基于文献计量学的水旱灾害防治领域前沿热点分析

翟丽妮，马丽梅，关洪林，林沛榕，赵一方

(1．湖北省水利水电科学研究院，武汉 430070；2．湖北省水利水电科技情报中心，武汉 430070；3．《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社有限公司，北京 100193)

0 引 言

纵观人类社会的发展，自人类诞生以来，就一直伴随着对水旱灾害的躲避、治理和防御，随着人类经济社会的快速发展，人与水争地、人与生态系统争水的矛盾明显激化。一方面是气候变化导致极端天气事件频发；另一方面是高影响开发的人类活动，导致社会面对水旱灾害的脆弱性日渐凸显。当前，全球已进入了一个水旱灾害频发并重的阶段，不仅水灾的影响居高不下，旱灾的影响也节节攀升，水旱频发、旱涝急转等现象已经引起了世界各国的高度重视。尽管人类修建了规模庞大的防洪抗旱工程体系，然而，即使在美、日等发达国家，水旱灾害损失的绝对值依然呈现上升趋势，水旱灾害的防治是一个常治常新的永恒课题。为了更全面地了解国内外水旱灾害防治的研究现状、热点和前沿，本研究运用文献计量学，在CNKI和WOS数据库中对近五年的文献进行检索与分析，初步揭示了该领域的研究热点和前沿。

文献计量学是以各类文献数据为基础，采用数学、统计学、文献学等方法来定量描述、评价和预测学科研究热点与前沿的新兴学科，已受到地球科学、土壤科学、环境科学等领域专家学者的高度关注[1-4]。宋国香等利用文献计量学对水体修复技术进行分析，发现我国水体修复技术SCI发文量较高，但研究层次和论文质量还有待提升[5]。陈华等利用文献计量学开展生态水文学、环境治理、三峡库区水环境等方面研究热点及发展趋势的研究[6-8]。目前，文献计量学已成为学科研究热点及其发展趋势分析的常用方法，但面对科技信息增长的爆发性和复杂性，如何全面、准确地获取信息和有效、快捷的挖掘信息，兼顾研究的深度和广度是文献计量学面临的巨大挑战。本研究通过水利学与情报学的深度融合、关键性指标国内外的比较分析和可视化图谱的辅助分析，以期对该领域前沿热点实现全面性和精细化的挖掘。

1 数据和方法

1.1 数据来源及获取

本研究在对水旱灾害防治领域的研究内容、机构和学者进行文献调研的基础上，对该领域检索方向和词组的设置充分咨询了业内专家的意见，最终确定了本研究的五大检索领域(防洪、治涝、抗旱、水资源、模型方法)和26个检索方向(河道治理、极端洪水、节水灌溉技术、抗旱减灾措施、水文模型、作物生长模型、水资源配置、水资源承载能力、城市内涝、涝灾形成机制等)，详见表1。采用布尔逻辑算符、临近算符、通配符等确定关键词的检索式，使用python爬虫技术，在CNKI和WOS库中获取相关文献数据。

1.2 研究方法和工具

本研究首先通过发文量和篇均被引频次两个宏观统计指标，定量分析国内外的高产出方向和高影响力方向，窥探学科发展动态和趋势；其次借助Citespace可视化图谱软件对高频关键词的词频、共词和聚类等微观特征进行分析，获取该领域前沿热点的粗线条；最后通过业内专家对Citespace底层数据的解读，实现对该领域前沿热点的精细化挖掘。

科学知识图谱在文献计量分析中的应用弥补了传统操作方式在全面性、客观性等方面的不足。本研究在综合分析Cite Space、Hist Cite、VOSviewer、Ucinet等目前常用的图谱分析软件优劣的基础上，选择Cite Space进行辅助分析。一是因为Cite Space能够满足本研究分析CNKI 和WOS两大数据库的需要；二是与其他软件相比，Cite Space具有图谱比较直观，可视化效果好，易于用户对图谱进行后期解读等优势。

表1 水旱灾害防治领域主要研究方向

2 五大领域的产出和影响力分析

本研究以发文量和篇均被引频次作为学术产出和影响力大小的评判指标。表2给出了五大检索领域的统计数据，图1展示了各方向总发文量和篇均被引量的分布情况。可见，在国内外的数据库中，“模型方法”的发文量和篇均被引量都是最高的。可以认为，该领域学术产出量最多且学术影响力最高的方向是“模型方法”。

