安全科学领域研究进展与趋势

杨中华 李亚鑫 姜学鹏

摘要：以CNKI和Web of Science作为数据来源，运用文献计量分析法和共词分析法，借助CiteSpace对2009—2019年国际国内安全科学领域的研究文献从空间分布、研究热点、研究前沿等方面进行对比分析。研究发现：安全科学领域论文产出国家/地区分布极度不平衡，中国异军突起，新兴研究机构跻身国际前列；国际安全科学领域研究更加关注安全心理、安全行为和安全人因方面的议题，国内研究主要关注火灾、煤矿的安全技术等问题；国际安全科学领域研究前沿呈现出明显的社会科学趋向，而国内研究前沿在近十几年集中于传统的安全领域，研究火灾与矿业安全较多，对人因问题的研究较少。通过对国际国内安全科学领域研究对比分析，了解国际与国内研究的差异，为安全科学领域的学者提供有益的借鉴和参考，促进安全科学领域的发展。

关键词：安全科学；研究热点；研究前沿；CiteSpace；知识图谱；文献计量学

中图分类号：X915.1文献标识码： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2021.03.010

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0引言

安全科学学科是一门新兴的交叉学科，具有“文理综合、学科交叉、行业横断”的学科属性[1]。随着社会的不断发展，各种安全新问题也层出不穷，安全所涉及的领域和范畴变得越来越宽广，安全科学学科体系亦在不断丰富和发展中[1]。国内外从不缺乏对安全科学领域的研究，2010年和2014年，Swuste等[2-3]在国际刊物Safety Science发表综述，分别对第二次世界大战前后美国、英国和荷兰的职业安全成果和安全科学理论进行了总结，表明以美国、英国、荷兰为代表的发达国家在安全科学领域的研究已走在世界前列。相较于国外而言，我国安全科学发展十分滞后，直到改革开放以来，从事安全科学研究的一些学者深刻认识到开展安全科学研究的重要性，相继开展了诸多创新性的研究，取得一些显著的成果[4]，研究领域涉及安全模拟、安全评价、安全管理、安全统计、交通安全、煤矿安全、应急管理、安全文化、安全科学理论和化工安全等[5-6]。

使用文献计量的方法进行学科领域研究进展与趋势分析，是探究科学发现的内部机制和规律的有效途径[7]。2006年学者陈超美[8]利用自己开发的知识图谱软件CiteSpace对学科发展趋势和演进过程进行了可视化识别与分析，为各领域学者研究学科发展提供了新的途径。学者李杰等[9-10]分别以国内期刊《中国安全科学学报》和国外期刊Safety Science为数据来源，利用CiteSpace从国家/地区分布、作者共被引、关键词分析等方面对安全科学领域的研究进行分析。此外，也有学者对安全文化[11]、工程安全[12]、煤矿安全[13]、安全疏散[14]、酸雨[15]等问题进行可视化分析。通过文献计量对某个学科进行主题结构和前沿分析有利于明确学科发展特点，对科学本身提供信息参考和决策支持[16]。

已有研究多利用文献计量的方法展示安全科学领域的研究机构、重要文献、研究主题和研究前沿，但是对安全科学领域国内外研究进展和发展趋势进行对比分析的研究尚不多见。为此，本文以安全科学领域16种国内期刊和23种国际期刊2009—2019年载文题录信息为数据源，利用软件CiteSpace对安全科学领域的空间分布、研究热点和发展趋势进行对比分析，以期为安全科学领域的学者提供有益的借鉴和参考。

1数据来源及研究方法

1.1数据来源

本文以中国知网（CNKI）作为中文文献数据来源，Web of Science（WoS）作为外文文献数据来源。CNKI是国内三大综合性中文全文检索系统之一。本文以北京大学核心期刊目录（2017版）或中国引文数据库（CSCD）收录的安全科学领域16种国内期刊为刊源（表1），在中国知网检索选刊2009—2019年间所有研究文献，剔除征稿启示、信息通报等无效数据后，共获得33749条文献题录信息为中文数据源。Web of Science是全球最大、涉及学科最多的综合性学术信息资源，收录了各个研究领域最具影响力的9000多种核心学术期刊。参考冯长根等[16]的做法，以WoS数据库收录的23种安全科学类期刊为外文刊源（表2），在WoS数据库检索选刊2009—2019年期间所有研究文献，在剔除不相关的数据后，最终选择21344条外文文献题录信息为外文数据源。

