基于知識圖譜的人居環境研究現狀與趨勢分析

王 俐,江興隆

(1.中共太湖縣委黨校，安徽 太湖 246400；2.安徽省柏瑞環保科技咨詢有限公司，安徽 合肥 230036)

1 引言

人居環境是指人類聚居生活的環境，它不是由單一的因素構成，而是由自然、社會、經濟和生態等多方面因素構成的綜合性、復雜的龐大系統[1，2]。20世紀50年代希臘學者道薩迪亞斯在《人類聚居學》中最早提出“人居環境”這一概念[3]。西方人居環境的研究可概括為3個階段[4，5]：第一階段是二戰前的城市規劃研究階段，主要以城市規劃及其結構和功能研究為主；第二階段是二戰后到20世紀70年代城市重建階段，此時期重數量輕質量；第三階段是20世紀80年代至今全球生態建設研究階段，主要以生態環境保護和可持續發展成為主題。我國人居環境思想最早體現在道家風水學上，但系統的人居環境理論研究起步較晚，1993年國內學者吳良鏞等在人類聚居學理論的指引下首次提出“人居環境科學”概念，其認為人居環境由自然系統、人類系統、社會系統、居住系統和支撐系統等5個子系統組成，應該從全球、區域、城市、社區(村鎮)、建筑等5個層次研究，成為我國人居環境研究的主流導向[6～8]。隨著人口迅速增長和城市化的快速發展，人居環境研究越來越受到學術界的廣泛關注。近年來許多學者針對人居環境這一課題開展了大量的研究，研究對象由區域到城市并逐步過渡到鄉村，研究方法體現出多學科融合的特點[9～11]。如封志明等基于GIS技術建立了中國人居環境指數模型[12，13]；朱錫金研針對居住區規劃問題提出了生態居住區的概念[14]；趙萬民等對山地流域的人居環境建設理論進行重點關注[15，16]；于法穩等著眼于鄉村聚落的微觀研究[17]。

雖然廣大學者從多領域利用不同方法對人居環境進行了研究，但從文獻計量的角度，借助知識圖譜對人居環境發展進行整體分析的文獻相對較少。本文利用可視化工具繪制知識圖譜，研究了人居環境領域的主要學者與機構、研究熱點與發展趨勢，以期為人居環境的深入研究提供科學參考。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

研究數據以Web of Science 數據庫為數據源進行檢索，選擇數據庫為核心合集，檢索日期為2020年5月20日，采用的檢索式為：主題=human settlements，時間跨度=1991～2019年。經檢索和篩選后共得到9182 篇文獻。

2.2 研究方法

美國德雷克塞爾大學華裔教授陳超美于2004年基于JAVA程序開發了CiteSpace軟件，被廣泛應用于科學計量學領域[18，19]。采用CiteSpace對Web of Science數據庫中檢索的文獻進行統計分析，并制圖，CiteSpace分析中的統計指標包括頻數和中心度[20]，頻數是指9182篇文獻在某計量指標中出現的文獻數量，中心度是指該指標節點與其它節點間關聯性的強弱，中心度越高說明其關聯性越強越重要。可視化圖譜中呈現的圓圈大小代表計量指標的頻數，連線數量代表指標節點的耦合強度。

3 結果與分析

3.1 人居環境研究發文數量時間特征分析

文獻發文量的變化能夠分析該領域研究現狀，反映學者對該領域的關注程度。根據發文量的統計分析(圖1)，可以看出人居環境研究的文章總數量除1993年、1995年、2001年、2017年略有下降外，總體上處于上升趨勢，年均增長率約為12%。人居環境發文量大致可分為兩個階段：第一階段為1991～2004年，該期間處于緩慢增長階段，發文總數為1418篇，占總發文量的15%；第二階段為2005年至今，該階段發文數量處于急劇增長時期，人居環境研究有了突破性進展。

圖1 1991～2019年人居環境發文數量

3.2 人居環境研究發文作者特征分析

通過文獻作者共現分析可得出某一研究領域的核心研究者之間的合作強度。圖2中的每一個節點均代表一位作者，節點越大表明其發文的數量越多，節點之間的連線表明作者之間的合作情況，連線越粗表明作者之間的合作關系越強。通過文獻作者共現分析可知發文次數前3的作者分別是Paolo Gamba、Kevin J Edwards和Mariehelelne Moncel(圖2和表1)。從圖2中可知，關于人居環境的研究主要形成了9個研究學者群，而且學者之間的互引關系比較的松散，研究方向以及其所在學術團隊聯系也不夠緊密，這些問題的存在對人居環境研究領域的持續發展存在著不利的影響。

