基于CiteSpace 的国内外海洋科技研究现状及热点分析

杜 军，寇佳丽，鄢 波，赵培阳

（1.广东海洋大学管理学院；2.广东沿海经济带发展研究院，广东湛江 524088）

1 研究背景

21 世纪是海洋的世纪，随着陆地资源短缺和人地矛盾的加剧，人们逐渐把目光转向了海洋，海洋成为未来人们开发新资源、新空间的重要领域。世界上许多国家和地区已开始重视开发海洋，如2007年欧盟出台了《欧盟海洋综合政策》蓝皮书，2008年又颁布了《近海风能行动计划》；2007 年日本通过了《海洋政策基本法》；2010 年挪威启动了“21世纪国家战略”；2015 年美国发布了《海洋变化：2015—2025 海洋科学10 年计划》；2017 年中国发布了《“十三五”海洋领域科技创新专项规划》等［1］。海洋科技是推动海洋经济发展的重要力量，是建设世界科技强国的关键部分。世界各国为维护其海洋权益和提升其在国际海洋领域的话语权，纷纷大力发展海洋科技，美国、英国、日本等海洋强国不仅在海洋资源开发和海洋技术方面领先全球，而且还建立了完善的海洋科技创新体系［2］；与其相比，中国在海洋科技方面仍存在诸多不足。习近平总书记强调建设海洋强国必须大力发展海洋高新技术，提升中国海洋科技创新能力。“十三五”时期是中国实施创新驱动发展战略、建设海洋强国的关键时期，中国要进一步完善国家海洋科技创新体系，提升海洋科技创新能力［3］。

为促进海洋科技发展，国内外学者从不同的视角对海洋科技进行了众多研究，如Proctor 等［4］提出的海洋技术试验平台（OTTB）是由维多利亚大学海洋技术实验室（OTL）开发的多功能水下测试设施，在集成式长基线声学系统（IAS）的内部，该系统可在整个OTTB领域提供精确的跟踪和声学通信，为军事、学术界、政府和工业提供服务；Osorio 等［5］认为小岛屿在保障能源、淡水和粮食供应以及可持续发展方面面临着艰巨的挑战，因此提出了一个海洋技术生态园（OTEP）作为小岛的整体解决方案，推动哥伦比亚圣安德列斯岛实现能源保障及可持续发展；Vedachalam 等［6］认为随着陆上资源的日益枯竭，对海洋资源的有效勘探和持续开采必须兼顾经济增长、社会需求和海洋环境的健康，因此提出印度政府要大力发展海洋科学技术，保护海洋生态系统，发展蓝色经济；宁凌等［7］认为海洋战略性新兴产业是以海洋高新技术为主要特征的战略性产业，并对中国海洋战略性新兴产业培育的理论研究进行了综述；闭明雄等［8］提出中国的海洋科技创新能力不足使海域资源利用效率较低，并对中国海洋科技创新的相关议题进行了综述性研究；张继生等［9］对海洋温差能发展现状进行了综述性研究，并从温差能发电装置的安全稳定、转换效率与多能互补等方面探讨温差能发展中的关键科技问题。

综上，国内外学者从不同的视角对海洋科技进行了综述性的研究，本文主要从科学计量的角度进行阐释。基于此，本文借助CiteSpace 软件对国内外海洋科技的研究现状及热点进行可视化分析，以此深入挖掘海洋科技领域的相关研究成果，找到国内外海洋科技研究的差距，为推动中国海洋科技研究的发展提供参考借鉴。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究中，国外数据来源于美国科学网（Web of Science，WOS）的核心合集数据库。WOS 数据库是美国科学信息研究所 （ISI）数据库中的核心期刊引文索引数据库，收录了具有世界影响力的、经过同行专家评审的高质量期刊文献；为进一步提高本所选取的文献质量，本研究选取了收录于WOS 核心合集数据库的相关文献，包括了SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI、CPCI-S、CPCI-SSH、BKCI-S、BKCI-SSH、ESCI、CCR-EXPANDED 和IC 等的引文索引数据库［10］。本研究在WOS 核心合集数据库的具体检索策略为：以“marine technology”为主题词进行检索，共计检索得到文献9 298 篇；为提高数据的准确性及科学性，进一步手动选择文献类型为论文（article），去除会议论文（proceedings paper）、综述（review）、会议摘要（meeting abstract）等文献的影响，再次精确检索，共计所得外文文献5 474篇（以下简称“外文样本”）。国内数据则来源于中国知网（CNKI）网络出版总库，选择核心期刊和中文社会科学引文索引（CSSCI）数据库收录文献，这两类期刊代表了国内相对来说具有较高影响力的高质量期刊。本研究在CNKI 数据库的具体检索策略为：以主题词“海洋科技”进行检索，共计检索得到文献737 篇；同样，为保证数据的准确性和科学性，手动去掉新闻报道、会议通知、征稿、评论等，经过数据的清洗，共计检索得到中文文献643 篇（以下简称“中文样本”）。合计共检索获取国内外海洋科技研究的样本文献6 117 篇，检索时间跨度均为1992—2018 年，检索日期截至2019 年5 月10 日。