1.2研究方法

研究使用的工具是科学知识图谱分析软件CiteSpace V，CiteSpace以科学知识为计量研究对象，能显示科学知识的结构进程以及发展关系，并用数学方程式来表达科学发展规律，利用可视化技术以及引文分析，用曲线、图谱等形式将科学发展规律绘制成二三维知识图谱[17]。

本文主要采用文献计量法和共词分析法对国际国内安全科学领域的热点和前沿进行对比分析。文献计量法是以文献计量及文献体系特征为研究对象，利用数学、统计学等计量方法研究文献情报的数量关系、變化规律、分布结构及定量管理，进而探讨科学技术的某些结构、特征和规律。共词分析法是利用文献集中词汇对或名词短语共同出现的情况，进而确定该文献所代表学科中各主题之间的关系。

2安全科学研究的空间分布

2.1国家/地区分布

利用CiteSpace软件可以得到2009—2019年安全科学领域文献的国家/地区分布（表3）。可以发现国际安全科学研究论文产出的国家/地区分布极不均衡，一些高产国家/地区发文量占了较大比例。

在过去的十年里，美国的论文出产量为5723篇，位居第一，其次为中国（3413篇）、英国（1650篇）等。安全科学是伴随着工业革命的到来应运而生的，在工业革命时代发达国家的工业已走在世界的前列，其安全科学也随之处于国际前列，因此发文量前十的国家绝大多数是发达国家。中国虽为发展中大国，但发文量已赶超其它发达国家位居第二。但中国的中心度极低（0.02），位列发文量前十国家中倒数第一，表明我国在安全科学领域国际合作中扮演角色较为边缘化，没有能够成为国际合作中的中介和桥梁。

对论文发文量前10的国家/地区的论文产出时间进行分析，可以看到不同国家/地区的发文量的变化趋势（图1）。近十年美国年发文量遥遥领先，且稳步上升，到2019年年发文量已达5723篇。而中国在这十年中发文量大幅上升，2009年发文量为97篇排名第三，在2011年超越英国后一直位居第二，到2019年已高达871篇，超过美国，位居第一。

2.2国际研究机构分布

分析研究领域论文的高产机构，有利于快速确定国际上安全研究的活跃单位，为我国安全科学研究合作和国际比较提供支持。2009—2019年期间国际安全科学领域发文量位居前10位的机构如表4所示。美国德克萨斯A&M大学（Texas A&M Univ）发文量为297，排名第一，其次为荷兰代尔夫特理工大学（Delft Univ Technol）、澳大利亚莫纳什大学（Monash Univ）等。欧美研究机构在论文产出方面有绝对优势，中国科学院（Chinese Acad Sci）、清华大学（Tsinghua Univ）和北京师范大学（Beijing Normal Univ）也跻身高产机构。从中心性来看，清华大学和北京师范大学中心度较高，表明这两个机构在机构合作中“中介”地位比较显著，是机构合作的重要桥梁。

2.3国内研究机构分布

类似可以得到2009—2019年期间国内安全科学领域发文量位居前10位的机构（表5）。

国内安全科学研究机构主要集中在传统安全科学领域高校和专业机构。中国矿业大学安全工程学院和中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院发文量位居前2位，且其中心性较高，表明它们与国内其他安全研究机构合作比较紧密，是众多机构合作的中介，具有重要的影响力。在专业研究机构中，公安部天津消防研究所发文量和中心性较高，也是国内重要的研究机构。然而，对比表4和表5可以发现：尽管以中国矿业大学、公安部天津消防研究所为代表的传统安全科学领域研究机构在国内具有很大的影响力，但是在国际上却影响力甚微。

3安全科学领域的研究热点

领域的热点问题是该领域在一定时期内出现次数较多、与其他相关文献关联较大的主题。从科学计量方面考虑，某一时段内的学科领域中出现次数较多的关键词便可以代表该领域的研究热点。

3.1国际安全科学领域的研究热点

将Node Type设置为Keyword，阈值设置为T50，运行CiteSpace得到选文的关键词频次和高中心性关键词（表6）和热点知识谱图。

3.1.1高频词与高中心性关键词

从表6可以得知，高频关键词和高中心性关键词具有较大的重复，Model（模型）、Risk（风险）、 Safety（安全）、Management（管理）、Accident（事故）、Uncertainty（不确定性）、Behavior（行为）同时具有较高的频次和中心性，是国际安全科学研究热点主题。

