1986—2020年黄河流域冻土研究中文文献计量分析

孙俊龙，张 泽，程 浩，金会军，金晓颖

(1. 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2. 东北林业大学 土木工程学院/寒区工程、科学与技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150040；3. 河南工程学院 计算机学院，河南 郑州 451191；4. 东北林业大学 东北多年冻土区地质环境系统教育部野外科学观测研究站，内蒙古 额尔古纳 022250)

黄河—中华民族的母亲河，中华文明最主要的发源地。近年来习近平总书记多次考察黄河流域，提出要着力加强生态保护治理、保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展，让黄河成为造福人民的幸福河。随着国家越来越重视生态环境建设，黄河流域生态保护和高质量发展上升为国家战略[1]。

黄河是我国第二大河流，世界第五长河，黄河源头于青藏高原的东北部地区[2]。该地区位于平均海拔在3000 m以上的高海拔地区，冻土分布十分广泛[3-5]。虽然黄河源区(唐乃亥水文站以上)集水面积占据了整个黄河流域面积的约1/7，但对整个黄河流域的流量贡献(利津入海水文站)可达近1/3[6-8]。因此，黄河源区对于位于干旱半干旱区的黄河流域的水量供需平衡和生态系统可持续发展具有重要的意义，而冻土对与黄河源区相关问题而言则具有关键科学意义[9]。气候变化和人类活动的加剧导致多年冻土的退化，从而引起一系列环境与工程问题[10]。

因此了解“黄河&冻土”的研究现状，理清该研究领域在我国当前研究力量的宏观布局，分析该方向研究热点以及研究领域的优势和劣势，将对下一步开展相关“黄河&冻土”科学问题的研究工作具有重要的指导意义与参考价值。

图1 黄河流域分布图

本文通过对文献的归纳分析，可以更快速地了解研究内容的研究历程，针对黄河流域内的冻土研究现状和发展历程，本文以在中国知网上获取到的文献数据，通过Python语言的数据分析以及可视化工具对1986—2020年的研究情况进行梳理和分析，为以后对黄河流域的冻土研究方向提供借鉴和参考。

1 数据来源和分析方法

1.1 数据来源

本文所研究的文献数据来源于中国知网(CNKI)，对关于黄河流域的冻土研究进行站内检索，以“黄河&冻土”作为高级主题词进行搜索，获取从1986—2020年的所有文献资料，去除知网内无参考文献的文章，共检索获得224篇文献信息(下称为有效文献)。然后通过Python网络爬虫进行获取文献的摘要、关键词、研究单位以及出版时间等关键信息。

1.2 研究方法

本文采用了数学和统计学方法，通过Excel、Python语言中matplotlib、Numpy库函数对文献数据处理，进行可视化。首先采用Excel软件对通过网络爬虫获取到的数据进行预处理，将“文献名称+研究单位”“文献名称+发表时间”“关键词”等相关联数据进行分列表存储。将预处理完的数据通过matplotlib生成柱状图、折线图等，关键词信息通过NumPy根据出现频次进行词云的自动生成。由于从1986—2020年有效文献仅为224篇，数量较少，本文将通过中国知网内的计量可视化分析生成相关度网络可视图进行相关度分析。

2 研究情况现状分析

2.1 发文趋势分析

1986—2020年有关黄河流域的冻土研究整体发文情况如图2所示，总文章量224篇。2001年以前发文量基本维持在每年1～2篇，自2001—2019年，发文量整体上升，但呈现较大的波动。其中2001—2006年发文量从2001年1篇逐渐增长到2006年的19篇，达到1986—2020年间相关发文量的最高年份。这可能由于黄河源区三次断流事件以及冻土退化在其中可能扮演的重要角色引发的广泛关注。从2002—2019年，每年的发文量整体维持在平均10篇左右。这可能归结于黄河源区的生态和水文问题以及黄河流域高质量、可持续发展以及三江源国家公园试点工程等，引起大家对黄河源区冻土退化的水文和生态效应的持续关注有关。

图2 1986—2020年间“黄河&冻土”为关键词在CNKI文献库中搜索出的文献出版物数量

2.2 发文期刊分析

在本文所分析的全部文献中，有11篇是出自会议论文集，74篇出自硕博论文，其余139篇则分别出自《冰川冻土》、《人民黄河》等68个国内核心期刊。在各个期刊的发文情况上，《冰川冻土》以33篇(占比14.73%)居于首位，其次则是《人民黄河》9篇和《地理学报》5篇。具体发文期刊情况如图3所示(仅展示发文次数>1的期刊)。通过对于发文所属期刊的分析显示，将黄河流域内冻土研究作为硕博论文主题词的文献占了33.03%，而《冰川冻土》、《人民黄河》、《地理学报》作为该领域主要专业性学术期刊承担了近年来研究发文量的33.81%(不含硕博论文和会议文章)。

图3 1986—2020年间“黄河&冻土”作为关键词在CNKI文献库中搜索出的文献出版物数量在中国大陆主要中文核心学术期刊中的分布饼状图

图4 1986—2020年间“黄河&冻土”作为关键词在CNKI文献库中搜索出的文献出版物数量在中国大陆主要中文核心学术论文在各个主要相关研究省份的分布

图5 1986—2020年间“黄河&冻土”作为关键词在CNKI文献库中搜索出的文献出版物数量在中国大陆主要中文核心学术论文在各个主要相关研究单位的分布

2.3 研究单位分析

通过对文献数据的研究单位进行分析，研究单位所属的省份大多为我国西北、华中和华北黄河流域内的省份，其中主要以甘肃、青海和陕西为研究者的主要分布区域。具体各省份的研究发文情况如图4所示。上述三省作为黄河上游区域主要研究机构所在地其研究发文量分别为83、22和27，超过总发文量的一半。

