国际城市地下综合管廊研究的文献特征与研究热点分析
——基于CiteSpace的图谱量化研究
2020-03-13韦海民贺广学
韦海民, 贺广学
(西安建筑科技大学管理学院, 陕西 西安 710055)
0 引言
城市地下综合管廊作为集中敷设市政公用管线的公共隧道,能有效解决传统管线敷设造成的道路反复开挖、环境恶化等诸多城市顽疾,并极大改善城市人居环境和提升城市综合承载力,是保障城市可持续发展的市政基础设施重点工程和“生命线”[1]。纵观综合管廊发展历史,国外综合管廊发展已经历时一百多年,法国、英国等欧洲国家最早在综合管廊建设方面取得重要成果,日本在汲取欧洲国家研究成果的基础上发展成为了世界上综合管廊建设最先进的国家。目前,综合管廊已在全球多个国家受到重视和应用。我国综合管廊的发展起步较晚,始于20世纪末,台湾地区研究综合管廊早于大陆,目前已形成了较为完善的建设体系。自2013年开始,大陆综合管廊发展陆续得到政府一系列政策扶持,2015年在全国范围内开展了综合管廊试点城市建设,现阶段国内综合管廊正处于大规模推广建设阶段[2],未来发展前景广阔。
近年来,国内地下综合管廊的大规模建设引发了众多学者的广泛关注,掀起了综合管廊研究热潮,并涌现出大量研究成果。以综合管廊为主题的综述研究已有部分研究成果: 钱七虎等[3]对中外综合管廊发展现状进行梳理,在分析综合管廊优势基础上,明确了建设中存在的问题,并提出相应对策;卜令方等[4]从多个方面总结了我国综合管廊建设取得的成果,在探讨存在问题基础上对综合管廊发展进行了展望;Wang Tianyu等[2]对我国1959—2020年既有和拟建的综合管廊进行梳理分析,总结了影响我国综合管廊发展的关键问题;郑立宁等[5]通过梳理大量文献,对综合管廊智能运维管理模式的关键技术进行综述,并分析了综合管廊智能化运维管理所面临的技术挑战;油新华[6]结合我国综合管廊建设的典型工程案例,论述了我国综合管廊建设和管理的发展现状,并详细分析了综合管廊建设的重大技术。国外研究综合管廊起步较早,工程案例研究较多。Jiang Luzhen[7]从理论分析、数值模拟和试验研究等方面对国内外综合管廊抗震进行综述,并探讨了未来的研究趋势。此外,国外鲜有涉及综合管廊的综述文献。
纵观综合管廊现有研究文献,综述性文献偏梳理建设实践方面,多以部分文献的定性研究为主,着重研究其特定方面的现状与趋势,缺乏基于全球文献视角的量化与可视化研究。为了更全面、更有效地了解综合管廊领域的研究现状、研究热点及趋势,本文以Web of Science和Scopus数据库中的综合管廊相关文献为研究对象,采用可视化软件CiteSpace对综合管廊进行知识图谱分析。通过对文献的发展态势分析、合作特征分析、文献共被引分析及关键词共现分析,识别研究热点与前沿,探讨综合管廊研究的知识结构、演变历程和发展趋势,以期为综合管廊领域的理论研究与实践应用提供指导及借鉴。
1 研究方法与数据来源
1.1 研究方法
随着大数据及信息化技术的飞速发展,通过绘制可视化的科学知识图谱来进行文献数据信息挖掘受到众多学者的青睐,并借助此识别学科研究领域知识结构以及演进历程[8]。目前常见的知识图谱绘制工具有十多种,近些年,CiteSpace在国内外被广泛地应用于文献的可视化分析,是当前最受欢迎的知识图谱绘制软件之一[9]。CiteSpace软件是由Chen Chaomei[10]开发的Java应用程序,通过绘制知识图谱以可视化的方式来呈现某一学科领域的演进历程、研究热点及前沿。
本研究以综合管廊领域的相关文献为研究对象,运用可视化工具CiteSpace绘制综合管廊研究知识图谱,通过对研究综合管廊的文献数量变化、合作特征、文献共被引及关键词共现等维度进行分析,探讨国内外综合管廊研究的发展趋势、合作现状、演进历程和热点前沿。
1.2 数据来源