3.1.2聚类视图与热点分析

在热点知识谱图基础上进一步的聚类分析，得到安全科学领域国际研究热点聚类图（图2）。可以看到关键词形成的6个聚类：受伤（Injury）、风险评估（Risk Assessment）、风险感知（Risk Perception）、安全氛围（Safety Climate）、弹性（Resilience）和吸附作用（Adsorption）等，这些聚类代表了国际安全科学领域的研究热点。

结合高频关键词、高中心性关键词及关键词聚类结果，可以发现国际在安全科学领域的研究热点主要集中在以下主题：

（1）安全人因问题。人身伤害（Injury）、不确定性（Uncertainty）、行为（Behavior）以及安全事故（Accident）等研究主题在国际受到较多的关注，可以看出国际安全科学则呈现更多社会科学属性。

（2）安全文化问题。安全氛围（Safety climate）、風险感知（Risk perception）是国际研究的热点领域。此外，关键词管理（Management）具有较高的频率和中心度，表明国际上学者将营造良好的安全氛围，加强安全管理以规范安全行为作为研究重点。

（3）风险评价问题。安全事故的发生离不开人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件，其中绝大部分事故发生与人的不安全行为有关。由于安全行为研究的庞大性和复杂性，进行风险评价困难极大，模型（Model）的引入，在很大程度上可以预测风险，减少安全事故的发生。

3.2国内安全科学领域的研究热点

3.2.1高频词与高中心性关键词

用同样的方法对国内题录数据进行关键词分析，得到国内安全科学领域高频关键词和高中心性关键词（表7）。其中，数值模拟、火灾、安全工程、采空区、影响因素等关键词同时具有较高的频次和中心性，这些构成了国内研究的热点领域。

3.2.2聚类视图与热点分析

对国内研究热点知识谱图进行聚类得到安全科学领域国内研究热点聚类图（图3）。其8个聚类分别为安全工程、火灾、数值模拟、煤与瓦斯突出、环境工程学、环境工程、评价指标、试验研究等。

结合国内高频关键词、高中心性关键词及关键词聚类分析可知，我国在安全科学领域的研究热点主要集中于以下主题：

（1）火灾、煤矿安全的研究。火灾问题作为安全领域的重心，近十年来在消防、安全疏散等有诸多的研究。煤矿安全也是近十年国内安全科学研究的重点，采空区、瓦斯抽采、煤与瓦斯突出等方面颇多。

（2）安全文化的研究。我国在实施安全管理、安全工程管理过程中，非常注重安全文化的建设。安全文化在我国广泛应用在企业安全管理、矿业煤炭安全管理等各个领域。

（3）安全评价研究。表7中关键词频率和中心性最高的为数值模拟，而数值模拟就是通过数值计算和图像显示的方法，达到对安全工程问题研究的目的。此外，我国安全科学领域常用的安全评价方法还有贝叶斯网络、层次分析法（AHP）、模糊综合评价、BP神经网络等。

3.3国际国内研究热点对比

对比发现，国际国内安全科学领域研究热点既有相同的地方，也有各自的研究侧重点。

（1）安全文化在国际国内均是安全科学领域的热点研究问题。安全文化通过对人的道德伦理、观念态度、情感品行等深层次的人文因素的强化，不断提高人的安全素质，改进其安全意识和行为，从而使人们自觉主动地按安全要求采取行动。

（2）模拟仿真在国际国内都受到极大的重视。随着计算机技术的发展，仿真技术逐渐成为继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法，而且正在发展成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。可以说未来在安全科学领域，模拟仿真技术将一直会是安全领域的研究热点。

（3）国际国内学者在研究热点上也存在着明显的不同：国际上学者更加关注安全心理、安全行为和安全人因方面的议题，儿童保护、酒驾以及不安全行为等是国际研究的热点；国内的研究热点主要集中于火灾、煤矿安全技术问题，对安全人因方面的研究关注较少。

4安全科学领域的研究前沿

把握某一学科领域的前沿问题可以推断这一领域研究的发展趋势。研究领域的前沿问题是突变的动态概念，每个阶段都可能会产生不同的前沿问题，本文将按照不同的时间段来对国际国内安全科学领域的前沿问题进行可视化分析。

4.1国际安全科学领域的研究前沿分析

对国际安全科学领域的研究前沿分析主要通过对近十年来关键词的变化展开。用CiteSpace对关键词进行统计，参数设置与之前相同，将视图显示类型选择为TimeZone，得到国际安全科学研究的前沿知识图谱（图4）。

