基于CiteSpace的健康建筑研究知識圖譜分析

王幼松， 姚 瑤， 李弘揚,2

(1. 華南理工大學 a. 土木與交通學院；b. 亞熱帶建筑科學國家重點實驗室，廣東 廣州 510641；2. 河海大學 商學院，江蘇 南京 211100)

2017年，習近平同志在十九大報告中提出“健康中國”戰略，中國政府逐漸重視國民生命健康問題。而人的一生超過80%的時間在建筑中渡過，因此建筑環境是影響人類健康的重要因素。隨著經濟及社會發展，人們也在追求健康的生活方式，健康建筑“以人為本”的屬性有利于促進居住者身心健康發展。尤其是當今在新型冠狀病毒疫情的蔓延下，居家防疫等策略對建筑的健康性能提出了新的要求。美國最早開始健康建筑領域的研究，但隨著中國首部T/ASC 02—2016《健康建筑評價標準》于2017年發布并實施，健康建筑及其相關產業被激活，健康建筑成為中國建筑領域又一新的發展方向[1]。因此，健康建筑的發展是國家進步、產業及社會發展和國民幸福生活追求的重要體現。

知識圖譜可以通過共現及突現分析將學科的發展及前沿可視化展示。CiteSpace是研究知識圖譜的主流軟件，由華人學者陳超美博士開發，目前已運用于許多學科的知識圖譜構建中。其能將大量文獻進行可視化計量分析，彌補僅通過部分文獻進行文獻綜述的缺點，能更為全面了解某一領域的發展脈絡及前沿趨勢，同時通過相關算法分析提供更為客觀的文獻綜述依據。但目前未發現以知識圖譜為基礎對中國健康建筑研究現狀的梳理研究。近年來健康建筑研究的發展積累了一定的研究文獻，因此以中國知網(CNKI)數據庫為例，采用CiteSpace軟件對健康建筑研究領域中的發文量、作者、研究機構、載文期刊及關鍵詞等進行文獻計量分析及知識圖譜構建，深度分析中國健康建筑的研究現狀以及前沿發展趨勢，可為健康建筑的進一步研究提供借鑒與參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

選取CNKI數據庫，以檢索式“TI=‘健康建筑’+‘WELL建筑’ OR KY=‘健康建筑’+‘WELL建筑’ OR AB=‘健康建筑’+‘WELL建筑’”進行檢索。數據獲取時間為2020年8月31日，文獻類型為“期刊、碩博、會議”，共搜集中文文獻529篇。人工剔除無效文獻及除重后共得到303篇文獻，作為知識圖譜分析的依據。

1.2 研究方法

運用CiteSpace 5.7.R1進行文獻計量分析及知識圖譜構建。首先對發文量進行空間分布分析，了解健康建筑研究的發展趨勢，其次通過對研究作者及研究機構的共現分析，了解該領域的合作關系，并且進行載文期刊的統計。此外，以該領域的熱點文獻、關鍵詞詞頻以及聚類分析為基礎，輔以文獻內容的定性分析，得出健康建筑的研究熱點，最后通過關鍵詞突現分析挖掘健康建筑領域的研究前沿，預測其發展趨勢。

2 健康建筑知識圖譜分析

2.1 文獻空間分布

中國最早的健康建筑研究文獻發表于1994年，從節能角度設計通風系統以實現病建筑到健康建筑的轉變[2]。李國華[3]首次提出健康建筑的定義：健康建筑是指所選用的建筑材料無毒副作用，該建筑有益于人體健康。隨后的近10年(1995―2015年)中，每年該領域的文獻不足10篇，并呈現波動發展。2014年10月，美國WELL健康建筑標準發布，并于2015年被引入中國。因此2016年后，中國健康建筑研究進入到增長期，而在2017年1月后，隨著首部T/ASC 02—2016《健康建筑評價標準》發布，健康建筑研究的發文量出現了近年來的最大漲幅，自此國內關于健康建筑的學術研究熱度不斷增高，如圖1(數據獲取截止2020年8月31日，以月平均發文量計算，預估2020年全年發文量可達65篇)所示。

