三維地震技術研究態勢分析
——基于VOSviewer的文獻計量和可視化分析

李峰銳，羅軍，艾潮，陳松，張曉娟

(中石化西北油田分公司石油工程監督中心，新疆 輪臺 841600)

0 引言

三維地震勘探通常是指在一個觀測面上進行觀測，對所得到的資料進行三維成象，獲得的資料能夠在三維空間內反映地下地質特征。三維地震勘探技術的興起于20世紀70年代，相較于二維地震勘探，三維地震技術可以得到更清晰、更準確的地質體成像。三維地震勘探技術具有低成本、高精度、和短周期的優勢，能夠更好的識別地下地質體，對次級斷裂帶的識別效果尤為明顯。目前三維地震技術廣泛應用于石油[1-2]、天然氣[3]、探查煤層構造發育[4]、淺層災害評估[5]、地質資源勘探[6]等多個領域，極大的促進了勘探領域的發展，對目標題進行高精度的地質解釋，近年來，該領域在數據采集、處理與解釋方面都取得了較大的發展，通過三維地震勘探發現了順北油氣田、普光氣田等。本文通過利用數據挖掘可視化軟件VOSviewer[7]，結合相關文獻計量學方法，分析有關三維地震技術領域的相關文獻，追蹤其研究熱點與研究現狀，對三維地震研究領域進行相關可視化分析，明確該領域的研究熱點與方向。

1 數據來源與方法

1.1 數據來源

本文數據來源選自中國知網(CNKI)數據庫收錄的2001—2021年近20年以來的期刊論文。在中國知網數據庫(CNKI)內設定檢索主題詞為“三維地震”。數據庫來源類別設定為 SCI、EI、北大核心、CSSCI、CSCD。搜索期刊類型為學術期刊。為了確保數據來源的準確性以及相關性，對每一篇文獻進行人工篩選，進行數據清晰，剔除不符合主題內容的相關期刊。篩選出符合數據要求的期刊論文。

1.2 分析方法

VOSviewer軟件是通過可視化的方法來呈現科學知識的結構、規律和分布情況，展現一定時間內該學科或領域的研究現狀和勢態，預測該領域的未來發展趨勢。根據各節點間距離，密度和大小的不同構建出聚類視圖、密度視圖和疊加試圖，多用于評估該領域的研究方向和熱點[8]。本文通過運用VOSviewer軟件，并借助統計軟件SPSS與Origin對發表年份、期刊類型、共獻關鍵詞等進行共現分析。首先將CNKI檢索的目標文獻導出為Refworks格式，進行數據清洗，關鍵詞合并等操作再之后導入VOSviewer軟件進行文獻可視化圖譜的繪制。用不同顏色的節點以區分不同的聚類。主題詞之間的密切和相似程度通過節點之間的距離來展現，節點大小代表出現頻次的多少，密度越高則代表其聯系越緊密，相關性越強。本研究關鍵詞共現頻率大于3次為高頻詞，顯示研究熱點。

2 討論和結果

2.1 時間趨勢分析

發文量的變化能直接反映研究領域的發展現狀及所處發展階段[9]。本文針對2001—2021年近20年關于三維地震相關發表論文進行統計，研究文獻數量按時間分布的情況如圖1所示。由圖1可知，自2001—2014年呈現逐年增加的趨勢，且在2008—2015年期間，每年文獻平均發表數量超過110篇，這說明在該階段，國內勘探領域應用三維地震技術出現較大規模的增長。同時近五年在該領域發表論文平均每年保持在80篇左右。經過20年的發展與應用，三維地震技術已經成熟應用于各個方面，取得了長足的發展，為我國資源勘探領域的開發提供了成熟的技術支撐。

圖1 研究文獻數量隨時間的分布情況

2.2 研究作者共獻分析

根據文獻作者群體的可視化視聚類圖譜可知(圖2)，文獻的作者主要分為十一大聚類，分別是以陳建遠為主的第一團體，以程增慶為主的第二團體，以張華為主的第三團體，以師素珍為主的第四團體，以李元杰為主的第五團體，以馮云杰為主的第六團體，以李娟為主的第七團體，以董守華為主的第八團體，以李守杰為主的第九團體，以劉曉波為主的第十團體，以代鳳紅為主的第十一團體。同時根據普萊斯定律[10]相關推論可知，在三維地震勘探領域的核心作者發文量應大于等于4篇，經統計可知在2001—2021年期間共有84人發文量大于等于4篇，共計發表416篇文獻，占據總發文數量的24.28%，這與普萊斯定律的核心作者發文數應占發文總數的50%以上有較大的差距，也說明在三維地震勘探領域仍有巨大的研究發展空間。同時近五年以來，該領域的文獻發表數量減緩，具體原因還有待考證。

圖2 文獻發表作者群體的可視化視聚類圖譜

2.3 高頻關鍵詞的共現可視化分析

通過對高頻關鍵詞的研究，可以解釋一段時間內某領域研究的熱點方向。圖3為中文文獻的熱點關鍵詞聚類共現圖譜，圖中的節點大小表示該領域關鍵詞頻次的高低，節點越大，表示頻次越高，連線表示關鍵詞的緊密程度，連線越粗，說明兩個關鍵詞之間聯系越緊密。經統計可知，共計有217個節點，表示包含了217個關鍵詞。同時本文根據文獻的高頻詞將共現網絡分析為個十二聚類群，主要涉及了三維地震勘探、觀測系統、斷層、陷落柱、靜校正、采空區、信噪比、煤層、構造等。其中主要關鍵詞為“三維地震勘探”“觀測系統”“斷層”等。經過對該領域發表文獻高頻關鍵詞分析可知，近年三維地震技術多應用于“采空區”“斷層”和“陷落柱”等研究，同時這也代表了目前在應用三維地震技術的熱點研究與應用方向。

圖3 中文文獻的熱點關鍵詞聚類共現圖譜

2.4 發文機構分析

如圖4所示，2001—2021年期間三維地震領域發文量最高的機構為中國煤炭科工集團有限公司，共計發表文章數量為111篇，占比達9.36%，主要應用于煤礦地質構造的勘探。第二名是東方地球物理勘探有限責任公司，共計發表文章數量為74篇，占比6.24%，主要研究內容為油氣資源勘探領域的開發與應用。第三名為安徽省煤田地質局，共計發表文章數量為72篇。占比6.07%。此外高校中在該領域的發文量排名靠前的是中國礦業大學和中國地質大學，在2001—2021年期間，以中國礦業大學為作者單位發表文獻數量共計71篇，占比5.99%。以中國地質大學為作者單位發表文獻數量共計40篇，占比3.37%。

圖4 發文機構統計分析

3 結語

三維地震可以它可從三維空間了解地下地質構造情況。這種方法可以提供剖面的、平面的、立體的地下地質圖構造圖象，大大地提高了地震勘探的精確度，對地下地質構造復雜多變的地區特別有效?；赩OSviewer知識圖譜可視化分析，近五年該領域文獻平均每年保持在80篇左右；通過VOSviewer對關鍵詞可視化分析可以得到，近20年來三維地震勘探、觀測系統和斷層等主題詞是本研究領域的研究熱點，在采空區、斷層和陷落柱是近年來該領域的熱點研究方向。本文借助VOSviewer對近20年來三維地震領域發表論文的統計分析，明確了該領域的現狀及其近期研究的熱點方向，對三維地震技術應用研究方向有了清晰的認識。