本研究以Web of Science和Scopus数据库中的文献为数据来源,文献检索时间为2018年12月18日。为全面囊括综合管廊领域的研究内容,检索主题词为utility tunnel(综合管廊)、common duct(共同沟)、common utility duct(共同管道)、common service tunnel(公共服务隧道)、common utility tunnel(公用隧道)、pipe gallery(管廊)、underground utility(地下公用事业)等相关词语,检索时间设置为1970—2018年,文献类型为all document types(所有文档类型)。对文献检索原始数据进行人工识别及筛选,剔除与研究主题无关的文献,将转化后的Scopus标准数据与Web of Science数据进行合并,除去合并后的重复文献,最终选取300篇文献数据作为分析对象。
2 地下综合管廊研究的文献特征分析
2.1 发展态势
文献发表量的变化是某研究领域科学知识量变化的直接反映,其变化状况作为衡量某学科领域研究进展与研究活跃度的重要指标[11]。对300篇文献进行年度数量统计,文献量随时间变化情况如图1所示。分析发现,国际综合管廊研究态势整体呈升温趋势。1998年之前文献年发表量不超过5篇,1999—2008年最大年发文数量为10篇,文献数量增长缓慢,2008年之后文献数量显著增加,其中在2013年出现峰值,表明该时期为综合管廊研究的关键时期。近几年来,随着综合管廊研究热度的不断上升,其相关研究内容不断丰富及深入。从图1可以看出,中国综合管廊研究发展态势与国际具有高度的契合性,研究热度大幅度上升,2015年后中国国内综合管廊核心文献发表量远超过国际,中国综合管廊研究在国际综合管廊研究中的作用越来越显著。
图1 文献数量、时间分布图
2.2 合作特征
纵观现代科学研究的发展,科学研究综合化程度日益提高,学科之间相互交叉融合,越来越需要不同领域学者相互合作完成,合作特征已成为探索领域研究发展的重要指标[12]。本研究以国家和作者2个维度进行合作特征分析。该可视化分析时区为1970—2018年,时间分段为1年,节点类型分别选取国家和作者,阈值设置为每个时间分段内被引频次位于前50的文献,绘制综合管廊研究合作国家知识图谱、合作作者知识图谱如图2和图3所示,相应的主要合作国家、作者如表1和表2所示。
图3 高频作者知识图谱
表1 合作国家频次及中心性
中心性作为测度网络节点重要程度的指标,在CiteSpace网络图谱中使用该指标发现关键文献,通过节点树外圈紫色标注来显示该类论文(或作者、或机构等)的重要性。在本研究中,中心性的大小取决于不同国家或学者在论文中共现的次数。中心性越高,则代表国家或学者在领域中越活跃,越能发挥合作联系的作用[12]。
分析图2和表1可得: 从发文频次来看,文献贡献量最大的国家为China(中国),达到115篇,其次是USA(美国)、Spain(西班牙)、England(英国)、Canada(加拿大)、Japan(日本)、Germany(德国);从中心性指标来看,美国最高,为0.58,是研究最活跃的国家,具有很强的国际合作能力;除美国之外,中国、英国、西班牙的中心性均大于0.1,表明这些国家不仅相关研究文献产出量多,而且在文献合作上具有较强的关联性;South Korea(韩国)发文量虽然达到12篇,但是其中心性大小为0,说明韩国多数研究仅局限在国内完成,与国际合作较少。此外,综合管廊研究影响力较大的国家为美国、日本、西班牙及德国。
表2 高频作者及中心性
分析图3与表2可知: 综合管廊研究发文量最多的作者为Curiel-Esparza J与Canto-Perello J,均为13篇,其余发文量较多的作者有Rogers C D F、Li Jie、Chen Jun、Hunt D V L等;从研究作者的中心性指标来看,所有作者中心性均不显著,均为0,表明该研究领域作者之间的合作关联性较差,尚未形成具有重要影响力的合作网络;从作者突现度指标来看,最活跃的作者为Li Jie,他在综合管廊抗震性能方面所做的研究,为综合管廊抗震设计规范及结构可靠度奠定了基础。
