基于Cite Space的地質災害應急研究可視化分析

邱錦安，楊林，童紀偉，張杰，鄧志德

（1.廣東省地質災害應急搶險技術中心，廣東 廣州 510080；2.韶關學院旅游與地理學院，廣東 韶關 512005）

中國幅員遼闊，地質環境復雜多變，地質災害易發、頻發，嚴重威脅人民群眾的生命財產安全（楊遷等，2020；劉傳正等，2020）。尤其是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷地質災害，嚴重威脅著許多城鎮、建筑和交通等重要工程設施，影響社會經濟可持續發展，這類突發性地質災害，通常是地質災害應急處置最常見的災種。地質災害應急處置是應急響應工作流程中的最關鍵環節，是應對地質災害災情或險情采取的緊急調查和減災行動（劉傳正，2006）。目前已有一些相關文獻對地質災害應急進行了研究，但只是側重于某個應急處置技術環節，如應急調查、應急測繪、應急監測等，對地質災害應急領域的歷史脈絡與現狀分析（如論文發表情況，核心作者與機構，前沿熱點等）缺乏研究。目前，基于知識圖譜的可視化分析應用十分廣泛，比如知識圖譜軟件CiteSpace在自然災害（含地質災害）研究領域的分析，包括自然災害風險及風險感知（王萍等，2019；尚志海等，2021）、泥石流災害風險（陳薈竹等，2018）、泥石流防治（趙鵬等，2019）、巖溶災害（鐘亮等，2018）和社區地質災害防災減災（郭浩天等，2019）等研究，利用CiteSpace軟件的統計分析、網絡分析和聚類分析等工具，對作者群、研究機構、關鍵詞和研究熱點等信息進行綜合分析。CiteSpace是由美國德雷塞爾大學（Drexel University）信息科學與技術學院陳超美教授2004年發明，2006年與大連理工大學WISE實驗室合作開發的知識圖譜分析軟件（Chen，2006），該軟件已在多個學科的現狀分析、熱點方向及發展趨勢分析中取得了豐碩的研究成果（Chen，2017）。因此，鑒于地質災害應急研究領域的現狀綜合分析較少，本文利用CiteSpace知識圖譜分析軟件，構建21世紀以來近20年間中國地質災害應急研究領域知識圖譜，直觀、定量地探究中國地質災害應急領域的研究熱點，進一步完善地質災害防災、減災、救災相關的應急知識理論體系。研究成果有助于把握地質災害應急領域現狀和熱點，揭示中國地質災害應急領域的演進歷程與發展趨勢。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

以“地質災害應急”為主題詞，在中國知網（CNKI）數據庫（含中國學術期刊網絡出版總庫、博士學位論文全文數據庫以及優秀碩士學位論文全文數據庫）檢索出1 011條文獻數據。對檢索結果去重，并刪除報刊簡訊、無作者信息及其他不相關條目后，篩選得到462條論文數據（含7篇博士論文和50篇碩士論文），時間跨度為21世紀以來近20年（2002年1月1日—2021年12月31日，2001年無相關論文），每條數據記錄包括論文題目、發文作者、研究機構、摘要和關鍵詞等信息，導出為Refworks格式文件備用。

1.2 研究方法

CiteSpace軟件沒有對CNKI期刊實現共現分析的功能（邱錦安等，2017）。因此，首先利用Excel 2016對近20年間（2002—2021年）的地質災害應急主題文獻數量及載文期刊情況進行統計分析，再將前述Refworks格式文件導入CiteSpaceⅢ（CiteSpace.3.8.R6版本），設置時間和閾值，勾選聚類詞來源（包括標題、作者、機構、摘要、關鍵詞），生成地質災害應急研究領域知識圖譜，對論文作者、研究機構以及關鍵詞進行數據挖掘與可視化分析。

2 結果與分析

2.1 發文數量及時間分布特征分析

2002—2021年地質災害應急研究的發文數量呈現為波動增長的趨勢（圖1）。在2004年國務院頒布《地質災害防治條例》前幾年，有關地質災害應急研究的發文量很少；在《條例》施行之后，地質災害應急作為一項重要內容，得到了學者們關注，逐漸圍繞相關領域開展了一些研究，由于受到理論認知水平的限制，2005—2008年地質災害應急研究發展較為緩慢，發文量較少，但總體呈上升趨勢；為貫徹落實《地質災害防治條例》、《國家突發地質災害應急預案》（2006年1月8日頒布）和《中華人民共和國突發事件應對法》（2007年11月1日頒布）相繼施行，明確規定了突發事件應急處置與救援相關職責；而2008年舉世震驚的汶川大地震觸發的崩塌、滑坡數量總數達4萬～5萬處，四川省實施了多省參與的地震災區重大地質災害應急勘查、設計和施工等項目，使后續2009—2013年間出現了較多的突發性地質災害應急相關研究；2011年6月，《國務院關于加強地質災害防治工作決定》發布，以建立健全地質災害調查評價體系、監測預警體系、防治體系、應急體系為核心，強化全社會地質災害防范意識和能力，全國各地陸續貫徹落實，中國地質災害應急研究領域掀起了熱潮，在2014和2015年發文量增加較多，其后也較平穩發展；到了2018年，從國務院機構改革組建應急管理部、整合原國土資源部的地質災害防治職責開始，國內學者們加大了地質災害應急的研究力度，后續2年發文量快速增加，尤其是2019年，隨著10多年的理論知識積累及先進技術手段的應用，中國地質災害應急研究發文量迅速增長到63篇，達到了近20年研究的頂峰；隨后2020年、2021年發文量有所下降，分別為50篇和22篇。