圖2 1991～2019年人居環境發文作者圖譜

表1 發文數量前10名的作者

3.3 人居環境研究國家(地區)和機構特征分析

通過對國家(地區)發文量的研究可直觀了解該國家(地區)在某一領域的研究狀況及其研究水平之間的差異[21]。文獻計量表明共有104個國家(地區)共發表了9182篇關于人居環境的文章，其中發文量超過100篇的國家(地區)有31個，占所有國家(地區)的29%。發文量少于50篇的國家(地區)有65個，占所有國家(地區)的63%。由此可見，人居環境研究涉及的國家(地區)相對較多，但發文量主要集中在美國、英國、中國等少數幾個國家(地區)。美國發文數量第1(2279篇)并且處于研究中心位置，與周圍國家(地區)的連線的密集(圖3)，表明美國科學家高度關注人居環境的研究，并與其他國家(地區)開展了廣泛的合作研究。

圖3 1991～2019年人居環境發文國家圖譜

通過文獻計量分析發現共有435個研究機構發表過關于人居環境研究的文章(圖4)，發文量排名前3的機構分別是Chinese Acad Sci、Univ Oxford和Univ Cambridge。中心性大于0.1的研究機構有4個，分別為Univ Cambridge、UCL、Univ Oxford 和CNRS，其發文量均少于100篇，我國研究機構Chinese Acad Sci發文數量最多，但中心性為0.09，表明發文數量與中心性之間不存在相關性。從合作關系角度來看，Density(網絡密度)為0.01，表明各研究機構之間的合作往來關系尚不緊密。

圖4 1991～2019年人居環境發文機構圖譜

3.4 人居環境研究學科分類特征分析

從人居環境的研究學科來看，1991～2019年發表與人居環境相關的文章覆蓋了113個學科(圖5)。其中發文量超過1000篇的主要為ENVIRONMENTAL SCIENCES & ECOLOGY、GEOLOGY、GEOSCIENCES、ENVIRONMENTAL SCIENCES、PHYSICAL GEOGRAPHY、GEOGRAPHY, PHYSICAL、ECOLOGY。進一步說明人居環境是環境、生態、地理等多學科交叉的學科，其研究內容和研究領域呈現多元化特點，利用多學科交叉的理論與方法研究人居環境問題已成為趨勢。

圖5 1991～2019年人居環境發文學科圖譜

3.5 人居環境研究關鍵詞共現特征分析

關鍵詞共現可以反映某一研究領域的熱點問題，關鍵詞共現的分析揭示了研究熱點、結構和范式，可以有效的把握相關研究的主題、特征及其內部各要素之間的關系和發展脈絡[22]。圖6中節點的大小表示該關鍵詞出現的頻次高低，節點越大表明在該研究領域關鍵詞出現的頻率越高，主要關鍵詞有settlement (人居)、climate change (氣候變化)、conservation (保護)、population (人口)、human impact(人類影響)等。在所有統計文獻中，共331種關鍵詞，出現了14964次。出現2次關鍵詞有94種，占關鍵詞總出現次數的1.3%，出現少于10次關鍵詞有196種，占關鍵詞總出現次數的4.4%，出現次數超過100次關鍵詞有43種，共出現11325次，占關鍵詞總出現數量的75.7%。表明人居環境研究所涉及的內容比較廣泛但研究重點相對集中，其中只出現過2次的關鍵詞，從某種層面上表明了其與人居環境研究焦點的關聯度不高。

圖6 1991～2019年人居環境研究關鍵詞知識圖譜

3.6 人居環境研究熱點和動態分析

利用CiteSpace中的Timezone功能對人居環境的研究熱點進行時區可視化分析可判斷人居環境研究領域涌現出新的關鍵詞從而形成新的研究熱點和趨勢。根據圖7形狀的大小及分布可知，人居環境研究主要集中于climatechange(氣候變化)、human impact(人類影響)和population(人口)等方面。climatechange(氣候變化)對人居環境的影響是目前研究關注的熱點內容，它包括氣溫的升高、海平面上升、城市的洪澇和排水以及山體滑坡等劇烈天氣變化對城市建筑群以及交通安全的威脅。近年來，人居環境的研究熱點比較分散，總的看來urban(城市)、land use(土地利用)和agriculture(農業)等研究成為新的研究熱點。農業的發展以及大規模的森林砍伐等土地利用方式的不合理會造成土壤的侵蝕加速、土壤水分流失會導致土壤的沙化和鹽漬化等問題，這些均對人居環境造成嚴重的影響。