利用CiteSpace软件的Geographical功能和Google Earth软件绘制合作网络的地理分布图谱,如图4和图5所示。图4和图5更加清晰直观地呈现了不同合作作者之间空间位置上的联系。分析图4和图5可知,全球综合管廊研究主要集中在欧洲(英国、德国、France(法国)、Russia(俄罗斯)、西班牙、Czech Republic(捷克)、Holland(荷兰)、Finland(芬兰)等)、北美洲(美国、加拿大等)、大洋洲(Australia(澳大利亚)、New Zealand(新西兰)等)和亚洲(中国、日本、Singapore(新加坡)、韩国、Malaysia(马来西亚)、Turkey(土耳其)等)。其中,北美洲与欧洲、亚洲、大洋洲均有联系,为合作联系最为活跃的大洲;亚洲与欧洲合作关系较弱,有待进一步加强。
图4 地理分布图谱
图5 合作网络的地理图谱
3 地下综合管廊研究知识基础分析
研究领域可以被概念化成从研究前沿到知识基础的时间映射,共被引文献集合组成了研究领域的知识基础,而引用这些知识基础的施引文献则形成了研究领域的研究前沿[13]。本研究运用可视化软件CiteSpace的核心功能绘制综合管廊文献共被引网络聚类图谱,参数设置: 时间跨度为1970—2018年,时间分段为1年,节点类型选择Cited Reference(被引文献),阈值(C,CC,CCV)均设置为2,利用最小树算法(MST)进行网络修剪,采用对数似然算法(LLR)从施引文献标题中提取聚类标签,最终得到综合管廊文献共被引网络聚类图谱,如图6所示。图6可清晰地呈现出该领域的知识结构,以此分析研究领域的奠基性文献和理论基础。
根据图6显示的参数结果,一般认为CiteSpace网络图谱的模块度(Modularity Q)>0.5时,形成的聚类群组是显著的;而当平均轮廓值(Mean Silhouette)>0.5时,聚类各群组同质性是合理的。本研究综合管廊文献共被引网络图谱中共形成181个节点和192条连线,网络密度为0.011 8,共形成大小聚类22个,其中较为显著的聚类群组有7个,该聚类图谱的整体模块度为0.821 4,平均轮廓值为0.731 1,参数均在合理范围内,能够反映聚类间的结构特征和文献间的重要连接关系[11]。
最大的群组(#0)为liveable cities(宜居城市),轮廓值为0.969。1966年,联合国第2次人居大会提出城市宜居理念,此后引起广泛关注。城市基础设施(包括综合管廊)系统作为可持续性、宜居性和弹性城市的基础[14],群组中最活跃的是Hunt D V L等[15]在城市地下空间发展现状分析基础上,强调了地下空间对创造和维护城市宜居、可持续及弹性的优势,并研究了实现更宜居城市的意义。群组(#2)为urban underground engineering (城市地下工程) ,轮廓值为0.77。城市地下工程研究较多的为隧道工程建设[16],群组中最活跃的是Curiel-Esparza J等[17]提出的建立城市地下工程可持续发展战略,该可持续发展战略中应包括地下综合管廊系统,并指出市政工程师应作为城市地下基础设施可持续发展的关键推动者。群组(#3)为utility tunnels networks(综合管廊网络),轮廓值为0.993。完备的综合管廊系统网络才能发挥其规模效应,兼容性作为综合管廊系统的重点问题,包括市政管线网络与交通网络的兼容性、市政管线系统网络之间的兼容性及市政管线系统在管廊环境中的兼容性。群组中最活跃的是Canto-Perello J等[18]对综合管廊与交通网络布局协调的研究,提出通过加强市政公用设施规划布局,以提高综合管廊网络与交通系统网络的兼容性。群组(#4)为sustainability(可持续性),轮廓值为0.804。可持续性作为综合管廊研究的重要问题[17],群组中最活跃的是Sterling R等[19]对城市地下空间的可持续性问题研究,强调地下结构的长期规划需要考虑全生命周期成本效益和选择对城市可持续性贡献最大的项目。