2.2 研究方法

CiteSpace 软件是由美国德雷塞尔（Drexel）大学教授陈超美［11］研发的，主要是在JAVA 环境下进行运行的可视化工具。自从2006 年引入国内，由于具有可视化的突出特点，CiteSpace 软件迅速引起了国内学者的广泛关注，且学者们对其研究的热度不断攀升。李淑丽［12］较早在国内对CiteSpace 软件做了简要介绍，并试图寻找适合中国国情的信息可视化工具。经过短短14 年的发展，截至2019 年5 月12 日，笔者在CNKI 检索得到运用CiteSpace 进行研究的文献就有1 943 篇文献。本研究基于科学文献计量的方法，借助CiteSpace 5.3.R4 版本软件对国内外海洋科技研究的现状进行定量分析。其中，时间跨度选择1992—2018 年，时间切片（time slicing）为1，阈值选择前五十（Top50），网络裁剪设置为寻经网络（path finder）和修剪合并网络（pruning the merged network），然后绘制出国内外海洋科技研究的文献作者合作图谱、研究机构合作图谱、研究热点图谱等，深入发掘国内外海洋科技的研究现状及热点。

3 国内外海洋科技研究分析

3.1 发文量分析

发文数量是衡量某一领域在特定时间段的发展态势的重要指标，同时由此也可以更加直观地看到该领域研究热度的变化，对分析某一领域的发展态势和预测其未来发展趋势具有重要的意义［13］。本文运用Excel 工具对样本文献进行统计。从图1 可见，国外对海洋科技的研究早于国内，最早的是1919 年Foppl［14］对“旧德国”的海洋技术进行的研究；而国内关于海洋科技的文献最早出现在1992 年。2000年以前，国内外对海洋科技的关注度还比较低，海洋科技研究处于起步阶段；随后中国关于海洋科技的研究有所增加，尤其是在1999 年，海洋科技研究的发文量达到了2000 年以前的最高值（19 篇）。2000—2007 年国内外关于海洋科技的研究有了一个缓慢的增长。2007—2014 年，国内外关于海洋科技的研究迎来了发展的春天，2011 年的相关文献达到该阶段的峰值（62 篇），尤其是国外的发展非常迅速，发文量整体呈现快速增长。2014 年之后，国内外关于海洋科技研究的发展有了明显反差，国外的文献保持迅猛增长，海洋科技持续成为国外研究的热点；而国内的研究却进入了常态化发展，国家有关海洋政策法规在逐步完善，总体来看相关文献总量在不断增加，但是数量相对还是较少，表明国家针对海洋科技发展的支持力度还相对不足，有待进一步加强。海洋科技创新是引领海洋经济发展的第一动力，海洋科技的发展成为中国亟需解决的问题。

图1 国内外海洋科技领域文献量的年度分布

3.2 高被引文献分析

文献被引频次是反映文献价值的重要依据之一，某一领域的高被引文献成为了该领域研究的知识基础，这些文献对该领域的研究至关重要［15］。为了更加清晰地把握国内外海洋科技领域的核心文献，以便为今后深入研究海洋科技奠定扎实的基础，本文运用Excel 工具对样本文献中的前5 位高被引文献进行统计分析。