2009—2011年，代表性关键词有模型（Model）、风险（Risk）、安全（Safety）、管理（Management）、系统（System）、事故（Accident）、不确定性（Uncertainty）等。通过建立模型研究问题一直是安全科学领域研究的热点，建模分析可以在很大程度上预测一些不确定性因素所带来的风险。绩效评价（Performance）、风险评价（Risk assessment）、风险感知（Risk perception）、气候变化（Climate change）也是这个阶段的热点研究。

2012—2014年开始出现关键词公共卫生（Public health）、傷害预防（Injury prevention）、交通安全（Traffic safety）、交通事故（Traffic accident）、年轻司机（Young driver），表明这个期间研究前沿转移到了人身安全、公共卫生等议题。

2015—2017年间，典型的关键词有环境（Environment）、退化（Degradation）、地震（Earthquake）、废水（Waste water）、吸附作用（Adsorption）等等。表明自然灾害和环境相关议题是本阶段研究热点，如地震、废水、气候变暖等问题。

2018—2019年出现贝叶斯网络（Bayesian network）、伤害严重程度（Injury severity）等高频关键词。安全人因议题依旧是国际学者研究的前沿，主要关注工作环境、道路环境、社会环境变更条件下人们面对问题采取的准备措施，以及导致伤害发生率差异的影响因素。

4.2国内安全科学领域的研究前沿分析

同样的方法，可以得到国内安全科学研究前沿知识图谱（图5）。

2009—2011年代表性的关键词有数值模拟、层次分析法、安全工程、煤与瓦斯突出、采空区、煤矿、瓦斯抽采、火灾调查等。这一时期我国安全科学领域研究对象上主要集中于火灾安全和煤矿安全，研究方法呈现多样化，数值模拟、层次分析法、模糊综合评价、BP神经网络都是这个阶段的常见的研究方法。

2012—2014年间的常见关键词有风险评价、防灭火、瓦斯涌出量、沿空留巷、围岩控制、地质灾害、不安全行为、自然灾害、结构方程模型（SEM）、支持向量机（SVM），表明在传统火灾、煤矿安全问题之外，研究前沿开始出现不安全行为和自然灾害方面的研究。

2015—2017年的典型关键词有建筑防火、煤层气、热释放速率、特厚煤层等。表明国内安全领域的研究重心依然放在火灾安全及煤矿安全问题上。在研究方法上出现正交试验、有限元分析等方法。

2018—2019年国内安全科学领域出现的高频关键词是隧道火灾、交通工程、贝叶斯网络、熵权法、物联网及又再一次出现的结构方程模型，显然，多样化的研究方法能进一步深化安全科学领域的研究。

4.3国际国内研究前沿的对比

对比国际国内安全领域的研究前沿，发现：

（1）研究侧重点不同。国际安全科学领域研究前沿呈现出明显的社会科学属性，比如：公共健康（Public health）、交通安全（Traffic safety）、交通事故（Traffic accident）、年轻司机（Young driver）等，这些安全心理、安全行为和安全人因方面的议题都是以人为主导的研究议题。而我国的研究前沿主要集中于传统的火灾、煤矿等安全领域，对安全心理、安全行为和安全人因方面研究关注较少。

（2）研究方法趋同。建模仿真技术是国内外安全科学领域主流的研究方法，而且，国内外安全科学领域的研究不断从其它学科引入新的研究方法，从层次分析法（AHP）、模糊综合评价等方法到结构方程模型（SEM）、BP神经网络、有限元分析、贝叶斯网络和熵权法等，新方法的引入不断推动着安全科学学科的发展。

5结论与展望

本文利用CiteSpace对国际国内安全科学领域研究的空间分布、研究热点及研究前沿进行了分析，得到以下结论：

（1）安全科学研究论文产出的国家/地区分布极度不平衡，中国异军突起。2009—2019年期间，国际安全科学论文的产出集中在少数国家/地区，其中国际选刊发文总量美国高居世界第一，中国紧随其后，发文量前十位的国家/地区还有英国、澳大利亚、加拿大、法国、意大利、荷兰、德国和挪威；就年度发文量而言，近十年中国发文量大幅上升，在2011年超越英国后一直位居第二，到2019年已高达871篇/年，超过美国位居第一，表明过去十年我国对安全科学研究的重视程度，中国学者和科研机构在国际安全科学领域论文产出中的重要性日趋凸显。

