基于知識圖譜的古建筑防火研究熱點與發展趨勢分析

吳儒鴻,田 瓊,2,3,郭 華,2,3*,周 基,2,3,韓佳妮,2,3

(1.湖南科技學院 土木與環境工程學院,湖南 永州 425199;2.不可移動文物健康監測及智慧利用湖南省工程研究中心,湖南 永州 425199;3.磚石質文物智慧化保護利用技術湖南省重點實驗室,湖南 永州 425199)

古建筑是寶貴的文化遺產,蘊含著不可再生基因,歷史信息極為豐富,為認識古代歷史、藝術、科學以及政治、經濟、生活提供重要的載體,如果遭受破壞,將會產生不可逆的巨大損失[1]。在國內,大部分古建筑分布在傳統的村落,傳統村落有民間文化“博物館”之稱,是中華民族優秀傳統文化的重要載體[2]。然而,古建筑在保護和傳承過程中面臨著眾多的挑戰,其中之一便是防火安全問題。“防火”指在火災發生之前進行的預防性消防活動[3],包括了防火的行政、組織和技術手段,是能及早察覺并控制災害影響的有效措施[4]。近年來,全國各地發生多起古建筑火災事故,對人類文明造成了無法彌補的損失,對人類的悠久歷史造成了永久的遺憾[5],例如:2023年8月18日凌晨1時02分,貴州黎平縣有“侗鄉第一寨”之稱的肇興侗寨景區附近“夢幻肇興”客棧發生一起火災,事故造成9人不幸遇難、2人受傷[6];2023年7月10日上午10分左右貴州省雷山縣西江千戶苗寨景區突發火災,農戶木屋過火2棟,過火面積450平方米,事故造成6人受傷,當地2名村民在火災中不幸遇難[7]。而傳統村落、古建筑由于受到建筑材料、歷史條件和技術手段等的限制,普遍存在耐火等級低、火災荷載大、疏散通道不暢、防火間距不足、消防水源短缺等消防問題。大部分文獻資料是基于古建筑進行消防現狀分析、火災演化進度模擬和風險評估評價,而對文獻進行可視化分析較少[8]。因此,研究古建筑防火熱點及發展趨勢的重要性不言而喻。

近年來,隨著科學技術的不斷進步,古建筑防火體系已經有了一些研究成果。如王新鋼等[9]的“古建筑防火與阻燃關鍵技術研究”,覃文清等[10]的“古建筑物清潔防火保護技術研究”,李玉虎等[11]的“古建筑木構件防火防腐膩子”,這些研究都推動了古建筑防火研究的發展,為古建筑防火研究做出了貢獻。然而,古建筑防火體系的研究是一個復雜而龐大的領域,涉及到不同的學科和專業知識。目前,雖然有很多研究在這方面取得了顯著的成果,但研究結果和發展動態的整合和梳理仍然具有一定的挑戰性。

因此,本文借助CiteSpace軟件的可視化分析方法,旨在對近年來古建筑防火體系研究的發展動態、主要研究方向和研究成果進行深入研究。通過對文獻數據的系統分析與可視化展示,我們將揭示古建筑防火研究的熱點和趨勢,以期為進一步優化古建筑防火體系的設計和管理提供參考和借鑒。這將有助于保護古建筑的安全,推動古建筑文化遺產的傳承與發展。

1 數據來源與分析方法

1.1 分析軟件

CiteSpace 軟件系統是由美國德雷塞爾大學信息科學與技術學院的華人學者陳超美博士開發的一款主要用于計量和分析科學文獻數據的信息可視化軟件,可以用來繪制科學和技術領域發展的知識圖譜,直觀地展現科學知識領域的信息全景識別某一科學領域中的關鍵文獻、熱點研究和前沿方向[12]。

1.2 數據來源

借助于中國知網(CNKI)數據源,以“古建筑防火”、“傳統村落防火”等主題為檢索詞,共收集了316篇文獻,通過人工篩選出合適的256篇相關研究文獻,文獻時間范圍設定為 2000—2023年,將文獻以Refworks文件格式導出,作為分析數據樣本。然后,使用CiteSpace軟件對文獻數據進行處理和分析,包括關鍵詞分析、作者合作相關性分析等。

1.3分析方法

文獻計量學是一種將數學和統計學用于文獻資料分析的學科,可以反映某領域的研究熱點和趨勢。在大數據背景下,文獻計量學和學科融合趨勢加強[13]。CiteSpace軟件是一款引文分析可視化軟件,基于所分析的學科領域已有文獻,借助科學計量及數據可視化來呈現所研究領域科學知識的結構、來源、分布、熱點等,并以此來分析并總結該學科領域研究情況[14-15]。

2 結果與分析

2.1 年度發文量

從發表時間角度出發,對256篇論文進行統計與分析。文獻計量學理論指出,文獻發表年份分布情況可以在一定程度上反映該領域的研究水平和發展程度[16]。年度發文量如圖1所示,2000—2005年間每年的發文量較少,每年只有5篇左右,這表示我國對于古建筑防火體系的研究尚處于萌芽階段;2006—2023年間,發文量有了一定的增加,但是每年發文量不超過30篇,這說明我國的古建筑防火體系研究還處在探索階段。這一現狀表明古建筑防火領域在學術界或科研機構中的關注度較低,得到的資源和支持相對有限。