圖1 2002—2021年地質災害應急研究發文數量Fig.1 Number and annual growth rate of geological disaster emergency research papers in 2002-2021

近年來，國務院下發通知于2020年至2022年開展第一次全國自然災害綜合風險普查，包括地質災害風險普查，目標是摸清全國地質災害風險隱患底數，查明重點區域抗災能力，客觀認識全國和各地區地質災害綜合風險水平。在此背景下，可以預見未來中國地質災害應急研究也將不斷受到關注，相關研究論文的數量將有所增長。

2.2 載文期刊分析

按不同期刊分別統計2002—2021年地質災害應急研究的發文數量，并在CNKI中查閱2021版復合影響因子，發文6篇以上的共有16個期刊（表1），排名較前且影響因子在0.5以上的有《中國地質災害與防治學報》《城市地質》和《地質災害與環境保護》。載文篇數排名前16位的期刊大部分為地質類專業學術期刊，少部分為測繪類、地震類、地理信息類期刊，反映了學科交叉研究有待進一步加強。另外值得關注的是，長安大學有8篇學位論文與地質災害應急研究相關，表明目前該校是培養地質災害應急領域研究生較多的高校。載文6篇及以上的期刊中，中文核心期刊的數量較少，且影響因子總體偏低，表明地質災害應急研究學術質量有待進一步提高。

表1 2002—2021年地質災害應急研究載文量6篇及以上的期刊Tab.1 Journals in which more than 6 papers on geological disaster emergency research are published 2002-2021

2.3 發文作者知識圖譜可視化分析

在CiteSpaceⅢ軟件中的節點類型勾選作者，提取被引頻次最高的50個作者，得到作者知識圖譜（圖2），識別出地質災害應急研究領域的核心作者及其合作強度和互引關系。圖2中，節點越大表示作者出現頻次越多。經統計，發文作者出現1次及以上的有494人，出現3次以上的有22人（表2），其中陳紅旗、張小趁、劉傳正、張斌均在5次以上。另外，前10位作者發文頻次為59次，占到所有作者總發文頻次的12%，而發文頻次在3次以上的作者發文頻次共93次，占所有作者發文頻次近20%，表明中國地質災害應急研究領域作者集中度較高，核心作者的相關研究成果奠定了地質災害應急研究的學科基礎。但從論文作者知識圖譜中的共現網絡分析發現，地質災害應急研究的研究人員互引關系較為簡單，表明各研究團隊之間的合作較少，有待進一步加強。

表2 2002—2021年地質災害應急研究出現頻次3次及以上的作者Tab.2 Authors whose articles on geological disaster emergency research appeared more than 3 times in 2002-2021

圖2 2002—2021年地質災害應急研究發文作者可視化圖譜Fig.2 Authors of geological disaster emergency research in 2002-2021

2.4 發文機構知識圖譜可視化分析

在CiteSpaceⅢ中構建圖譜對研究機構的現狀和優勢進行分析（圖3所示，只顯示出現3次及以上的研究機構），有助于學者們發現標桿、尋找差距，以增強競爭意識、實現共同發展（邱錦安等，2017）。圖3中節點越大，代表發文機構出現頻次越多；節點密度越大，則說明機構之間聯系越密切。從圖3整體來看，網絡關系稀疏、密度小、聚合度低，很多節點之間都沒有連線，說明2002—2021年地質災害應急研究領域的研究人員都是處于獨自研究的狀態，相互之間交流較少，因此有待加強交流合作，實現研究領域發展。

圖3 2002—2021年地質災害應急研究發文機構可視化圖譜Fig.3 Institutions doing geological disaster emergency research in 2002-2021

合并二級機構之后，可見中國地質環境監測院（含原國土資源部地質災害應急技術指導中心，現為自然資源部地質災害技術指導中心）發文數量最多（29篇）；其次是華北科技學院、成都理工大學（含地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室）和三峽大學，發文量均為10篇（表3）。從區域角度上看，發文數量前十的研究機構在北京、河北、四川和湖北，主要原因是上述省（市）經濟發展水平相對較高，科研經費及實驗研究條件充足，科研能力較強，地質災害也十分發育。