从表1 可知，前两位高被引文献均发表于2010年，Voeroesmarty 等［16］是第一个在世界范围开展综合研究，使用一个可量化多个压力源并解释下游影响的空间框架，同时考虑人类和生物多样性对水的安全，研究发现对水技术的大量投资使富裕国家能够在一定程度上抵消水安全的高水平压力但不能弥补其根源性不足，而较不富裕国家的水安全能力仍然是脆弱的，并强调必须从源头控制来确保人类和淡水生物多样性的全球水安全；Kouro 等［17］对多级转换器研发30 多年来在船舶推进方面发挥的重要作用进行分组审查，以确定多级转换器技术当前的发展水平、发展前景和方向。之后，Fairall 等［18］认为耦合海洋-大气响应实验（COARE）批量算法2.5 版已成为海洋-大气相互作用领域中最常用的算法之一，并介绍了以多种方式改进算法的步骤，对基本轮廓稳定性函数进行了调整，以适应美国国家海洋和大气管理局（NOAA）早期的环境技术实验室（ETL）实验和海上湿度交换（HEXOS）计划；Hentzer 等［19］认为传统疾病的传统治疗方法是以杀灭或抑制细菌生长的化合物为基础，在海洋环境中发现了可以超越通信信号的化合物，这为控制感染性细菌提供了新的机会，研究表明，天然呋喃酮化合物的合成衍生物可以作为细菌群体感应的有效拮抗剂，因此，采用GeneChip（R）微阵列技术鉴定呋喃酮靶基因并绘制群体感应调节子，以此促进海洋医药的发展；Frias-Lopez 等［20］的研究将核糖核酸（RNA）扩增技术应用于从太平洋收集的微生物组合，研究发现尽管检测到的许多转录本与之前在海洋宏基因组调查中检测到的基因高度相似，但仍有很大一部分（大约50%）是独特的，揭示了本土基因和分类群特异性表达模式，还揭示了以前基于DNA 的宏基因组调查中未检测到的基因类别。上述文献构成了国外海洋科技研究的重要知识基础。

表1 外文样本中高被引文献统计（前5 位）

从表2 可知，国内关于海洋科技研究的核心作者有姜秉国等，其发文在中文样本的前5 位高被引文献中占据两席，由此可知他们对海洋科技的发展作出了重要贡献。被引频次最高的文献是张耀光等［21］2005 年的研究成果，其运用区域空间差异的定量分析方法研究了国内各省份海洋三次产业结构的空间集聚与扩散程度，提出坚持科技兴海、增加科技进步对海洋经济贡献率、优化产业结构、加强环境保护等建设海洋强省的建议。此外，姜秉国等［22-23］的研究认为蓝色经济区是涵盖科技文化、社会经济等诸多因素的复合功能区，提出山东蓝色经济区要实现社会经济发展模式的重大转变，要科学规划、协调发展，并提出要大力发展海洋战略性新兴产业，要重视海洋科技的发展，促进海洋高新科技成果的转化；冯梁［24］研究认为海洋科技意识作为海洋意识的重要组成部分，对于国家的经济、军事等具有特别关键的作用，它不仅是国家软实力的重要体现，还是实施海洋强国战略的重要思想基础；张景全［25］研究指出日本正向新综合海权观的海洋战略转变，即认为海洋科技、海洋资源等与海军力量和海洋安全同等重要，这对中国的和平崛起和海洋强国战略提出了挑战，并提出中国要明确提出自己的海权观和海洋战略、积极推进与周边国家的海上合作等建议。上述研究对国内海洋科技的发展作出了重要贡献。

表2 国内样本中高被引文献统计（前5 位）

本文通过国内外海洋科技研究对比发现：（1）从被引频次分析，外文样本中被引频次排名前5 位文献的引用频次共计6 424 次，然而中文样本中被引频次排名前5 位文献的引用频次共计530 次，不论是单篇文献被引频次还是排名前5 位文献共计被引频次，国内均远远落后于国外，这表明国内有关海洋科技研究的影响力相对较弱，这与文献质量有一定的关系；（2）从高被引文献发表时间分析，外文样本文献发表的时间略早于国内，这表明国内有关海洋科技的研究起步晚于国外；（3）从研究内容分析，国外研究偏重应用研究，主要解决船舶、医学、水安全等方面的问题，而国内偏重理论研究，主要对海洋意识、海洋战略性新兴产业、海权等进行研究，国内在应用研究方面有待加强。