圖1 CNKI數據庫健康建筑文獻空間分布

2.2 作者分析

健康建筑領域的研究有291名作者參與，發表論文最多的是王清勤，共發表13篇。其次是孟沖與李國柱，分別發表11，8篇。王清勤是中國建筑科學研究院博導，研究方向為建筑環境與節能、綠色建筑等，主持制定了GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》、T/ASC 02—2016《健康建筑評價標準》等標準。孟沖是中國城市科學研究會綠色建筑研究中心主任，長期從事綠色建筑、建筑節能及綠色生態城區的研究。李國柱主要從事室內PM2.5、健康建筑等工作。可見，目前健康建筑的研究由綠色建筑研究領域相關學者推動，是未來從事綠色建筑研究學者的新選擇。但該領域的合作關系較為分散，鮮有作者間的合作連接，主要形成了圖2所示以王清勤、孟沖及李國柱為中心外擴發展的合作網絡。表1列出了前10名熱點作者的發文量。

圖2 主要作者共現網絡圖

表1 熱點作者(前10名)

2.3 研究機構分析

經統計，共有206個研究機構參與健康建筑領域的研究。由表2可知，健康建筑研究領域的熱點機構主要由科研院所組成，除同濟大學及清華大學外，其余高等院校發文量較少。該領域是建筑領域新的研究方向，主要由相關科研院所的研究人員進行前期相關概念的界定及相關標準的制定，為該領域在國內的進一步發展奠定基礎。

表2 熱點機構(前10名)

因此，該領域的發展要加強科研院所與企業、高等院校之間的產學研合作，充分激發相關儲備力量的參與度。而由圖3可知，健康建筑領域的研究形成了以中國建筑科學研究院有限公司為中心的合作網絡，且熱點機構的合作網絡較主要作者合作網絡更為密集，研究機構間的合作基礎較好。

圖3 主要機構共現網絡圖

2.4 載文期刊

如表3所示，健康建筑的研究文獻大都發表于建筑類期刊，其中《建設科技》《建筑技術》《綠色建筑》《建筑節能》收稿數量較高，分別為18，18，12篇，而《科學通報》是其中影響因子(1.526)最高的期刊，被EI索引收錄。

表3 載文期刊(前10名)

3 健康建筑研究熱點及前沿分析

3.1 研究熱點分析

3.1.1 近五年熱點文獻

通過對健康建筑研究進入增長期(2016年)后的熱點文獻分析，可知近5年的熱點文獻(表4)主要分為兩部分，第一部分主要由王清勤團隊發表的4篇綜述類文章組成，其通過對綠色建筑發展現狀的綜述，指出健康建筑是綠色建筑發展的更深層次要求[4]，以及在健康中國戰略等政策的激勵和國外健康建筑發展的引領下，中國健康建筑開始新的發展[5]。并就目前中國在健康建筑標準制定、項目認證、產業發展等方面的現狀進行分析，指出健康建筑未來需要在公共衛生學、心理學、營養學、人文與社會科學、體育健身等方面進行深入的交叉學科研究[6,7]。第二部分主要由健康建筑評價標準的6篇文獻組成，將在聚類圖譜中詳細分析。

表4 近5年熱點文獻(前10名)

3.1.2 關鍵詞頻次分布

為提高關鍵詞聚類準確度，通過編輯CiteSpace的Alias文件，將健康建筑評價標準(評價標準、標準、評價、建筑標準、建筑評價、健康建筑評價)、健康建筑(健康性建筑、建筑健康、建筑與健康、健康建筑產業)等同義關鍵詞合并。由表5可知，頻次最高的非健康建筑的關鍵詞為健康建筑評價標準，可見目前中國注重評價標準的研究，與熱點文獻分析結果一致。對于健康建筑影響因素的研究以空氣為主，也有部分研究圍繞熱濕環境進行，但缺乏對水、健身、心理健康、光與聲環境等的研究。在研究對象上，主要是對住宅、人居環境進行研究，對公共建筑研究較少。其次，對于綠色建筑、建筑節能方面的研究也較為突出，可見健康建筑的研究需要在綠色建筑的基礎上進一步發展。此外，關于健康建筑的設計也是學界的研究重點。

