基于文獻計量學的水旱災害防治領域前沿熱點分析

翟麗妮，馬麗梅，關洪林，林沛榕，趙一方

(1．湖北省水利水電科學研究院，武漢 430070；2．湖北省水利水電科技情報中心，武漢 430070；3．《中國學術期刊(光盤版)》電子雜志社有限公司，北京 100193)

0 引 言

縱觀人類社會的發展，自人類誕生以來，就一直伴隨著對水旱災害的躲避、治理和防御，隨著人類經濟社會的快速發展，人與水爭地、人與生態系統爭水的矛盾明顯激化。一方面是氣候變化導致極端天氣事件頻發；另一方面是高影響開發的人類活動，導致社會面對水旱災害的脆弱性日漸凸顯。當前，全球已進入了一個水旱災害頻發并重的階段，不僅水災的影響居高不下，旱災的影響也節節攀升，水旱頻發、旱澇急轉等現象已經引起了世界各國的高度重視。盡管人類修建了規模龐大的防洪抗旱工程體系，然而，即使在美、日等發達國家，水旱災害損失的絕對值依然呈現上升趨勢，水旱災害的防治是一個常治常新的永恒課題。為了更全面地了解國內外水旱災害防治的研究現狀、熱點和前沿，本研究運用文獻計量學，在CNKI和WOS數據庫中對近五年的文獻進行檢索與分析，初步揭示了該領域的研究熱點和前沿。

文獻計量學是以各類文獻數據為基礎，采用數學、統計學、文獻學等方法來定量描述、評價和預測學科研究熱點與前沿的新興學科，已受到地球科學、土壤科學、環境科學等領域專家學者的高度關注[1-4]。宋國香等利用文獻計量學對水體修復技術進行分析，發現我國水體修復技術SCI發文量較高，但研究層次和論文質量還有待提升[5]。陳華等利用文獻計量學開展生態水文學、環境治理、三峽庫區水環境等方面研究熱點及發展趨勢的研究[6-8]。目前，文獻計量學已成為學科研究熱點及其發展趨勢分析的常用方法，但面對科技信息增長的爆發性和復雜性，如何全面、準確地獲取信息和有效、快捷的挖掘信息，兼顧研究的深度和廣度是文獻計量學面臨的巨大挑戰。本研究通過水利學與情報學的深度融合、關鍵性指標國內外的比較分析和可視化圖譜的輔助分析，以期對該領域前沿熱點實現全面性和精細化的挖掘。

1 數據和方法

1.1 數據來源及獲取

本研究在對水旱災害防治領域的研究內容、機構和學者進行文獻調研的基礎上，對該領域檢索方向和詞組的設置充分咨詢了業內專家的意見，最終確定了本研究的五大檢索領域(防洪、治澇、抗旱、水資源、模型方法)和26個檢索方向(河道治理、極端洪水、節水灌溉技術、抗旱減災措施、水文模型、作物生長模型、水資源配置、水資源承載能力、城市內澇、澇災形成機制等)，詳見表1。采用布爾邏輯算符、臨近算符、通配符等確定關鍵詞的檢索式，使用python爬蟲技術，在CNKI和WOS庫中獲取相關文獻數據。

1.2 研究方法和工具

本研究首先通過發文量和篇均被引頻次兩個宏觀統計指標，定量分析國內外的高產出方向和高影響力方向，窺探學科發展動態和趨勢；其次借助Citespace可視化圖譜軟件對高頻關鍵詞的詞頻、共詞和聚類等微觀特征進行分析，獲取該領域前沿熱點的粗線條；最后通過業內專家對Citespace底層數據的解讀，實現對該領域前沿熱點的精細化挖掘。

科學知識圖譜在文獻計量分析中的應用彌補了傳統操作方式在全面性、客觀性等方面的不足。本研究在綜合分析Cite Space、Hist Cite、VOSviewer、Ucinet等目前常用的圖譜分析軟件優劣的基礎上，選擇Cite Space進行輔助分析。一是因為Cite Space能夠滿足本研究分析CNKI 和WOS兩大數據庫的需要；二是與其他軟件相比，Cite Space具有圖譜比較直觀，可視化效果好，易于用戶對圖譜進行后期解讀等優勢。

表1 水旱災害防治領域主要研究方向

2 五大領域的產出和影響力分析

本研究以發文量和篇均被引頻次作為學術產出和影響力大小的評判指標。表2給出了五大檢索領域的統計數據，圖1展示了各方向總發文量和篇均被引量的分布情況?？梢姡趪鴥韧獾臄祿熘?，“模型方法”的發文量和篇均被引量都是最高的?？梢哉J為，該領域學術產出量最多且學術影響力最高的方向是“模型方法”。