Cano-Hurtado J J等[20]在欧洲城市综合管廊分析基础上,指出综合管廊是实现城市地下空间可持续发展的最有效解决办法。群组(#5)为seismic response(地震响应),轮廓值为0.71。群组中最活跃的是Chen Jun等[21]在非均匀地震波激励条件下,设计振动台试验对综合管廊结构模型的抗震性能进行探讨,研究中详细介绍了试验设备、结构模型、非均匀地震波激励模拟等试验的技术细节,为后续相关研究提供了参考。群组(#10)为utility tunnels security(综合管廊安全),轮廓值为0.986。安全问题作为综合管廊研究的热点[18],治理与安全管理是综合管廊各项决策的重要组成部分[22]。群组中最活跃的是Canto-Perello J等[23]开发的一种基于颜色标度法、德尔菲法和层次分析法的专家系统,对综合管廊的临界性威胁进行评价,为市政公用管线安全政策的系统规划提供决策支持。
4 地下综合管廊研究演进历程与研究热点分析
4.1 研究演进历程分析
关键词作为研究论文主题和思想的高度反映,对学术研究具有非常大的参考价值。高频次关键词的分布和演变可以更加直观、准确地呈现学科领域的研究演变历程及研究热点[24]。因此,本研究通过绘制关键词共现网络时区图谱,探析综合管廊领域的研究演进历程与研究热点。
以时间为横轴、研究热点词汇为纵轴,绘制综合管廊研究的关键词时区图谱,如图7所示。通过对图7的深入分析,将综合管廊关键词的演变划分为3个阶段(第1阶段: 2006年以前;第2阶段: 2007—2013年;第3阶段: 2014—2018年)。2006年以前的主要高频次关键词有tunnel(隧道)、utility tunnel(综合管廊)、underground space(地下空间)、excavation(挖掘)、design(设计)、pipeline(管道)、construction (施工)、underground structure(地下结构)、urban planning(城市规划)、trenching(挖沟)、computer simulation(计算机模拟)。其中,隧道、挖掘、地下空间等具有较高的中心性,是该阶段研究的重点内容。传统市政管线敷设导致城市街区和道路反复开挖,给城市经济、社会和环境的发展造成恶劣影响,而且随着城市地下空间开发利用的兴起,综合管廊被认为是城市地下空间可持续发展的技术应用而生[20]。综合管廊建设实践较早,诸多国家通过制定相关的法律法规,并成立专业机构统筹协调综合管廊建设发展;然而,理论研究却较晚,研究主要结合工程实例开展,在可行性、规划、设计、施工及与地下空间关联方面的研究较多。日本作为该时期共同沟研究的集大成者,在汲取欧洲国家共同沟技术成果的基础上[25],形成了系统的理论成果,《共同沟特别措施法》和《共同沟》系统论述了共同沟规划设计和建设管理方面的相关立法与技术[26],为综合管廊发展奠定了理论基础。
2007—2013年的主要高频次关键词有soil(土壤)、underground utility(地下管线)、model(模型)、earthquake(地震)、shaking table test(振动台试验)、urban utility(城市管线)、seismic response(地震响应)、finite element method(有限元法)、seismic design(抗震设计)、sustainable development(可持续发展)、project(工程)、decision making(决策)、reliability(可靠性)、cost(成本)等。其中,土壤、地下管线、地震、振动台试验等关键词的中心性较高,表明这一时期的研究主要集中在综合管廊建设成本、决策和以可靠性为核心的抗震性能方面。综合管廊造价成本一直是各利益相关者关注的重点,合适的决策方法将成为推动综合管廊建设发展的关键。综合管廊抗震研究对保护生命线工程安全和城市防灾减灾具有重要的理论与现实意义。日本和美国较早对城市地下结构的抗震方面开展研究。日本在《共同沟》[26]中对共同沟抗震设计有明确规定。在1995年日本阪神地震中部分共同沟受到不同类型的破坏,结构抗震研究引发了正在兴起建设共同沟国家学者的重视,中国、韩国等国家在这一时期对综合管廊抗震性能进行了大量研究,拓展了综合管廊抗震研究理论。