表3 2002—2021年地質災害應急研究發文3篇及以上的機構Tab.3 Institutions which articles on geological disaster emergency research appeared more than 3 times in 2002-2021

從單個機構來看，自2010年我國遭遇了甘肅舟曲縣特大泥石流、貴州關嶺縣特大滑坡和陜西丹鳳重大泥石流等一系列重大突發地質災害后，地質災害應急工作被提到了一個新的高度（劉維，2013）。為應對嚴峻的地質災害防治形勢，2011年4月中央編辦批復國土資源部成立地質災害應急技術指導中心，該中心近10年來承擔了全國許多重大地質災害應急調查、監測預警和應急處置技術指導以及相關課題研究；而華北科技學院作為應急管理部直屬高校，擁有多個防災減災、應急管理相關的科技平臺，建有礦山地質和災害防控應急數字化實驗室。據相關報道，目前華北科技學院與防災科技學院已合并組建應急管理大學（籌），將成為地質災害國家應急管理人才培養、科技創新和教育培訓高地，預計將來會有以應急管理大學署名的地質災害應急相關成果產出；成都理工大學擁有目前我國地質災害防治領域唯一的國家重點實驗室，將圍繞國家經濟建設和減災防災的戰略目標，建立地質災害防治領域理論創新體系和技術方法體系；三峽大學則擁有三峽庫區地質災害教育部重點實驗室，致力于解決三峽庫區崩塌、滑坡和泥石流等地質災害防治與應急中的關鍵技術問題；其余機構則由于所在地區經濟發展水平相對較弱、科研經費較少，或者由于研究力度不夠，發文量較少。綜上所述，中國地質災害應急研究機構間科研能力的差異較為顯著，需提升競爭實力，實現共同發展。

2.5 地質災害應急關鍵詞知識圖譜分析

關鍵詞是能夠反映論文主體概念的一組主題詞，出現頻率高的關鍵詞一般代表了該領域的研究熱點。熟知研究熱點，可以使學者們對地質災害應急研究現狀和發展態勢有更明確的認識，有助于更好地把握領域研究動向（邱錦安等，2017）。使用CiteSpaceⅢ軟件對論文主題關鍵詞知識圖譜進行分析（圖4，經調諧只顯示出現10次及以上的關鍵詞）。圖4中圓點越大，表示該關鍵詞出現頻次越高。

圖4 2002—2021年地質災害應急研究關鍵詞可視化圖譜Fig.4 Keyword map of geological disaster emergency research in 2002-2021

據統計，出現頻次10次以上的高頻關鍵詞有21個（表4），其中前11個高頻關鍵詞（出現18次及以上）為“地質災害”“應急管理”“應急處置”“滑坡”“應急響應”“應急預案”“應急調查”“無人機”“應急測繪”“突發地質災害”“地質災害應急”，出現頻次累計達435次，這些高頻關鍵詞實際與圖5中的突發地質災害應急工作內容與流程高度吻合：通過“地質災害”災（險）情上報、“應急響應”啟動（即啟動“應急預案”），迅速開展應急調度（應急專家和技術人員、裝備調度）；應急工作小組接到任務后，快速收集災害點及周邊以往地質、氣象、水文和遙感等資料，趕往災害點現場開展“應急調查”“應急測繪”“應急監測”等工作，查清地質災害的分布范圍、發育特征、形成機制、誘發因素，評價其穩定性、危害性和危險性，提出“突發地質災害”“應急處置”建議，為“地質災害”“應急管理”提供決策依據。由此可見，地質災害應急研究工作基本上都是圍繞突發地質災害應急實際工作展開的，具有理論指導實踐的意義。

圖5 突發地質災害應急工作內容與流程圖Fig.5 Contents and flowcharts of emergency work for sudden geological disasters

表4 2002—2021年地質災害應急研究文獻高頻關鍵詞（10次以上）Tab.4 High frequency keywords in geological disaster emergency research in 2002-2021(＞10 times)