3.3 重要作者分析

在某一领域研究的论文作者合作网络图谱中，高发文量作者表明其在该领域具有一定的影响力；同时，作者合作网络图谱也能揭示不同作者在该领域研究的连接关系［26］。本文借助CiteSpace 软件对样本文献数据进行处理，节点类型设置为“作者（author）”，其余为默认值，分别导入中、外文样本数据，运行CiteSpace 软件后，采用Excel 工具对所得到的数据进行整理。

由表3 可知，外文样本中发文最多的是Wise等［27］，发文量高达16 篇，主要研究标准参考物质（SRM）的多环芳烃（PAHs）认证，以及美国国家标准与技术研究院（NIST）关于用于测定多环芳烃（PAHs）的标准参考物质（SRM）的开发活动；其他发文量较多的还有 Schantz 等［28］和Vasilevich［29］等等，这些作者构成了国外海洋科技领域的核心作者及核心研究团队，他们在海洋科技研究领域具有较强的影响力。根据普赖斯定律的计算公式：M=0.749×（Nmax）1/2（Nmax指最高产作者的发文数量）［30］45，得出外文样本中高产作者阈值为2.996，因此本研究中发文量大于（或等于）3 的作者即为高产作者。经统计发现，外文样本中高产作者的总发文量为355 篇，占比为6.49%，表明作者之间的科研合作关系较弱，发文量也相对较少，虽然形成了少数的核心作者及研究团队，但是尚未形成一批高产和高影响力的核心作者及研究团队。

表3 外文样本中高发文量作者统计（前10 位）

从表4 可知，中文样本中发文量最多的是孙才志等［31］，发文量为8 篇，主要开展海洋科技与海洋经济有关的研究，如通过测算海洋科技与海洋经济两者历年的协调发展度，并对两者的协调发展度进行时空演变分析，结果表明近年来中国海洋经济与海洋科技水平呈上升趋势，二者之间的协调发展度逐年递增，由此可见海洋科技对海洋经济发展起着重要作用；其他发文量大于4 篇的作者包括韩增林［32］、王泽宇［33］、王芳［34］、韩立民［35］等6 人。同样，根据普赖斯定律计算公式计算得出中文样本中高产作者的阈值为2.12［30］45，因此，发文量大于2 的作者即为高产作者。经统计发现，中文样本中共有高产作者文献83 篇，占比为12.91%，这表明国内海洋科技领域的科研合作较弱，同样尚未形成一批高产和高影响力的核心作者及科研团队。

表4 中文样本中高产作者统计（前10 位）

本文通过对样本文献的作者发文情况对比发现：（1）从高产作者分析，不论是最高产的作者发文量还是总的高产作者发文量，国内的高产作者发文量远落后于国外的高产作者发文量；（2）从作者合作团队分析，国内的作者合作团队少于国外；（3）从整体分析，国内外有关海洋科技的研究均尚未形成一批高产和高影响力的核心作者及研究团队。

3.4 重要机构分析

通过对某一领域的研究机构合作情况进行分析，可以快速了解该领域的主要研究力量分布。许振宇等［36］提出分析国内外某领域研究的主要研究机构、核心作者及发文量，可以帮助学者对国内外该领域的研究现状及研究实力有更为清晰的了解。本文运用CiteSpace 软件分别对中、外文样本数据进行处理，节点类型设置为“机构（institution）”，其余为默认值。