2014—2018年的主要关键词有model、sustainability(可持续性)、China、infrastructure(基础设施)、excavation(挖掘)、system(系统)、decision making、public private partnership(公私合作伙伴关系)、risk management(风险管理)、life cycle management(生命周期管理)、maintenance(维护)、underground space(地下空间)、underground utility(地下公用管线)、construction(施工)。其中: 模型以高频次关键词出现,具有较高的中心性,表明该时期综合管廊的研究方法较多;可持续性以高频次关键词出现,表明综合管廊的可持续发展日益受到重视;基础设施、系统、风险管理、管理、维护等关键词的出现,表明综合管廊研究逐渐从前期建设转向后期运营与管理。此外,公私合作伙伴关系以高频次关键词出现,表明中国在此时期综合管廊研究增加显著,研究成果较多;关于综合管廊的PPP研究主要发生在中国、加拿大等国家,尤其近几年中国政府大力推广采用PPP模式建设发展综合管廊。
4.2 研究热点及趋势分析
在关键词研究演进分析的基础上,采用最小树算法对关键词共现网络进行修剪合并,绘制综合管廊研究关键词共现图谱来直观呈现研究热点,并探讨其研究趋势,如图8所示。根据研究关键词及上述研究演变分析可以得出,综合管廊研究的热点主要集中在可行性、决策、投融资、规划、设计、施工、风险、安全、运维、管理等方面。
图8 综合管廊研究热点图谱
综合管廊可持续成本是可行性和决策的关键影响因素。Canto-Perello J等[27]研究了综合管廊概念的可行性,指出其可行性取决于系统兼容性,建设成本高昂是制约其发展的主要因素;Hunt D V L等[28]在综合管廊可持续(经济、社会及环境)成本分析基础上,研究了综合管廊建设的经济临界点,有助于完善可持续性经济成本模型;Hojjati A等[29]构建了较为全面的可持续成本指标体系和成本模型,为综合管廊全面成本计算奠定了基础; Legrand L等[30]提出了一种综合标准的多准则决策方法,该方法有利于决策者从多角度考虑问题。采用系统和综合的方法对综合管廊经济、社会及环境成本效益的量化研究需进一步深化,为综合管廊项目可行性与决策提供支持。综合管廊建设资金问题一直是制约其发展的难题[28,30],基于不同的国情,各国学者进行了探讨,目前国内外解决建设投资及收费问题的主要办法有: 欧洲国家综合管廊的建设投资由政府承担,建成后政府拥有所有权以出租方式提供给使用者,其收费是按照公共产品定价通过市议会确定,并逐年进行价格调整[28]。日本综合管廊建设投资和运维费用由道路部门与管线单位共同分担,其分担比例没有明确规定。中国台湾综合管廊建设投资由主管部门和管线单位按比例承担,运维管理费按照具体分摊办法由各管线单位负担; Sun Feng等[31]提出公私合作共同投资建设运营综合管廊,有利于充分发挥双方优势,为综合管廊项目增效和增收,Wang Xuetong等[32]将公私合作模式引入综合管廊发展中;中国大陆积极推广采用PPP模式创新解决综合管廊建设资金问题,并特许社会资本适当经营期以回收投资及利润,Fang Jun等[33]对综合管廊PPP项目价格形成机制的探讨,为PPP模式下综合管廊入廊定价和调价奠定了理论基础,而关于综合管廊PPP项目收费价格,目前尚处于探索阶段。此外,美国、加拿大等国家通过多元化的投融资模式以解决资金问题[2]。Alaghbandrad A等[34]认为PPP对综合管廊的全生命周期成本分担是一种很有前景的方法,运用博弈论构建了综合管廊PPP项目融资和成本分担模型,为综合管廊项目投融资策略提供了分析工具。未来随着综合管廊投融资模式的创新丰富,将极大推动全球综合管廊建设发展进程,尤其是财政资金不足的国家及地区,譬如中国、印度等发展中国家。