表2 国内外水旱灾害防治近五年整体发展概况指标统计表

图1 近五年水旱灾害防治五大领域的总发文量及篇均被引量分布图

3 各子方向的产出和影响力分析

3.1 防洪领域

本研究将防洪细分为：河道治理、防洪调度等6个子方向，各方向近五年的总发文量和篇均被引量分布情况见图2。从中可见，国内防洪领域的产出优势往往滞后于影响力优势，其中，产出最多的方向是“河道治理”和“防洪调度”，学术影响力最高的方向却是目前产出并不算多的“极端洪水”和“洪水风险”。而国际防洪领域的产出优势与影响力优势呈现正相关态势，其中，产出和影响力均最高的两个方向是“洪水风险”和“极端洪水”。

图2 近五年防洪领域的总发文量及篇均被引量分布图

3.2 治涝领域

本研究将治涝细分为：城市内涝、农田排水等5个子方向，各方向近五年的总发文量和篇均被引量分布情况见图3。从中可见，国内治涝领域产出最多的方向是“城市内涝”，学术影响力最高的却是产出最少的“涝灾形成机制”。而国际治涝领域的产出与影响力呈现正相关的态势，其中，产出和影响力均最高的两个方向是“农田排水”和“调蓄演算”。

图3 近五年治涝领域的总发文量及篇均被引量分布图

3.3 抗旱领域

本研究将抗旱细分为：节水灌溉技术、节水等6个子方向，各方向近五年的总发文量和篇均被引量分布情况见图4。从中可见，国内抗旱领域产出最多的是“节水灌溉技术”，学术影响力最高的却是产出相对较少的“干旱形成机理”。而国际抗旱领域的产出与影响力呈现正相关的态势，其中，产出和影响力均最高的两个方向是“极端干旱”和“抗旱减灾措施”。

图4 近五年抗旱领域的总发文量及篇均被引量分布图

3.4 水资源领域

本研究将水资源细分为：水资源配置、水资源利用等4个子方向，各方向近五年的总发文量和篇均被引量分布情况见图5。从中可见，国内水资源方面产出与影响力大体呈现负相关的态势，产出最高的是“水资源配置”，学术影响力最高的是“水资源承载能力”。而国际水资源领域产出最多的也是“水资源配置”，学术影响力最高是“水优化调度”。

图5 近五年水资源领域的总发文量及篇均被引量分布图

3.5 模型方法领域

本研究将模型方法细分为：水文模型、水动力模型等5个子方向，各方向近五年的总发文量和篇均被引量分布情况见图6。从中可见，国内模型方法的产出与影响力大体呈现负相关的态势，其中，产出最多的是“水文模型”，学术影响力最高是“作物生长模型”。而国际模型方法的产出与影响力大体呈现正相关的态势，其中，产出和影响力均最高的方向为“水文模型”。

4 五大领域的前沿热点分析

本研究利用CiteSpace软件，对CNKI库和WOS库近五年来关于水旱灾害防治论文题录中所给出的关键词进行可视化图谱分析，综合分析词频、共词和聚类等特征。以模型方法为例，WOS库的分析成果见图7。图中连线代表关键词的共现情况，不同颜色代表不同聚类的共词情况，连线越粗表明共现频次越大；色环的大小代表关键词出现的频次，节点标签的大小代表关键词的中心度。中心度是根据文章的互引关系，结合关键词的出现频次以及共现情况得到的影响力指标，中心度高的关键词在一定程度上反映了该领域的前沿热点，如图7所示，模型方法国际的前沿热点是“气候变化”。其他五大领域国内外的前沿热点详见表3。

图7 国外(WOS库)模型方法领域关键词可视化图谱分析

5 结 语

本研究利用文献计量学定量分析了近五年国内外水旱灾害防治领域的发文量、被引量和高频关键词。通过分析近五年的总发文量和篇均被引量识别了各方向的产出热点和关注热点，结果表明，国内的产出优势往往滞后于影响力优势，而国际的产出与影响力大体呈现正相关的态势。国内目前的高影响力方向因关注度较高，很有潜力成为未来的高产出方向，例如，极端洪水、涝灾形成机制、干旱形成机理、水资源承载能力和作物生长模型等。

在借助Citespace可视化图谱软件对高频关键词的词频、共词和聚类等特征进行全面分析的基础上，结合业内专家对底层数据的解读，本研究实现了对各领域前沿热点的精细化挖掘。

表3 五大领域的前沿热点分析成果

续表3 五大领域的前沿热点分析成果

结果表明，国内前沿热点主要集中于洪水预报和城市内涝防治；国际前沿热点主要集中于遥感技术在水旱灾害防治中的应用以及农田排水的水污染问题。国内外前沿热点的差异一方面是由于国际在某些方面的研究领先于国内，当前的热点可能成为国内未来一段时间的发展方向，如洪水风险分析、气候变化、遥感监测等；另一方面是由于国内外面临的主要水问题不同，例如，国内治涝更多关注海绵城市，而国际治涝则更多关注农田排水的水污染问题。