基于关键词共词网络和聚类分析的水库调度研究热点与趋势探讨

曹永强，刘思然，郑 爽，郭 明

(辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029)

基于关键词共词网络和聚类分析的水库调度研究热点与趋势探讨

曹永强，刘思然，郑 爽，郭 明

(辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029)

为了揭示有关水库调度的研究热点与发展动态，以中国知网学术期刊

水库调度；关键词；共词分析；聚类分析；热点与趋势

0 引 言

共词分析是内容分析法的一种，是通过对反映文献主题内容的关键词进行统计分析，从而判断这些词汇所代表的学科领域中研究主题之间的结构关系和趋势变化[1-2]。近年来，国内外学者将共词分析法应用于许多学科并取得了丰硕的成果。本文采用共词分析和聚类分析等方法，对我国近20年水库调度研究领域的研究热点、研究现状以及未来发展方向进行分析，使学者能从宏观上了解水库调度研究领域的研究现状和发展动态，以期为我国水库调度领域的研究指明方向和重点。

1 高频关键词数据来源途径与共词网络构建

1.1 数据来源途径与文献逐年发表数量分析

图1 国内关于水库调度逐年发文数量分布

从图1可以看出，1995年～2007年是我国关于水库调度文献的稳步增长阶段；2008年和2010年出现两个小高峰，这与“5·12”汶川大地震和2008年南方地区频发洪涝灾害有一定的关系，说明山洪地质灾害的频发引起了我国学者对水库调度工作的高度重视；2011年以后，又回归平稳发展阶段；由于统计时2015年有部分期刊尚未发表，期刊数量出现下降。整体来看，近20年国内关于水库调度的期刊文献数量呈上升的趋势。

1.2 关键词频次分析

由于水库调度研究领域的论文数量较少，各关键词出现频率较低。经过合理性分析，选择词频大于30次的40个高频关键词作为水库调度研究领域研究方向的代表，利用Bibexcel软件进行统计分析。为保证关键词的有效性，对含义相同或相近的高频关键词进行合并，如水库调度、水调、调度合并为水库调度；防洪、水库防洪、防汛抢险、水库防汛、防御工作合并为防御措施等，此外，去除作为检索条件的关键词“水库调度”，最后得到28个高频关键词，如表1所示。

表1 1995年～2015年“水库调度”期刊文献中高频关键词及词频

表1中列出的高频关键词在一定程度上代表了近20年来我国水库调度研究领域的核心。从表1可以发现：①近20年来，关于防御措施、防汛部门、除险加固的关键词频次总和高达463次，这表明了防洪减灾工作一直是水库调度研究领域的工作重心，这与我国近年来山洪地质灾害频繁发生有着直接关系。②围绕着优化水库调度、水调自动化系统建设方面，学者们关注的重点则是如何加强水库的运行管理，保证水库安全，减少暴雨洪水灾害，从而发挥更大的经济效益。③近年来，我国逐渐在各大流域上建成了一系列大型的水利枢纽工程，将遗传算法、洪水预报信息等决策方法应用到水库优化调度的风险分析工作中，对各大流域综合管理起着重要的作用。④现行水库调度方式以防洪和兴利为主要目的，水库生态调度作为一个最新的模式，将生态因子纳入到水库调度中来[3]，对不合理的水库调度方式进行调整，以减缓水域生态环境恶化的局面，更加有益于人水和谐的可持续发展目标。

1.3 高频关键词的共词网络构建与分析

为了更加直观地了解高频关键词之间的内在联系，明确水库调度研究领域的热点与方向，本文采用Bibexcel软件运用共词分析的方法对28个高频关键词进行两两配对，统计它们在2 637篇文献中共现的次数，形成28×28的共词矩阵。为了减少误差，真正揭示关键词之间的共现关系，再引入文献计量学中表示关键词之间共现强度的统计系数Ochiia系数[4]，计算得到28×28的共词相异矩阵。