从表5 可知，样本文献中发文量最多的机构是中国科学院（Chinese Academy of Sciences），其次为美国国家海洋与大气管理局（NOAA），这表明中国科学院作为中国顶尖的科研机构，在世界范围内对海洋科技领域的贡献最大；其他发文量较高的还有中国海洋大学（Ocean University of China）、加州大学圣地亚哥分校（University of California San Diego）、华盛顿大学（University of Washington）。从研究机构的类型来看，国外海洋科技研究机构主要是高校，研究机构的类型较为单一，这表明高校是国际海洋科技领域的主要力量；从发文总量来看，虽然美国发文较高的机构个数多于中国，但是中国的总发文量高于美国10 篇；从地域来看，国内外海洋科技领域的研究机构主要集中于较为发达的沿海地域；从机构合作图谱来看，外文样本中发文机构有420 个，机构之间的连线为526 条，机构合作网络密度仅为0.006 0，由此可知研究机构之间的合作较少，科研合作有待进一步提高。

表5 样本文献中高发文研究机构统计（前5 位）

就国内而言，采用CiteSpace 软件对中文样本中发文数量大于等于2 的机构运用Excel 工具进行统计分析可知，发文量最多的研究机构是中国海洋大学（71 篇）；其他发文量较多的机构有广东海洋大学（27 篇）、辽宁师范大学（23 篇）、国家海洋局（20篇）和国家海洋信息中心（9 篇）。从机构整体来讲，对海洋科技领域贡献最大的3 个机构分别为中国海洋大学、广东海洋大学和辽宁师范大学；从机构类型来看，海洋科技研究机构主要集中在高校和国家海洋部门，其中，中国海洋大学作为中国海洋类的顶尖高校，其发文量遥遥领先；从地域来看，海洋科技研究主要机构均分布于经济较为发达的东部沿海地区。从机构合作图谱可知，中文样本中发文机构共有38 个，机构之间的合作连线仅有14 条，机构合作网络密度也仅为0.019 9，可见国内海洋科技研究的机构合作也较弱，科研合作同样有待进一步加强。

通过对中、外文样本数据的分析对比发现，相同的是国内外海洋科技研究的主要力量均分布于高校，研究机构均主要集中于经济较为发达的沿海地区，机构之间的合作相对较弱，有待进一步提高；不同的是中国研究机构在海洋科技领域的发文量高于美国。总之，中国和美国的海洋科技研究对全球的贡献最大。

4 国内外海洋科技研究热点分析

虽然关键词在一篇文献中所占的篇幅不大，但却是文献的核心与精髓，是研究主题的高度概括和凝练，因此，对文献关键词进行分析，尤其是高频次的关键词常被用来确定一个研究领域的热点问题［37-38］。本文借助CiteSpace 软件对样本文献的数据进行关键词处理，将节点类型设置为“关键词（key word）”，其余为默认值，采用Excel 工具进行处理。

从图2 可知在外文样本中，关键词共现频次最高的是“技术（technology）”，共现频次高达293次，因此海洋科技依旧是国外研究的热点，如2018年Lee 等［39］运用可持续纳米技术提出了将重质醇和生物相容性纳米粒子的混合物用于油脂放牧应用的新原理，从而为海水中溢油回收提供了生态友好的替代方案；Hatje 等［40］认为人为活动增加了许多微量金属进入海洋的通量，可能造成人类和生态风险，提出运用海洋科技确定痕量污染物的基线，识别和量化控制痕量污染物的运输、去向和循环的过程是保护海洋环境，保护人类健康以及支持国家和国际海洋决策的重要问题。海洋科技的运用不仅能提高生态效益，更能保护生态环境，在可持续发展中扮演着重要的角色。其他共现频次较高的关键词有“系统（system）”“海洋（marine）”“模型（model）”“基因表达（gene expression）”“海洋科技（marine technology）”等，反映着国外海洋科技研究的热点。