表2 國內外水旱災害防治近五年整體發展概況指標統計表

圖1 近五年水旱災害防治五大領域的總發文量及篇均被引量分布圖

3 各子方向的產出和影響力分析

3.1 防洪領域

本研究將防洪細分為：河道治理、防洪調度等6個子方向，各方向近五年的總發文量和篇均被引量分布情況見圖2。從中可見，國內防洪領域的產出優勢往往滯后于影響力優勢，其中，產出最多的方向是“河道治理”和“防洪調度”，學術影響力最高的方向卻是目前產出并不算多的“極端洪水”和“洪水風險”。而國際防洪領域的產出優勢與影響力優勢呈現正相關態勢，其中，產出和影響力均最高的兩個方向是“洪水風險”和“極端洪水”。

圖2 近五年防洪領域的總發文量及篇均被引量分布圖

3.2 治澇領域

本研究將治澇細分為：城市內澇、農田排水等5個子方向，各方向近五年的總發文量和篇均被引量分布情況見圖3。從中可見，國內治澇領域產出最多的方向是“城市內澇”，學術影響力最高的卻是產出最少的“澇災形成機制”。而國際治澇領域的產出與影響力呈現正相關的態勢，其中，產出和影響力均最高的兩個方向是“農田排水”和“調蓄演算”。

圖3 近五年治澇領域的總發文量及篇均被引量分布圖

3.3 抗旱領域

本研究將抗旱細分為：節水灌溉技術、節水等6個子方向，各方向近五年的總發文量和篇均被引量分布情況見圖4。從中可見，國內抗旱領域產出最多的是“節水灌溉技術”，學術影響力最高的卻是產出相對較少的“干旱形成機理”。而國際抗旱領域的產出與影響力呈現正相關的態勢，其中，產出和影響力均最高的兩個方向是“極端干旱”和“抗旱減災措施”。

圖4 近五年抗旱領域的總發文量及篇均被引量分布圖

3.4 水資源領域

本研究將水資源細分為：水資源配置、水資源利用等4個子方向，各方向近五年的總發文量和篇均被引量分布情況見圖5。從中可見，國內水資源方面產出與影響力大體呈現負相關的態勢，產出最高的是“水資源配置”，學術影響力最高的是“水資源承載能力”。而國際水資源領域產出最多的也是“水資源配置”，學術影響力最高是“水優化調度”。

圖5 近五年水資源領域的總發文量及篇均被引量分布圖

3.5 模型方法領域

本研究將模型方法細分為：水文模型、水動力模型等5個子方向，各方向近五年的總發文量和篇均被引量分布情況見圖6。從中可見，國內模型方法的產出與影響力大體呈現負相關的態勢，其中，產出最多的是“水文模型”，學術影響力最高是“作物生長模型”。而國際模型方法的產出與影響力大體呈現正相關的態勢，其中，產出和影響力均最高的方向為“水文模型”。

4 五大領域的前沿熱點分析

本研究利用CiteSpace軟件，對CNKI庫和WOS庫近五年來關于水旱災害防治論文題錄中所給出的關鍵詞進行可視化圖譜分析，綜合分析詞頻、共詞和聚類等特征。以模型方法為例，WOS庫的分析成果見圖7。圖中連線代表關鍵詞的共現情況，不同顏色代表不同聚類的共詞情況，連線越粗表明共現頻次越大；色環的大小代表關鍵詞出現的頻次，節點標簽的大小代表關鍵詞的中心度。中心度是根據文章的互引關系，結合關鍵詞的出現頻次以及共現情況得到的影響力指標，中心度高的關鍵詞在一定程度上反映了該領域的前沿熱點，如圖7所示，模型方法國際的前沿熱點是“氣候變化”。其他五大領域國內外的前沿熱點詳見表3。

圖7 國外(WOS庫)模型方法領域關鍵詞可視化圖譜分析

5 結 語

本研究利用文獻計量學定量分析了近五年國內外水旱災害防治領域的發文量、被引量和高頻關鍵詞。通過分析近五年的總發文量和篇均被引量識別了各方向的產出熱點和關注熱點，結果表明，國內的產出優勢往往滯后于影響力優勢，而國際的產出與影響力大體呈現正相關的態勢。國內目前的高影響力方向因關注度較高，很有潛力成為未來的高產出方向，例如，極端洪水、澇災形成機制、干旱形成機理、水資源承載能力和作物生長模型等。

在借助Citespace可視化圖譜軟件對高頻關鍵詞的詞頻、共詞和聚類等特征進行全面分析的基礎上，結合業內專家對底層數據的解讀，本研究實現了對各領域前沿熱點的精細化挖掘。

表3 五大領域的前沿熱點分析成果

續表3 五大領域的前沿熱點分析成果

結果表明，國內前沿熱點主要集中于洪水預報和城市內澇防治；國際前沿熱點主要集中于遙感技術在水旱災害防治中的應用以及農田排水的水污染問題。國內外前沿熱點的差異一方面是由于國際在某些方面的研究領先于國內，當前的熱點可能成為國內未來一段時間的發展方向，如洪水風險分析、氣候變化、遙感監測等；另一方面是由于國內外面臨的主要水問題不同，例如，國內治澇更多關注海綿城市，而國際治澇則更多關注農田排水的水污染問題。