圖1 古建筑防火體系研究發文量時間分布

2.2 學科領域

古建筑防火體系的研究所涉及的學科分布較廣泛,如圖2所示。所收集的256篇論文中所占比例較大的有:建筑科學與工程(68.67%)、安全科學與災害防治(12.00%)、公安(9.33%)、考古(2.33%)、中國政治與國際政治(1.33%)。其中,建筑科學與工程占比最多,其發文量占206篇,屬于古建筑防火體系的重點研究方向;旅游、宗教、中國古代史等占比最少,只占0.33%,這些學科屬于略有涉及,不在主要研究方向內。這表明古建筑防火體系研究的學科之間的聯系并不緊密,只有建筑科學與工程和安全科學與災害防治兩個學科之間有著較為頻繁的合作,其余的學科幾乎沒有合作。加快古建筑防火體系的研究應加強學科之間的合作,不同學科的專家可以共同探討問題,分享各自的研究成果和經驗,從而加深對問題的理解和解決方案的探索。學科研究可以打破學科之間的壁壘,促進學科之間的相互借鑒和交叉融合,從而推動研究的發展。

圖2 古建筑防火體系研究論文的學科領域分布

2.3 作者及研究機構

經過對研究機構和作者分布情況的分析,我們能夠更加清晰地了解到古建筑防火領域的學術活動以及組織結構。

由圖3可知,山西省消防總隊是發文量最多的機構,達到了9篇,故宮博物院其次,發文量達到8篇,說明他們在這個領域有較為深入的研究,有較大的影響力。其余的機構的發文量和他們有很大差距。各個機構應積極發文,更深入地研究古建筑防火領域。可以設立專門的研究機構或研究項目,專注于古建筑防火體系的研究。此外,可以加強學術交流和合作,促進不同機構之間的合作與共享,推動古建筑防火體系研究的發展。

圖3 研究機構分布

圖4是借助CiteSpace制作的作者合作關系圖譜,圖中共有262個節點,132條線,網絡密度為0.0039,圖中只展示了部分發文量較多的作者。

圖4 研究作者合作發文關系圖譜

從圖4我們可以看出,各位作者更傾向于獨立發表,整體較為松散,只有覃文清傾向于和他人合作,覃文清[17]研究方向主要集中于煙氣流動特性及防火保護研究。而且,能看出近年來的發文量慢慢變多,說明古建筑防火領域在變得熱門起來。合作團體和學術團體數量較少,說明古建筑防火領域的研究尚處于起步階段,需要學者們同心協力,進一步加強跨專業跨領域的合作,推動該領域的創新與發展。

2.4 核心詞

圖5是根據256篇被選文獻里用CiteSpace整理出來的關鍵詞圖譜,圖中共有270個節點,636條線,網絡密度為0.0175。基于CiteSpace的特定算法,當模塊值(Q值)>0.3時,聚類結構顯著,而當平均輪廓值(S值)>0.7就可以判斷聚類令人信服[18]。關鍵詞聚類圖譜Q值為0.7588,S值為0.8984,說明聚類結構十分顯著,結果可信。

圖5 文獻關鍵詞圖譜

從圖6可以看出,“古建筑”、“傳統村落”、“消防安全”、“火災隱患”這幾個詞的出現頻率最高,說明對古建筑防火的對策優先在于防患于未然,提前將火災隱患扼殺在搖籃里。對關鍵詞進行聚類處理,得到8個聚類,其中較為核心的有3個,分別為“#0古建筑”、“#1傳統村落”、“#3火災原因”。而“古建筑”和“傳統村落”出現頻率高的原因是大多數的傳統村落的建筑屬于古建筑。關鍵詞中介中心性是根據節點在網絡結構中的位置,進行系統運算得出,作為連接兩個不同領域的樞紐值的大小,可以衡量一個關鍵詞在整個可視化圖譜網絡結構中的重要性,其數值越大代表關鍵詞影響力越強,通常認為關鍵中介中心性大于0.1為關鍵節點[19]。列出中心性大于0.1的關鍵節點,將其從大到小逆序排列,分別為古建筑(0.76)、傳統村落(0.27)、消防安全(0.25)、防火安全(0.19)、古村落(0.15)、火災隱患(0.11),這6個關鍵詞已經成為近年來古建筑防火體系研究的核心內容,已經滲入到研究領域的方方面面。

圖6 文獻關鍵詞聚類圖譜

CiteSpace時間線譜圖能夠直觀反映出不同時間研究領域的熱點及其衍生關系,進而對未來的發展做出預測。基于收集的文獻資料,以聚類標簽作為豎軸,關鍵詞的時間年份作為橫軸,得到古建筑防火體系研究的關鍵詞共現時間圖譜。

