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基于科学知识图谱的海绵城市相关研究进展与述评

2020-01-03武静陈子逸

园林 2019年10期
关键词:期刊国家

武静 陈子逸

2014年至今,国家相关部门相继出台《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》《关于推进海绵城市建设的指导意见》《海绵城市专项规划编制暂行规定》等一系列政策性文件,明确提出要建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”[1]。近年来,随着相关政策的实施与推进,海绵城市已成为地方政府和学术界的关注热点,相关研究与实践项目全速发展。但由于“海绵城市”推行时间较短且涉及学科交叉与部门协同,其理论架构、技术体系和管理机制仍处在发展期,需要给予全面的多维认知[2-7]。

西方国家的海绵城市建设与研究起步较早,取得了相对成熟的经验,引介西方海绵城市的成功经验对中国海绵城市理论与实践均有借鉴意义[8]。本文评述20世纪末以来,东西方与海绵城市相关研究理论包括:最佳管理实践(Best Management Practices,BMPs)、低影响开发(Low Impact Development,LID)、可持续城市排水系统(Sustainable Urban Drainage Systems,SUDS)、绿色基础设施(Green Infrastructure,GI)、替代技术(Alternative Techniques,ATs)、源头控制(Source Control,SC)、水敏感城市设计(Water Sensitive Urban Design,WSUD)、雨水控制措施(Stormwater Control Measures,SCMs)、水敏性城市(Water Sensitive Cities,WSC)和海绵城市(Sponge City,SC)等10个国内外相关理论(表1),以期为推进我国“海绵城市”健康发展带来新思路与新启示。

1 数据分析与方法

1.1 数据来源

本文以Web of Science(以下简称WOS)核心合集数据库为数据源,选取最佳管理实践(Best Management Practices,BMPs)、低影响开发(Low Impact Development,LID)、可持续城市排水系统(Sustainable Urban Drainage Systems,SUDS)、绿色基础设施(Green Infrastructure,GI)、替代技术(Alternative Techniques,ATs)、源头控制(Source Control,SC)、水敏感城市设计(Water Sensitive Urban Design,WSUD)、雨水控制措施(Stormwater Control Measures,SCMs)、水敏性城市(Water Sensitive Cities,WSC)和海绵城市(Sponge City,SC)共10个主题词进行搜索[9],下载引文数据,包含标题、摘要、关键词、出版年、国家、作者、期刊、参考文献等信息。

1.2 分析方法

运用CiteSpace(版本号5.3.R3.8.5.2018)对所获数据进行处理,以WOS核心合集数据库中的6个子库(SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI、CPCI-S、CPCI-SSH、ESCI)为数据来源,对10个主题检索[10]。当文献类型设为“article”,语种选择英语,时间跨度为1974~2018年,截至日期为2018年6月30日,研究领域限定在与风景园林相关的基础上,共搜索到包括:城市研究(Urban Studies)、建筑学(Architecture)、绿色可持续科学技术(Green Sustainable Science Technology)、生态学(Ecology)、水资源(Water Resources)、生物多样性保护(Biodiversity Conservation)、植物科学(Plant Sciences)、林学(Forestry)、地理学(Geography)、环境科学(Environmental Sciences)、环境研究(Environmental Studies)、工程环境(Engineering Environment)和建筑施工技术(Construction Building Technology)共13个相关领域的英文文献,共搜集到3 938篇相关文献进行分析。

表1 国外相关理论重点解析表

1. 1974~2018年10个主题词的发文量分析图

2. 研究领域的热度分析图

2 研究主体特征分析

2.1 文献发文量分析

根据10个主题词的发文量分析(图1),发现总体发文量在WOS中呈上升趋势(1974~2018年)。其中替代技术与最佳管理实践出现文献记载最早,分别出现于1974年与1978年[11,12],且发文量持续走高,一直处在前三位。另外,绿色基础设施发展速度最快,从2012年开始呈直线向上的发展趋势,至2015年,总发文量排名第一,至2017年,发文量已达286篇,占当年10个主题词发文总量的28%。而海绵城市自2014年才开始出现文献记载,与中国海绵城市理论提出时间耦合,总体呈现增长速度快的特征(分别为2014年1篇,2015年4篇,2016年21篇,2017年42篇)。根据研究文献数量分析可以说明:(1)其中替代技术出现最早(1974年),海绵城市出现最晚(2014年);(2)增长速度最快的研究依次为绿色基础设施、低影响开发、最佳管理实践、水敏感城市设计与海绵城市;(3)发文量总体呈持续增长趋势,可见海绵城市相关研究一直保持着较高热度。

3. 作者合作网络结构图

4. 热点期刊共被引网络图

2.2 主体研究领域

通过对主题研究领域的分析(图2),可以发现:(1)从发文数量看,环境科学(1 952篇)与水资源领域(1 543篇)的发文量最多,这2个研究领域的发文量共占总发文量的52.2%,说明环境科学与水资源研究是海绵城市相关研究中主体研究领域;(2)从重点研究领域看,环境科学、水资源和工程环境等研究领域起步较早,始于20世纪70年代,至90年代时已具有一定规模,并不断增长,一直居于前位;(3)从研究领域的发展趋势看,环境研究、城市研究、绿色可持续科学技术、地理学和建筑学这5个研究领域从2000年出现显著性突增表现,并在2010年后增幅显著提高,这说明海绵城市相关研究领域开始从传统的环境科学与水资源领域逐渐向环境研究、城市研究、地理学与建筑学等研究领域转向。