图2 外文样本的高频关键词统计（频次>1）

从图3 可知在中文样本中，“海洋科技”是共现频次最高的关键词，其他共现频次高于4 的关键词还有“科技兴海”“灰色关联分析”“海洋科技人才”和“海洋科学技术”，即共现频次最高的两个关键词分别是“海洋科技”“科技兴海”。受国家大力发展海洋科技政策的影响，海洋科技成为国内最受关注的研究热点，随着海洋产业结构转型升级和海洋经济变革发展，海洋科技在发展海洋经济、促进产业结构升级过程中发挥着关键性的作用。刘超等［41］运用空间计量模型研究海洋科技投入、海洋科技产出与社会经济发展3 个方面对海洋科技竞争力的影响，结果表明中国沿海省份的海洋科技竞争力具有明显的地带性和空间分布差异性，其中天津、上海和福建是海洋科技对社会经济支撑作用最明显的3 个省市；刘大海等［42］运用数据包络分析（DEA）模型对中国及各涉海城市的海洋科技投入产出效率进行评价，研究发现中国海洋科技投入产出效率在空间范围内呈现出“北高、东高、南低”的格局，在时间尺度上表现为差距缩小的趋势，行政和政策优势对投入产出效率起着重要作用，“十五”至“十二五”国家总体的海洋科技投入产出效率由高速上升转为稳中有进，并预测“十三五”海洋科技发展前景较为乐观。在国家的大力支持下，海洋科技推动着国内海洋经济快速发展，海洋科技、科技兴海、灰色关联分析等成为国内海洋科技研究的热点。

图3 中文样本的高频关键词统计（频次>1）

通过对中、外文样本的高频关键词分析发现，海洋科技均是国内外研究的热点，但是与国内相比，国外对海洋科技的研究热度更高，受学者、专家们的关注也度更高，中国更多的是关注海洋科技促进产业结构转型升级、增强海洋科技竞争力、提高海洋产业经济效率，从而推动海洋经济发展。

5 结论与建议

5.1 结论

本文运用CiteSpace 软件对来源于科学网核心合集的5 474 篇外文文献和来源于中国知网核心期刊和CSSCI 数据库的643 篇中文文献进行分析，分别从发文量、作者合作、研究机构合作、研究热点等方面分析国内外海洋科技领域的研究状况，主要得出结论如下：

（1）国内的发文量滞后于国外，并且随着时间的推移，国内外的发文数量差距在逐渐扩大。

（2）国内的文献被引频次低于国外，研究影响力较国外偏弱；国内研究起步晚，国内研究起步晚；国外偏重应用研究，而国内偏重理论研究。

（3）国内的高产作者发文量不及国外；国内的作者合作和研究团队少于国外；国内外均没有形成一批高产和高影响力的作者及研究团队。

（4）国内外的主要研究力量均分布于高校；研究机构均主要集中于经济较为发达的沿海地区；研究机构之间的合作相对较弱；中国研究机构的发文量高于美国。

（5）海洋科技均是国内外研究的热点，与国内相比，国外对海洋科技的研究热度更高；国内外的研究热点主要有海洋科技、科技兴海、模型、技术等。

5.2 建议

海洋科技是引领海洋经济发展的重要动力，是社会经济发展的“助推器”和“催化剂”，对维护国家海洋权益、增强海洋国防实力、建设海洋强国具有十分重要的战略意义，但是通过对国内外海洋科技相关研究现状进行梳理发现，中国在海洋科技领域仍存在诸多不足，因此为提升中国海洋科技研究水平，助推国家海洋经济发展，加快海洋强国战略实施的步伐，本文提出以下对策建议：

（1）加大对海洋科技领域研究学者、机构的资金支持。科学研究的进行离不开资金的支持，充足的资金保障才能促使更多的学者投入到海洋科技领域，才能真正提升中国海洋科技的研究水平，才能够提高中国海洋科技研究在世界范围内的影响力。

（2）搭建学术交流平台。通过举办海洋科技研究主题年会、海洋科技研究国际论坛、海洋科技研究讲座等各种形式的学术交流活动，促进国内海洋科技领域的学者、专家开展国际交流与合作，与国际接轨，从而保障中国海洋科技研究始终处于国际前沿。

（3）完善教育培养体系。设置更多的海洋科技类专业，增加一定量的海洋科技类课程，扩大海洋科技类硕士、博士、博士后等高素质人才数量，培养更多的海洋科技研究的专业性人才，提高海洋科技人才的质量，提升海洋科技研究的成果转化率，从而推动中国海洋经济的发展。

最后，由于样本来源数据库的单一性及文献数量不足等问题，可能会使本文的结果存在偏差，笔者将在后续研究中进行完善。