表5 關鍵詞頻次統計

3.1.3 關鍵詞聚類圖譜分析

通過Log-likelihood算法對關鍵詞進行聚類，由圖4可知 Modularity 網絡圖聚類模塊指數Q=0.6489>0.3，聚類輪廓指數S=0.6131>0.5，該聚類合理[8]。前10個聚類如表6所示，合并后得到健康建筑領域研究熱點。

表6 關鍵詞聚類

圖4 關鍵詞聚類

(1)室內熱環境(#0室內熱環境)

室內熱環境由空氣溫度、濕度、氣流速度和平均輻射溫度組成，以人的熱舒適度為標準[9]。健康建筑室內熱環境的營造可提供健康、舒適及宜居的人居環境，尤其對新型冠狀病毒疫情下居家防疫策略產生重要影響[10]。相關文獻以不同氣候特征區域的典型城市住宅或公共建筑為研究對象進行室內熱環境分析，如寒冷地區石家莊、夏熱冬冷地區廣西以及廈門。所采用的研究方法主要有實地檢測[10,11]、 數值模擬[11]以及問卷調查[12]三類。此外，相關文獻[11]還結合熱環境、聲環境、光環境等綜合研究室內物理環境對健康建筑的影響。

(2)空氣質量(#1 空氣質量)

良好的空氣質量是健康建筑的基礎，其評分值約占健康建筑評價總值的1/4[13]。而影響空氣質量的主要因素有：污染源、新風量、氣流組織形式、空調系統等。因此，室內空氣質量的研究主要集中于對相關空氣污染物的控制，如可揮發有機物[14]、PM2.5[15,16]、氡[17]等。而置換室內空氣可以降低空氣污染物的濃度，因此有部分文獻進行室內氣流組織形式的研究[18,19]。其次，空調系統[20,21]及新風系統[22]在凈化空氣中的研究也備受重視。

(3)建筑材料與工藝(#2 工廠化預制、#8 建筑材料)

李國華[3]指出建筑材料是室內環境的主要污染源。對于健康建筑材料的應用與研究將更有益于人類健康。而相關的建筑工藝與流程也影響建筑的健康性，例如機電管道安裝對于水質的影響，相關研究指出工廠化預制、現場安裝的機電集成工法是綠色建筑、健康建筑最好的技術實現手段[23]。

(4)評價標準(#3 WELL建筑標準、#7 中國建筑科學研究院)

健康建筑評價標準在推動健康建筑研究發展中擔任著重要角色。全球第一部健康建筑評價標準WELL V1.0于2014年在美國發布，并于2018年發布WELL V2.0。此外，部分國家也頒布了建筑健康性能評價標準，如英國的RESET健康室內標準；德國的SBM標準等。而T/ASC 02—2016《健康建筑評價標準》由中國建筑科學研究院、中國城市科學研究會等共同制定，于2017年發布。同時，綠色建筑評價標準中也有涉及居住者健康的評價標準，如英國的BREEAM與美國的LEED標準。因此，中國關于健康建筑評價標準的研究主要分為評價標準的應用[24,25]、標準解讀[26,27]以及對比研究三部分。其中，對比研究主要包括美國WELL V1.0與V2.0版本的對比[28]、中國標準與地方政策對比[29]、健康建筑評價標準與綠色建筑評價標準對比[30]、中美健康建筑標準對比[31]、美德健康建筑標準對比[32]五個方面。

(5)健康建筑的內涵(#4 養生與建筑、#9 綠色建筑)

健康建筑是綠色建筑發展的延續，更注重人類的體驗感與舒適性。中國傳統文化中，素有貴生、重生、便生的思想，而這些思想也是建筑“以人為本”內涵的基礎[33]。因此，現有研究也致力于探索綠色建筑與健康建筑[34]、生態建筑與健康建筑[35]、養生文化與健康建筑的關系[33]等。

(6)健康建筑與室外環境(#6 健康)

健康建筑的室外環境主要指室外健身環境及活動場地，良好的室外環境可為居住者提供交流活動場地、保持人的心理健康。目前，對于健康建筑室外健身運動場所的研究主要是通過結合健康建筑的內涵與評價標準，對健身環境的規劃與設計提出建議[36,37]。