3 研究热点与发展趋势

3.1 热点作者合作网络

文献共被引通常用来探索学科的知识基础及研究前沿,本文对引文量排序前50位作者进行合作网络分析(图3)。结果表明海绵城市相关研究的作者合作聚类共分为6类,海绵城市相关研究的主要推动者包括美国北卡罗来纳州立大学的William F. Hunt、瑞典农业科学大学的Per Angelstam和Marine Elbakidze、韩国公州国立大学的Leehyung Kim等学者,他们与其他学者的合作发文量居前3位(表2)。

从数量上看,美国作者居首位,其次为瑞典、澳大利亚与韩国,未见中国学者。其中美国北卡罗来纳州立大学的William F. Hunt在本研究领域具有较高影响力,其研究主要集中于生物滞留池、雨水与径流管理、水资源管理等方面[13-20];Per Angelstam、Marine Elbakidze和Michael Manton构成的合作网络研究内容主要涉及绿色基础设施与可持续发展、景观与生态系统服务、森林管理等方面[21-24];Leehyung Kim等人的研究主要集中在基于低影响开发和BMPs的城市径流模拟、绿色基础设施及水污染治理等方面[25-28];Bernard A. Engel等人主要研究内容为基于低影响开发和城市径流的BMPs[29-32];Stephan Pauleit等人围绕城市尺度的生态系统服务与绿色基础设施展开了一系列研究[33-36];Nibin Chang等人研究范围涵盖了基于低影响开发的雨水管理措施、水生态保护、生物处理。以上6位学者是构成海绵城市相关研究领域合作关系最强的作者合作网络,整体而言虽然目前该领域独立的合作网络较多,但缺乏大规模、覆盖广的合作网络。

3.2 热点期刊分布特征

对引文数据进行期刊共被引分析,可以了解本研究领域中重要知识的分源归属,获得本领域热点期刊分布特征。将节点类型设置为Cited Journal,生成的期刊共被引网络图谱(图4),可以发现中心性较强的期刊包括《Journal of Hydrology》《Water Science and Techology》《Journal of the American Water Resources Association》《Journal of Environmental Management》《Landscape and Urban Planning》和《Journal of Enivoronmental Qality》。

通过统计被引量排名前10的期刊(表3),不难发现海绵城市相关研究主要集中在水资源、环境科学和景观规划领域,共有5本水资源主题的热点期刊、4本环境科学的热点期刊以及1本景观规划的热点期刊。其中《Landscape and Urban Planning》是唯一1本关于景观规划领域的热点期刊,被引量895,排名第5,这也说明在海绵城市相关研究中风景园林研究领域的热度较高。

表2 作者合作网络前10位的学者

表3 海绵城市相关研究高被引期刊

5. 研究领域突发性检测 (按起始时间排序)

3.3 研究领域的新趋势

对研究领域分布进行突发性检测(Burst Detection)可以发现本研究领域的发展趋势(图5)。海绵城市相关研究领域共经历了4个发展阶段:(1)1990~1997年,聚焦于地理科学、地质学和工程学3个研究领域;(2)1998~2001年,从毒理学逐步向土壤科学、农业科学、农学、化学和林学转向;(3)2002~2014年,由工程环境学逐步转向农业工程、湖泊学、土木工程学和自然地理学等研究领域;(4)2015~2018年,该研究领域出现了突变现象,代表热度较高,主要体现在科学技术、绿色可持续科学技术、环境研究、城市研究和建筑学5个研究领域,尤其是城市研究和建筑学研究领域的突变强度远高于其他研究领域,这种突增现象表明城市研究和建筑学领域在海绵城市相关研究中已成为研究热点,并表明,风景园林、城市规划与建筑学领域已成为海绵城市发展的新趋势。

4 结论与展望

纵观收录于WOS核心合集数据库1974~2018年共40余年间的海绵城市相关研究英文文献,揭示出如下显著特点:(1)研究数量总体呈持续上升趋势,可见海绵城市相关研究一直保持着较高热度;(2)关注点从传统的环境科学与水资源领域向环境研究、城市研究、地理学与建筑学领域转向;(3)海绵城市相关研究的前沿重点聚焦在城市问题上,且被引率最高的文章主要关注城市系统与绿色基础设施的综合问题,风景园林、城乡规划与建筑学在该研究领域的前沿性与重要性日益突出。

从研究热点与发展趋势来看:(1)海绵城市相关研究领域的代表性学者包括美国北卡罗来纳州立大学的William F. Hunt、瑞典农业科学大学的Per Angelstam和Marine Elbakidze、韩国公州国立大学的Leehyung Kim等;(2)热点期刊主要集中在水资源、环境科学和景观规划领域;(3)科学技术、绿色可持续科学技术、环境研究、城市研究和建筑学5个研究领域出现突变现象,尤其是城市研究与建筑学的突变强度远高于其他研究领域,这种突增现象表明城市研究与建筑学相关研究领域已成为海绵城市建设发展的新趋势。

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