（2）国际安全科学领域研究机构主要集中于欧美国家，中国新兴机构跻身国际前列。研究发现：国际安全科学领域研究机构主要集中在一些欧美国家，美国德克萨斯A&M大学、荷兰代尔夫特理工大学、澳大利亚莫纳什大学、意大利米兰理工大学等表现突出。其中我国的中国科学院、清华大学和北京师范大学安全研究产出也跻身前10位，但是其在科研合作中的中心度较低，在国际科研合作中“桥梁”地位不足。更值得反思的是，中国科学院、清华大学和北京师范大学并非我国安全科学领域的传统优势研究机构，而我国传统的安全科学领域研究机构主要是以中国矿业大学、中煤科工集团等为主导，表明目前我国传统的安全科学领域研究机构在国际影响力偏弱。特别是在当前“安全学科”双一流建设的情况下，我国仍缺少具有国际代表性的安全研究机构，需要重视安全学科自身影响力的提升。

（3）国际安全科学领域研究热点呈现出了明显的社会科学属性，国内研究热点集中于安全技术议题。国际安全科学领域研究热点主要有安全文化、人身安全、风险评价等，其中人身安全是研究的重点，比如酒驾、儿童保护等，以人为本的安全宗旨，这些呈现出了明显的社会科学属性；国内研究热点主要包括火灾和煤矿安全、安全文化、安全评价等，其中火灾安全和煤矿安全是研究的重点，这与我国的实际国情密切相关。相对而言，国际上安全科学研究主题分布较为广泛，其在火灾以及煤矿等方面的纯工程技术论文数量较少，反映了国际和国内安全科学研究的差异性。

（4）国际的安全科学研究前沿呈现由“物”向“人”的转移，国内近十几年中并没有发生较大的变化，一直侧重于“物”的研究。国际安全科学领域研究前沿呈现出明显的社会科学趋向，从2010年关注的不确定性（Uncertainty）、风险评价（Risk assessment）、安全模型（Model）、风险感知（Risk perception）等领域，逐渐转移到公共卫生（Public health）、伤害预防（Injury prevention）、交通安全（Traffic safety）、年轻年老司机（Young old driver）等安全人因方面的議题。而国内研究的关注点近十几年中并没有发生较大的变化，一直以火灾安全和煤矿安全为重点研究对象。我国近十年的安全科学主题结构相对清晰，当前的安全研究重点侧重于物的研究，我国安全科学在工程技术研究方面占有相当大的比例，这反映了我国安全科学研究在人因问题研究方面还比较欠缺。

把握安全科学研究热点及研究前沿的探测结果，可以为安全科学发展战略与安全学科发展方向的决策提供决策参考和支持。本文主要从空间分布、研究热点和发展趋势对国际和国内安全科学领域的研究进展进行对比分析，研究结论可为安全科学领域的学者提供有益的借鉴和参考。然而本文仅从三个角度对国际国内安全科学领域进行对比分析，研究内容相对来说不够全面，未来可从作者共现分析、共被引网络分析、文献耦合分析等角度继续进行相关研究。此外，宏观的安全科学主题及前沿分析的结果还不够细致，今后可以就安全科学领域的微观主题进行深入的挖掘，深入探讨某个分支、某一主题的发展动态和趋势。

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Research Progress and Trend Analysis of Safety Science Research：Visual Research Based on CiteSpace

YANG Zhonghua1，2，LI Yaxin1，JIANG Xuepeng3

（1.Evergrande School of Management， Wuhan University of Science & Technology， Wuhan 430065， China；2.Center for Service Science and Engineering， Wuhan University of Science & Technology， Wuhan 430065， China；3.School of Resource and Environmental Engineering， Wuhan University of Science & Technology， Wuhan 430081， China）

Abstract： Using CNKI and Web of Science as data sources and using bibliometric analysis and co-word analysis， CiteSpace was used to compare and analyze the research literature in the field of international and domestic safety science from 2009 to 2019 from the aspects of spatial distribution， research hotspots and research frontiers. The results show （1）The countries / regions distribution of scientific papers in the field of safety science is extremely uneven， China ranks second after the United States， and Chinese emerging research institutions are at the forefront in the world." （2） Hotspots such as safety culture， simulation method and risk assessment have been receiving attention both in China and internationally. International researchers focus on hot topics such as safety psychology， safety behavior and safety human factors. In comparison， Chinese researchers prefer fire and coal mines safety technology. （3） The research frontier of international safety science research shows an obvious trend of social science， while the domestic researches mainly focuse on the traditional safety field of fire safety and mining safety with seldom researches on human factors. Through the comparative analysis of studies in the field of international and domestic safety science， the differences between international and domestic studies are understood， so as to provide beneficial reference for the scholars in the field of safety science and promote the better development of the field of safety science.

Keywords： safety science；research hotspots；evolution of frontiers；CiteSpace；knowledge map；bibliometrics