圖7 人居環境研究關鍵詞時間序列網絡知識圖譜

突變詞可以反映相關研究在某些年份文獻中驟增及延續的狀況，表示研究熱點的發展趨勢。借助CiteSpace軟件的突變檢測算法，檢測出1991～2019年以人居環境為主題的文章中頻次變化率高、增長速度快的關鍵詞共219個(表2)。從時間上來看，關鍵詞突變熱點出現最早的為Arizona(美國亞利桑那州)、deforestation(森林開伐)、America(美洲)、California(加利福尼亞)、human impact(人類活動)、forest(森林)等。說明人居環境研究最早開展于美國，主要以deforestation(森林開伐)及human impact(人類活動)為主要研究內容。近期關鍵詞突變主要為determinant(決定因素)、strategy(戰略)、climate variability(氣候變異)、Tibetan Plateau(青藏高原)、geoarchaeology(地質考古學)、Landsat(地球資源衛星)等。說明近期人居環境研究更加側重于對造成因素及解決策略的研究，且研究地點逐漸從早期的America(美洲)等大區域尺度逐漸轉變成對Tibetan Plateau(青藏高原)等小區域尺度的關注，從geoarchaeology(地質考古學)和Landsat(地球資源衛星)可以看出人居環境的研究開始出現多學科交叉現象且研究方法開始出現多元化。從United States(美國)、North America(北美洲) 、New Zealand(新西蘭)和Asia(亞洲)、New World (新大陸)、Ggermany(德國)等地方的關鍵詞突變強度高持續時間長，說明人居環境的研究受到世界范圍的廣泛關注。

表2 前25名人居環境突變關鍵詞

續表1

3 結論與討論

利用CiteSpace軟件分析了Web of Science數據庫中1991～2019年人居環境研究領域的現狀和熱點，結果表明：

(1)人居環境發文數量總體呈上升趨勢，1991～2004年為緩慢增長階段，2005年至今發文量處于急劇增長時期，主要因為2005年“致力于人人共享的可持續城市與人居環境”全球人居環境論壇成立，人居環境研究逐漸成為學術界關注的熱點。

(2)人居環境發文量主要集中在美國、英國、法國、中國等國家，發文機構最多的為Chinese Acad Sci、Univ Oxford和Univ Cambridge。與其它國家(地區)合作較多的是美國，說明美國在人居環境的研究一直處于引領地位。Chinese Acad Sci 發文最多，顯示中國對人居環境的關注度隨著鄉村振興戰略的實施得到廣泛的關注，但中心性較低，需提高其文章的影響力，同時各機構之間需加強合作往來關系。

(3)從學科分類來看人居環境是一個涉及環境、生態、地理等多學科的交叉學科，研究內容和領域比較多元化。這也使得人居環境的研究方法呈現多元化趨勢，如模糊綜合分析、層次分析法、基于GIS技術的緩沖區分析和加權疊加分析[23～25]等被廣泛應用到人居環境研究當中，同時也暗示了人居環境研究是一個需要多學科交叉解決的問題，需利用不同學科優勢解決當今社會存在的不同尺度的人居環境問題。

(4)從高頻關鍵詞來看，人居環境關鍵詞共331種其中有94種關鍵詞只出現過兩次，43種關鍵詞出現次數超過100次，主要集中于climatechange(氣候變化)、human impact(人類影響)和population(人口)等方面，如陳呈奕等研究表明氣候環境變化是人居環境研究關注的熱點內容，極端天氣性質不同，對不同地區所產生的影響結果也不同，低緯度和沿海區域城市會受到海平面上升的威脅[26]。這表明隨著工業革命推進，人類對環境的影響越來越大，導致人居環境出現各種新的問題。

(5)人居環境研究中：urban(城市)Tibetan Plateau(青藏高原)、land use(土地利用)agriculture(農業)等成為新的關鍵詞。表明學者對人居環境研究逐漸從大尺度區域如國家或地區等向小尺度區域如城市或村鎮等方向轉變，由關注城市向關注農村演變。這顯示了中國生態文明建設和鄉村振興戰略實施推動人居環境研究尺度的變化。