为探讨近20年国内水库调度研究领域的热点问题，本文在共词相异矩阵基础上，结合社会网络分析软件Ucinet和Netdraw绘制网络分析图谱，得到高频关键词共现网络可视图(见图2)，其中，节点体现了该关键词的中心度[5]。从图2可以看出，28个高频关键词之间形成了非常密切的交错联络。防御措施、水库安全、小型水库、防汛部门处于节点的中心位置，其中心度最高，形成了研究热点的主体结构，在一定程度上反映出水库调度研究领域的主要研究方向。围绕中心位置又构成了水库运行管理、汛限水位、优化调度、山洪地质灾害等研究主体，它们之间具有紧密的结构联系，是水库调度工作关注的重点。这些主体周围又围绕着许多其他稍小的研究领域，且各主体之间关系密切。其中，防御措施与水库安全、小型水库与水库安全两组关键词间的连线最粗，即交互强度最大，是研究的热点问题。

图2 高频关键词共现网络

1.4 高频关键词中心性分析

中心性分析是社会网络分析的重要内容，体现了网络中数据节点的关联程度[6-7]。本文基于构建的高频关键词共词网络，结合Ucinet软件进行中心性分析[8]，得到被“关注”程度较高的关键词有：防汛部门、水库安全、防御措施和小型水库等。表明这些是水库调度研究领域近20年来的热点问题，与共词网络可视图呈现的研究主体基本一致。

2 高频关键词共词聚类分析与多维尺度分析

2.1 高频关键词的共词聚类分析

聚类分析是按照研究对象间的相似性进行分类，从而可以判断出一大类中每个单独研究对象之间的亲疏关系[9]。本文利用SPSS软件结合上文构造的相异矩阵，采用系统聚类分析的方法对高频关键词进行聚类分析，结合聚类树形图(见图3)可将高频关键词划分为3个主要的聚类群体，每个聚类群体包含的关键词如表2所示。

图3 系统聚类分析树形示意

群体关键词1水库安全、防御措施、小型水库、除险加固、山洪地质灾害、防汛部门、险工险段、主汛期、汛限水位2防洪库容、水库运行管理、生态调度、三峡工程、下泄流量、水库水位3水电站、水调自动化系统、梯级水库、优化调度、水库(群)、梯级水电站、动态控制、风险分析、经济运行、遗传算法、洪水预报、小浪底水库、防洪调度

根据表2显示的结果，经过文献分析可得：

(1)群体1可归结为水库调度在防洪减灾工作中的作用。近年来，我国频繁发生重大洪涝灾害，给国民经济带来极大影响。因此，利用水库的调蓄作用合理的进行水库调度在防洪减灾工作中具有重要的作用。群组1的研究将增强对小流域山洪的防治能力，加快现有病险水库除险加固步伐，从而降低洪水灾害的频次和损失程度，对于促进社会和谐以及经济发展具有重要意义。

(2)群体2可归结为利用水库生态调度[10]减小水电工程不利影响的研究。近年来，国家对水电工程建设对河流生态系统造成负面影响的问题非常重视，在水电工程的运行与管理过程中，在强调经济效益与社会效益的同时，逐渐将生态效益提高到了应有的位置。

(3)群体3可归结为流域水库群联合调度优化方法及其应用。随着我国水电建设的高速发展，我国对水库优化调度设计方法和决策的技术水平要求越来越高。为了顺应水库群多目标调度、综合效益最大化发挥的新需求，必须由原来单一目标的调度转变为多目标之间协调、统一的调度模式。群体3中涵盖的内容最多，说明这是我国水库调度研究领域未来的重点研究方向。

以上3个群体并不是孤立存在的，相互之间具有一定程度的内在联系。

2.2 高频关键词的多维尺度分析

相较于聚类分析，多维尺度分析方法显示的结果更为形象、直观，同时可以对之前的聚类分析进行矫正[11]。本文通过SPSS统计软件中的多维尺度分析功能对上述28×28的共词相异矩阵进行二维尺度分析，构建出多维尺度可视化图谱(见图4)，从图4可以看出，其分布情况与系统聚类的结果基本一致。

图4 多维尺度分析结果

3 结论与讨论

(1)基于共现网络可视图，结合中心性分析可以得出，防御措施、水库安全、小型水库、防汛部门是我国水库调度研究领域最主要的研究方向。其中，防御措施与水库安全、小型水库与水库安全共现的频率最大，是水库调度工作的研究热点。