在全国的众多研究单位中，发表过关于黄河流域冻土研究文章的单位仅有73个，而在上述研究单位中，超过75.34%的单位发文量仅为1～2篇。其中，中国科学院西北生态资源环境研究院(原中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、中国科学院兰州冰川冻土研究所)、中国地质大学(北京，原名北京地质学院)、兰州大学以及长安大学(原名西安公路学院和西安地质学院等)为主要研究单位，发文量均大于10篇。具体各个研究单位发文情况如图5所示(仅展示发文量>1的研究单位)。如图所示，在发文量大于10篇的研究单位中，中国科学院西北生态环境资源研究院以53篇发文量占国内整体研究发文量的23.67%，中国地质大学(北京)占8.04%、兰州大学占7.14%、长安大学占4.91%。

2.4 关键词分析

通过关键词提取，在224篇文献中共提取576个关键词，为了更好地研究与黄河区域冻土相关的研究热点，本文筛选出现次数>5的关键词为主要研究对象，共20个进一步分析(如表1)。由于不同的文章作者对同一事物的表达不尽相同，本文对相近词汇进行合并处理，例如“黄河源区”和“黄河源”都以合并后的“黄河源区”呈现，“地理信息系统”“遥感”和“GIS”都以“以GIS”呈现。这些词可以形象说明1986—2020年的关于黄河流域冻土研究的热点情况。

表1 1986—2020年间在CNKI文献库“黄河流域冻土研究”相关的224篇论文中的中文关键词出现频次

通过表1对关键词词频>5的关键词信息的统计，有3个关键词是与研究点的地理位置有关的，分别为黄河源区、青藏高原、黄河上游。关于黄河流域内的冻土研究主要集中在黄河上游等区域，属于研究冻土区、多年冻土区的主要地区。有2个是与研究方法相关的，包含GIS、数值模拟，通过各种技术手段勘测、监察、计算分析黄河流域内冻土区内气候和环境的变化，而研究的主要关键点也是围绕气候和环境展开的，其中有3个关键词是与气候有关的，分别为气候变化、降水、气温，有5个是与环境相关的，如水资源/水文、植被/生态、沙漠化/沙化等。

从词频上看，对于黄河流域内的冻土研究，气候和环境明显处于突出地位，通过数值模拟、GIS等技术方法研究冻土与环境和气候之间的相互影响。不管是直接研究还是通过对冻土的勘察分析，都离不开与环境和气候的相互作用。而在气候中，对于气温和降水的研究则更为突出，更加凸显出气温和降水是影响冻土变化的两个重要因素。在环境方面则是冻土与黄河水资源之间的关联性更为突出。

2.5 关键词可视化

通过对文献信息预处理后的出现频次>1次的131个热点词语进行提取，为了能更清晰、直观的了解关键词的热点程度，运用Python生成词云进行可视化，形成了按出现频次决定的字体大小呈现的热点关键词的平面分布，如图6所示。其中字体越大则表示关键词频次越高，反之越低。

图6 关键词频次词云图

通过中国知网自带的文献分析功能(无法进行关键词同意合并)，对所涉及文章中的频次>5的关键词生成相关度网络可视图，如图7所示，节点的大小则对应表示中心度高低情况，各个节点之间的连线则表示相连节点的相关关系。结合图6和图7，清晰表明黄河源区字体最大且中心度最高，表示作为研究的主要区域，图中气候变化、生态环境和冻土与多年冻土为次节点，表明研究以冻土作为研究对象，主要研究目的为生态环境和气候变化两个方面。

图7 关键词相关度网络可视图

3 结 论

通过上述对于从1986—2020年黄河流域内冻土研究总体发文情况的分析与统计，得出结论，对于推进我国黄河流域的(多年)冻土研究具有重要的参考价值。

(1)从发文趋势来看，我国的整体研究趋势分为1986—2001年和2002—2020年两个阶段，第一个阶段研究较少，每年仅有1～2篇文章，第二个阶段发文量整体上升，最高则为2006年达到了19篇，但仍呈现出很大波动。

(2)受地理位置、气候等影响，黄河流域的(多年)冻土主要分布在黄河源区。通过对关键词的频次进行研究发现，我国以黄河冻土区内的环境和气候为主要研究热点。

(3)通过关键词的可视化以及相关度网络可视图显示，生成的三个中心点为黄河源区、气候变化和多年冻土。虽然对于黄河流域内的研究目的为气候变化和生态环境，但关于生态环境的研究还相对薄弱。其中“水文”在相关度网络可视图中呈边缘化分布，与中心点相关度较低，由于冻土与水文息息相关，因此急需加强对黄河冻土区内水文与冻土相互作用而引起的生态环境变化的研究。

(4)由于该方向的研究文献较少，本文仅对CNKI收录的中文文献(有效文献)进行统计分析，缺少对未发表文献的研究进行总结。但通过对已有文献的分析，需要加大黄河流域冻土研究力度，以保证时刻掌握黄河流域内冻土对环境和气候的影响。