此外，以上有幾個高頻關鍵詞比較突出，第一是“滑坡”（首次出現年份為2005年），說明“滑坡”是地質災害應急研究關注的主要類型，側面反映了滑坡在我國地質災害發育的廣泛性、頻率的高發性和后果的嚴重性（劉紅巖等，2021；裴振偉等，2021）。滑坡災害的應急處置技術方法體系涵蓋了群測群防、應急預案、應急響應、應急調查、應急監測預警、應急治理、搶險救災和指揮調度等各個相互依賴的環節，如果滑坡災害應急處置得當，災害就會得到有效控制，可以最大限度地減輕人民生命財產損失（肖進，2009）。其實，近年來由于人類工程活動的影響和地質條件的特殊性，巖溶地面塌陷這一地質災害也頻繁發生在廣東、廣西和湖南等南方省份，常常會導致道路結構破壞、引起房屋開裂或塌陷。由于巖溶地陷事發突然，經常由于應急處置不當而造成當地民眾恐慌，造成巨大經濟損失，影響社會穩定（梁任和等，2021），目前對巖溶地面塌陷成因及治理技術有不少研究，但是應急處置相關研究較少，尚未形成完整的理論體系，處置技術的適用性也有待更多實例驗證，特別是應急勘查及應急處理方面，有待進一步研究并不斷提高相應技術。隨著關注度的提升，可以預見將來會有更多的巖溶地面塌陷地質災害應急相關研究成果出現；第二高頻關鍵詞是“無人機”（2010）以及“應急測繪”（2017），是近10年來地質災害應急研究的熱點之一，合計論文關鍵詞至今已有36次。在CiteSpace中提取并研讀“無人機”節點相對應的文獻發現，近10年來無人機在地質災害應急測繪中發揮越來越重要的作用。比如2010年6月28日貴州省關嶺縣崗烏鎮突發特大型滑坡地質災害，應急工作人員采用無人機航測，快速獲取了災害點及周邊的高清晰地表影像數據，如DEM、DSM和正射影像圖等，用于構建三維虛擬景觀模型，快速評估地質災害的災情，為地質災害應急提供及時、可靠的數據保障（王國洲，2010）；近年來，使用成本低、影像實時傳輸、高危地區作業方便的無人機遙感系統發展迅速，逐步成為一項重要的空間數據獲取的技術手段，特別是響應速度更快的輕小型無人機，在地質災害應急監測中操作更為簡便、機動性更強、成本更低（趙鵬輝等，2021）。以筆者及同事在廣東所參與的多個突發性地質災害應急調查工作為例，輕小型無人機發揮了重要作用，可以快速獲取突發性地質災害體及周邊環境的航測影像，為分析災害體規模與發展趨勢、劃定危險區范圍、應急處置研判提供實時、準確的數據（圖6）。

圖6 輕小型無人機航測在地質災害應急中的應用Fig.6 Application of light and small UAV aerial survey in geological disaster emergency

綜上所述，地質災害應急研究主要圍繞滑坡應急響應、應急調查、應急處置和應急管理等方面展開，并且技術手段由傳統的人工監測方式逐漸向GIS（張永術，2021）、無人機（朱磊，2021）現代智能監測轉變，極大地提高了地質災害應急的監測精度和處置效率，為地質災害預警研判與應急救援提供了更為全面的技術和數據支撐。近年來，在信息時代數字化、網絡化和智能化的發展下，依靠科技創新提高地質災害的防治與應急能力是地質大數據時代的需求（劉漢龍等，2021），建立高效科學的地質災害應急技術體系，是防災減災救災工作的當務之急。可以預見，未來的地質災害應急領域研究或許將會出現較多的物聯網技術、北斗技術、5G技術和大數據技術等主題關鍵詞，基于天-空-地-內多源立體監測的地質災害應急關鍵技術，探討如何實現地質災害應急工作的高效開展，將成為該領域的研究熱點。

3 結論

1）近20年間中國地質災害應急研究的論文數量呈現波動增長的態勢。2008年汶川大地震、2014年國務院關于加強地質災害防治工作決定以及2018年國家成立應急管理部之后，地質災害應急主題論文發文量速度增長較快，在2019年達到了頂峰，隨后在2020年和2021年里發文量有所下降。

2）從期刊載文量來看，地質災害應急研究的載文期刊以地質類為主，其次為測繪類、地信類，表明學科交叉性還不夠緊密；載文的中文核心期刊數量較少，且影響因子總體偏低，表明地質災害應急研究學術質量有待進一步提高。

3）從論文作者知識圖譜中的共現網絡分析發現，地質災害應急研究的科研人員互引關系較為簡單，表明各研究團隊之間的合作較少，有待進一步加強；通過研究機構知識圖譜分析，發現主要集中在自然資源部直屬事業單位、省部共建高校以及應急管理部直屬高校，表明高校和科研院所已成為地質災害應急領域的研究中心，但不同機構間科研與應用能力差異較大，需要開展廣泛的合作，促進共同進步。

4）對文獻的關鍵詞圖譜可視化分析發現，“地質災害”“應急管理”“應急處置”“滑坡”“應急響應”“應急預案”“應急調查”“無人機”“應急測繪”等關鍵詞出現頻率較高，表明大部分地質災害應急研究工作基本上都是圍繞突發地質災害應急實際工作展開；新技術、新方法，如無人機測繪，則在地質災害應急中發揮著越來越重要的作用。