(7)健康建筑的監測(#5 物聯網)

室內環境監控具有監測和控制一體化的特點，成為物聯網最重要的應用領域[38]。目前該領域主要對公共建筑室內環境監測的進展提出監測建議[38]。也有學位論文開展了對居住建筑物聯網室內健康環境實時監測系統設計構建與應用研究，為室內環境的數據收集提供新的途徑[39]。此外，也有研究將健康建筑和智能建筑這兩個原本平行的研究思路相互結合, 建立了一個集散式建筑及社區空氣質量監控系統[40]。

3.2 研究前沿分析

關鍵詞的突然顯現，說明了該學科發展的前沿趨勢。通過CiteSpace軟件中的突現分析提取突現關鍵詞，設定f(x)=2，Minimum Duration=1，得到22個關鍵詞，選取前20個關鍵詞如圖5所示。

圖5 突現關鍵詞(前20個)

中國在該領域的研究由病態建筑開始。在1994―2002年之間，研究對象為傳統建筑四合院，早期注重對建筑材料的研究。其次，健康建筑的內涵包含了可持續發展、生態及綠色建筑的理念，因此在健康建筑發展初期對于可持續發展、生態、空調系統、建筑節能等研究較為突出。直到2003年，非典襲來，關于疫病與健康建筑的關系成為當時的研究趨勢。隨后直到2012年，健康建筑領域的研究轉向“以人為本”，更為關注人居環境、建筑物理環境、室內環境、空氣等與人類密切相關的因素，研究對象也從傳統建筑轉向了高層建筑、建筑玻璃幕墻等現代建筑常見要素。健康建筑評價標準、光環境、健康社區成為近年來的研究前沿方向。此外，隨著新型冠狀病毒疫情的發展，疫病與健康建筑的關系研究也應進一步深化。

健康建筑評價標準是推動中國健康建筑發展的重要因素，對相關評價標準的完善與應用是未來的研究前沿。健康光環境對人類生理和心理產生巨大作用，光環境涉及到光照強度、光色變化、空間亮度分布等，將直接影響人類健康。健康社區是健康建筑從單體到整體的重要體現。2020年，隨著T/CECS 650—2020《健康社區評價標準》與T/ASC 12—2020《健康小鎮評價標準》陸續發布，未來對于健康建筑的研究會擴充到社區、小鎮等整體。

4 結 論

基于CNKI數據庫，通過CiteSpace構建健康建筑知識圖譜，反映了1994—2020年健康建筑研究領域發展的現狀及趨勢如下：

(1)中國健康建筑的研究自2016年進入了增長期，而其是基于綠色建筑等可持續發展理念加入了以人為本的內涵而產生的，更具備人文關懷的特征，是綠色建筑等領域學者及相關企業、高等院校可選擇的新研究方向。

(2)通過對近五年熱點文獻、關鍵詞的頻次及聚類分析，可知中國現在健康建筑的熱點包括了室內熱環境、空氣質量、建筑材料與工藝、評價標準、健康建筑內涵、健康建筑與室外環境、健康建筑監測等七個方面。其中，室內熱環境的研究具有典型的地域特征，研究方法為實地檢測、數值模擬以及問卷調查；空氣質量的研究集中于空氣污染物、氣流組織、空調系統以及新風系統的研究，以達到置換空氣、降低污染物濃度的目的；建筑材料與工藝主要指建筑材料與管道安裝對居住者健康的影響；健康建筑評價標準是該領域最熱門的研究方向，主要包括評價標準的應用、評價標準的解讀以及評價標準的對比分析，而不同標準的對比分析有利于標準的制定與完善，因此對比分析是評價標準的研究重點；健康建筑內涵主要指健康建筑與綠色建筑、養生建筑及生態建筑間的關系。健康建筑與室外環境主要包括健身環境及活動場地；而健康建筑監測主要涉及物聯網、智能建筑的研究。

(3)通過關鍵詞突現分析，發現研究前沿主要集中于健康建筑評價標準、光環境以及健康社區三個方面。