规划设计一直是综合管廊研究的重点内容。Al-Bataineh M等[35]运用基于场景的仿真建模方法实现了综合管廊规划的可视化;Canto-Perello J等[36]采用SWOT分析法和层次分析法对综合管廊战略规划进行研究。前瞻性的战略规划对地下空间及综合管廊可持续发展至关重要,后续要注重系统、可持续规划研究。Canto-Perello J等[16]的研究指出人因工程是访问式综合管廊设计的关键参数,其横截面设计必须满足公用设施和人工操作的空间需求;Sim Y J等[37]基于PDCA法建立了综合管廊优化设计评价模型。随着BIM技术在隧道工程领域的应用,三维设计中碰撞检验能够有效解决综合管廊设计中的多管线协调问题,提高综合管廊项目的设计效率,降低成本及后期施工难度,因此需加强BIM技术在设计阶段的研究。此外,综合管廊抗震设计一直作为研究的热点,综合管廊作为新兴的浅层地下结构设施,主要通过有限元分析、振动台试验、数值模拟等方法研究综合管廊结构的地震反应、破坏规律及抗震可靠度[7]。Jiang Luzhen等[38]通过振动台试验和有限元分析,研究了地震波作用下综合管廊结构破坏因素;Chen Jun等[21, 39]通过振动台试验研究了综合管廊结构模型的抗震性能,指出综合管廊抗震设计中应考虑地震激励的空间分布效应,在此基础上建立了综合管廊系统的有限元模型进行数值模拟,实测试验结果验证了该模型的有效性;Yang Jian等[40]采用FLAC3D软件对综合管廊的液化土动力特性进行了研究,为综合管廊抗震设计提供了参考。为保证综合管廊结构体系的可靠度,未来更多的是基于不同地质环境和新结构进行地震反应与抗震可靠度研究,并对综合管廊结构损伤进行定性和定量评价。
综合管廊建设大多集中在新城市化的发展中,在历史城市中心鲜有涉及[41],要统筹老城区更新和改造积极推进综合管廊建设发展。新区综合管廊施工技术较为成熟,在密集的城市建设综合管廊施工非常复杂,地基下沉和道路塌陷等安全隐患作为社会关注的焦点[42],综合管廊施工中的环境影响与安全问题需深入研究。Mohamed Y等[43]将创新问题解决理论(TRIZ)引入综合管廊领域进行施工研究,为构建施工技术问题创新解决方案提供了一种独特的方法;Petrukhin V P等[44]利用试验确定了综合管廊施工影响区域宽度;Marshall A M等[45]基于空腔胀缩分析法研究了综合管廊施工对既有建筑桩基础的影响,该研究对获取安全的隧道与桩基间距评价或隧道体积损失具有重要的理论与现实意义。此外,为了减少施工对城市交通和环境的影响,装配式管廊、掘进机技术等绿色施工方法逐渐成为建设趋势,同时随着BIM技术的推广应用,为提高综合管廊施工的效率与质量,应加强BIM技术在综合管廊施工管理中的研究与应用[46]。为满足城市未来的发展需求,地下空间逐渐向深层地下发展[47],日本提出21世纪在人口最为密集的特大城市利用深层地下空间建设更大、更系统的综合管廊网络体系设想,并且地下空间朝着综合一体化方向发展,将地下空间的规划、设计、施工集成为一体的综合管廊绿色建造模式成为重要发展趋势[6],该模式已在日本东京临海副都心和中国西安幸福林带项目中得到成功运用。
综合管廊内收容多种市政管线,涉及风险因素众多,各类管线的兼容性需充分论证,安全管理事关综合管廊全局。Canto-Perello J等[48]对综合管廊设计和运营中的风险进行评估,分析了各种管线的潜在危险,并提出综合管廊必须制定防洪计划以消除浸水危险;Curiel-Esparza J等[49]对综合管廊内的有害气体进行识别,为管廊内有害气体的监控与防治提供了有益参考。综合管廊的安全政策是人们关注的焦点问题[50],Canto-Perello J等[23]详细分析了综合管廊的临界性和潜在威胁,提出应加强综合管廊安全政策制定,确保市政管线不受潜在威胁。此外,综合管廊运行中要加强监视工作和访问权管理,在西班牙马德里和巴塞罗那综合管廊系统访问权管理方面,严格的访问权控制取得了满意效果。
