影響性有待提高，未構(gòu)建成合作網(wǎng)絡(luò)。

4）近幾年來(lái)，空氣污染領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)相對(duì)零散，研究前沿在不同時(shí)期出現(xiàn)不同關(guān)鍵詞，交叉研究相對(duì)較少。

4.2 建議

1）在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程建設(shè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程和工藝做法，進(jìn)一步豐富和完善該領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容，為創(chuàng)建健康舒適的人居空間提供技術(shù)支持。

2）本學(xué)科科研機(jī)構(gòu)加強(qiáng)相互合作交流頻次和力度，深化合作領(lǐng)域，提高研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用效果，為該領(lǐng)域向更高層次、更廣空間發(fā)展提供持續(xù)的理論支持。

3）基于學(xué)科融合理念，加強(qiáng)邊緣學(xué)科的探究，了解其對(duì)該領(lǐng)域有關(guān)技術(shù)平臺(tái)突破的幫助，推動(dòng)建筑室內(nèi)空氣污染領(lǐng)域研究的發(fā)展步伐，豐富該領(lǐng)域理論的知識(shí)圖譜構(gòu)架。