(2)聚类分析和多维尺度分析相结合显示得到，我国的水库调度研究领域可以大致分为水库调度在防洪减灾工作中的作用、利用水库生态调度减小水电工程不利影响、流域水库群联合调度优化方法及其应用这三大群体，且这三者之间紧密联系。

(3)本文选取频次大于30次的28个关键词作为高频关键词，其范围比较适中，但也不排除一些频次较低的关键词成为未来的研究热点的可能性。此外，专业水平和学科门类也对结果有一定程度的影响。因此，本文采用共词网络和聚类分析的方法对近20年的相关期刊文献进行研究，仍然存在一定的局限性，需进一步研究才能更好地预测水库调度研究领域的发展趋势。

[1]冯璐，冷伏海. 共词分析方法理论进展[J]. 中国图书馆学报，2006(2)：88-92.

[2]李颖，贾二鹏，马力. 国内外共词分析研究综述[J]. 新世纪图书馆，2012(1)：23-27.

[3]张丽丽，殷峻暹. 水库生态调度研究现状与发展趋势[J]. 人民黄河，2009，31(11)：14-15.

[4]李长玲，支岭，纪雪梅. 基于中心性分析的学科期刊地位评价—以情报学等3学科为例[J]. 情报理论与实践，2012，35(6)：49-53.

[5]吴晓秋，吕娜. 基于关键词共现频率的热点分析方法研究[J]. 情报理论与实践，2012，35(8)：115-119.

[6]朱天. 社会网络中节点角色以及群体演化研究[D]. 北京：北京邮电大学，2011.

[7]王夏洁，刘红丽. 基于社会网络理论的知识链分析[J]. 情报杂志，2007，26(2)：18-21.

[8]平亮，宗利永. 基于社会网络中心性分析的微博信息传播研究——以Sina微博为例[J]. 图书情报知识，2010(6)：92-97.

[9]唐东明. 聚类分析及其应用研究[D]. 成都：电子科技大学，2010.

[10]王远坤，夏自强，王桂华. 水库调度的新阶段—生态调度[J]. 水文，2008，28(1)：7-9.

[11]储节旺，闫士涛. 知识管理学科体系研究—聚类分析和多维尺度分析[J]. 情报理论与实践，2012，35(3)：5-9.

(责任编辑 焦雪梅)

Study of China’s Reservoir Regulation Research Hotspot and Trend Based on Co-word Network and Cluster Analysis of Keywords

CAO Yongqiang, LIU Siran, ZHENG Shuang, GUO Ming

(School of Urban Planning and Environmental Science, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China)

In order to reveal the hotspots and development trends about reservoir regulation, the journal articles published in network publishing database of China National Knowledge Infrastructure (CNKI) from 1995 to 2015 are searched based on the keyword of reservoir regulation. The method of bibliometric statistical frequency analysis and Bibexcel are used to form the co-keyword matrix, and the co-word network visual figure is drawn by the software of Ucinet and Netdraw. In addition, the Cluster Analysis and Multidimensional Scaling by SPSS are used to classify high-frequency keywords and study the nexus between them. Based on this research, the research hotspots and status about reservoir regulation in recent 20 years in China are firstly presented by co-word analysis and the trend of development in future is also analyzed.

reservoir regulation; keyword; co-word analysis; cluster analysis; hotspot and developing trend

2016-03-25

国家自然科学基金项目(51279072)

曹永强(1972—)，男，内蒙古丰镇人，教授，博士，从事水文水资源方面研究工作.

TV697.11

A

0559-9342(2016)12-0111-04

国知网学术期刊网络出版总库(CNKI)作为统计源，以“水库调度”作为关键词进行检索。检索时间范围为1995年1月1日～2015年10月1日，共检索出2 637篇期刊文献，每年发文数量及变化趋势如图1所示。

总库(CNKI)中1995年～2015年的文献作为统计源，以“水库调度”为关键词进行检索。采用共词分析方法，运用Bibexcel软件对关键词进行统计，结合Ucinet和Netdraw软件绘制共词网络可视图，并采用SPSS的聚类分析和多维尺度分析等方法，对高频关键词进行分类，并研究其内在联系，首次通过共词分析法呈现了我国近20年水库调度领域的研究热点、研究现状以及未来发展趋势。