综合管廊PPP项目涉及众多公共和私人部门参与,具有风险程度高、管理难度大等特征,加强风险管理对项目规范、平稳运行具有重要意义。Wang Weiming等[51]运用模糊综合评价法构建综合管廊PPP项目风险评价模型,为项目合理的风险分担和控制提供了依据。为了更加有效地进行项目合同谈判和风险应对,在合理的风险分担研究基础上,应探索适宜的综合管廊PPP项目风险分担机制,以确保综合管廊公私合作项目的成功。此外,综合管廊在运营管理方面的研究较为薄弱[52],高效、智能的管理模式能够保证综合管廊的安全运维[48],并有效控制运维成本,降低风险。目前综合管廊运维管理研究主要集中在信息系统集成方面: Alaghbandrad A等[53]系统论述了基于BIM的综合管廊信息管理模式,并提出该模式在综合管廊建设及运营管理中的优势与作用;Lee P C等[52]提出了一种基于BIM和GIS的综合管廊运维集成管理系统,该系统满足了可视化、数据互操作性和维修管理工作辅助的需求;Kang Kai等[54]基于BIM和物联网技术建立了综合管廊运维监测系统,初步实现了数据的智能传感。未来更多的将是信息化、人工智能等新技术在综合管廊运维管理中的应用,智能化、智慧化的运维管理模式将成为研究新兴趋势[5-6]。
5 结论与建议
借助可视化软件CiteSpace对1970—2018年Web of Science与Scopus核心数据库中综合管廊领域的研究成果进行知识图谱分析,以可视化的知识图谱呈现了本研究领域的发展态势、合作现状、知识基础、演进历程及研究热点,并探讨了其未来研究趋势。以CiteSpace为研究工具对综合管廊进行综述研究是一个新的尝试,文中绘制的综合管廊领域的知识图谱及相关研究结论,可为学者直观地了解本领域研究发展状况和开辟新的研究前沿提供理论参考与借鉴。
本研究主要结论如下。
1)从文献时间分布来看,国内外综合管廊研究文献总体呈现递增的态势,近几年来这种趋势越来越显著,尤其中国综合管廊研究在全球综合管廊研究中的贡献越来越大。
2)通过分析研究地区及研究作者可知,综合管廊研究成果较为丰富的国家为中国、美国、西班牙、英国、加拿大、日本,综合管廊研究的代表学者为Curiel-Esparza J、Canto-Perello J、Rogers C D F、Hunt D V L、Li Jie、Chen Jun。
3)根据研究热点关键词及其演变历程分析可以得出,地下综合管廊研究热点主要集中在: 成本效益量化研究,投融资模式创新与应用,PPP模式下项目风险管理、收费定价及绩效评价等,绿色建造技术及一体化建设模式,可持续规划与优化设计,基于BIM、GIS、物联网等信息技术的信息化、智能化运维管理。此外,特大城市地下综合管廊将趋于向深层地下空间发展,建设规模更大的管廊网络体系。人工智能、5G等新技术在综合管廊领域的研究也将成为趋势。
针对研究现状,提出如下建议:
1)纵观综合管廊国际现有研究内容,研究成果有待进一步丰富与系统化。国外研究成果较少,但学术水平与影响力较高;中国现阶段研究成果较多,但其国际学术影响力较弱。在后续研究中应加强国际合作与交流,致力于深化研究的热点及难点问题,为全球综合管廊发展贡献更大力量。
2)综合管廊研究涉及经济、技术、社会、环境等众多因素,以及多个交叉学科领域。从推进综合管廊发展来说,该领域研究应该更多地尝试跨学科合作研究,从技术、政策、法律、价格、信息化等方面共同推进综合管廊建设与运营。
3)综合管廊发展逐渐从技术转变为管理,目前综合管廊运营管理研究依然薄弱,后续应在绿色建造技术基础上加强智能运维管理、治理等方面的研究。