關鍵詞共現時間圖譜顯示了古建筑防火研究在不同時間范圍內的分布特征。隨著時間的推移,關鍵詞的分布也不斷發生改變[20]。圖7中表示了“古建筑”一詞從2000年開始就一直處于研究的熱點;隨著時間的推移,關鍵詞也越來越多,說明研究領域在不斷地擴大,包含的學科不斷在增多,古建筑防火領域的研究前景十分光明。

圖7 關鍵詞共現時間圖譜

2.5 突現詞

CiteSpace爆發性檢測(即突現詞分析),可以分析古建筑防火領域的研究前沿、熱點變化和發展趨勢。關鍵詞的突現表明一個潛在的話題正在或已經引起學者在某一時期的特殊關注,可以用來識別研究領域的新興建設趨勢,并反映某一研究領域在一定時期內受到學術界特別關注的關鍵詞以及科學研究側重點的時間變化[21]。古建筑防火的主要突現詞圖譜包括突現關鍵詞、突現強度、起止時間等信息,圖譜以古建筑防火突現詞起始時間為依據進行排序。圖8中加粗線段代表關鍵詞突現的時間段,其兩端位置所代表時間對應表格中起始年(Begin)和截止年(End)部分,可見實線代表除關鍵詞突現時間段外的其余年份。

圖8 突現詞圖譜

可以看出,國內對古建筑防火體系的研究內容相對廣泛,各聚類關鍵詞重合度較高,說明其所在領域合作聯系緊密,且研究較為全面深入。火災隱患和防火措施在2008—2015年內一直處于研究的熱點,而近年來“消防”、“防火”、“傳統村落”屬于熱門研究方向,成為當下研究熱點的前沿領域,預計會是未來發展的主要方向。利用CiteSpace軟件對關鍵詞進行突顯分析時,突顯強度越大,代表關鍵詞影響力越大[22]。“傳統村落”這個詞的突現強度最大,達到8.45,說明“傳統村落”一詞在短時間內被大量引用,屬于研究前沿。

在國內古建筑防火研究中,不同方向的研究均存在一定程度的聯系,但整體來說跨領域聯系較弱,研究深入程度和全面程度均有待進一步提升。建筑防火、對策等作為較早出現的一批古建筑防火研究的關鍵詞,隨著時間的發展研究逐漸趨冷,在2008年之后其研究熱門地位逐漸被火災隱患和防火措施等取代。

3 結論及展望

二十多年來國內有關古建筑防火的相關研究發文量整體呈波動上升的趨勢,雖然近兩年的發文量有所下滑,但隨著經濟的發展以及人們對傳統村落的關注,可以預測,接下來有關古建筑防火體系的文章數量會繼續增長。相信在國家政策的帶領下,古建筑防火研究會發展得越來越好。

整體來說,國內古建筑防火體系的研究領域文獻依舊偏少,雖然已有較好程度的發展,受到更廣泛的關注,但是相比其他研究對象而言,古建筑防火體系的研究仍然處于較為初步的階段,仍有諸多領域等待研究人員的開發探索,古建筑防火的研究潛力巨大,前景廣闊。本文呈現了國內二十多年來古建筑防火體系的研究主題和方法,分析研究現狀與熱點,并對研究的未來進行了美好的展望,以期為進一步研究選題和發展方向提供參考。

在未來,古建筑防火領域的研究將繼續取得進一步的發展和突破。以下是一些可能的發展方向:

1)新型防火材料和技術的研究:隨著科學技術的不斷進步,將出現更多高效、環保的防火材料和技術。例如,納米材料、防火智能涂料、防火纖維等新型材料的研發將有效地提高古建筑的火災抵抗能力。

2)智能化防火系統的發展:隨著物聯網、人工智能等技術的不斷發展,未來古建筑防火領域可能涌現出更多智能化的防火系統。這些系統能夠實時監測古建筑的火災風險,自動識別火災并做出反應,提供更加智能、精準的火災預警和應急響應。

3)火災模擬和虛擬現實技術的應用:火災模擬和虛擬現實技術可以幫助研究人員更加真實地模擬古建筑火災的情況,并進行火災安全性評估。未來,這些技術的應用將更加廣泛,為古建筑防火的設計和決策提供更準確、全面的參考。

4)數據驅動的火災風險評估和管理:隨著大數據時代的到來,研究人員可以通過收集和分析大量的火災數據,從中挖掘出火災風險的規律和特點,制定更加科學、個性化的火災防護策略。數據驅動的火災風險評估和管理將成為未來的重要方向。

5)跨學科合作和知識共享:古建筑防火領域的研究需要跨學科的合作和知識共享。以跨學科合作為基礎,不斷探索新的研究方法,拓展對象范圍,促進多學科協調、可持續發展。未來將加強建筑學、工程學、材料學、火災科學等領域之間的合作,促進知識交流和技術創新。同時,與古建筑保護、文化遺產領域的合作也將更加密切,以平衡防火與文化保護的關系。

總體而言,未來古建筑防火領域將更加注重創新技術和綜合應用,以提高古建筑的火災安全性和防護能力。在保護古建筑文化遺產的同時,研究人員將不斷探索新的方法和策略,為古建筑的長期保存和傳承做出貢獻。