论文层次分类体系在期刊学科布局中的应用

■廖 宇 沈哲思 李 立 杨立英

1)中国科学院文献情报中心，北京市海淀区中关村北四环西路 33号 100190 2)中国科学院大学经济与管理学院图书情报与档案管理系，北京市海淀区中关村北四环西路33号 100190

科技期刊布局是科技期刊建设中面临的重要问题，合理的期刊布局有助于提高学术资源利用效率，最大限度地推动我国学术期刊快速有序发展，提升我国科技期刊的国际影响力，促进我国科学研究的交流与进步，提升我国国际学术话语权，保护国家学术资源安全[1]。目前期刊布局相关研究主要涉及两个方面：(1)期刊学科分布，主要关注学科空白[2-4]和学科均衡性[3-5]；(2)期刊特征分析，主要包括期刊内容同质化[6-8]、期刊影响力(如分区、影响因子等)层次化[9-10]、期刊类型(如综合期刊与专业期刊，OA期刊与非OA期刊)多样化[11-13]、期刊文种/语种[14](英文期刊与中文期刊，藏语期刊与汉语期刊)等。期刊学科布局的研究依托于学科分类体系，目前相关研究中主要采用以期刊为分类对象的期刊层次分类体系。随着科学研究不断向交叉性和专业性发展、科技期刊载文主题不断调整变化，期刊层次分类体系在期刊学科布局分析中的局限性日益凸显，这就限制了期刊学科布局的分析，尤其是在期刊学科分布研究和期刊特征分析中。

1 期刊学科布局中的分类体系问题

1.1 期刊学科分布分析中的分类体系问题

目前关于期刊学科分布的研究主要采用期刊层次的学科分类体系，比如Web of Science (WoS)的Subject Categories[15]和Scopus的ASJC分类体系[16]。在WoS采用的Subject Categories学科分类方案中，期刊与学科是一对多的关系，平均每种期刊对应1.58个学科，其中跨学科的综合性期刊被划分到综合(Multidisciplinary)，学科内的综合性期刊采用学科复分或学科小类综合的方式。Scopus的ASJC分类体系采用了类似的方案[16]，平均每种期刊对应2.32个学科。在上述分类系统中，一种期刊通常属于多个学科，而综合性期刊一般被划分到同一个综合类，忽略了期刊内容在不同学科上的侧重。

期刊的学科分布是动态演化的，这些依赖于专家构建的期刊层次分类体系往往是专家对领域知识的高度抽象、概括，是一种相对稳定的知识结构，虽然对于管理者、决策者和资助方而言更容易接受[17]，但是学科分类体系本身通常更新较慢，期刊与学科对应关系的调整更新也较慢，这不适用于期刊学科动态变化的探究。

期刊学科分布分析依赖于学科分类体系，而期刊层次分类体系因其学科复分和综合类学科的设置，忽略了期刊学科侧重，故期刊学科分布分析存在不合理的情况；此外，期刊层次学科分类体系更新慢，无法适用于期刊学科动态变化的分析。因此，期刊学科分布分析需要一个更契合于分析目的的学科分类体系。

1.2 期刊特征分析中的分类体系问题

在期刊特征分析中，期刊研究主题重叠和期刊影响力是最为重要的两个特征。

从期刊建设的角度来看，探究期刊研究主题重叠的意义在于避免过度的同质化竞争。目前相关研究通过期刊层次分类体系进行分析，发现在教育研究[18]、哲学社会科学等学科存在综合性期刊数量过多等问题。但是，期刊层次分类体系仍然存在一些问题，例如粒度较粗，忽略了期刊在不同研究主题上的侧重，无法有效揭示期刊研究主题重叠的情况。目前已有部分研究利用期刊文本内容进行期刊区分度分析，例如：范广兵[19]运用TDA文献分析软件，探究我国5种地理学综合类英文期刊的发文内容差异，发现这些期刊发文内容在自然地理学、环境科学、人文地理学和地理信息科学领域的集中程度较高；张宝隆等[20]从差异性视角提出期刊区分度测算方法，并对图书馆学和情报学类别下期刊的内容差异性进行定量测算。但是，基于期刊文本内容的期刊区分度分析只限于某一个学科内的若干期刊，尚缺乏覆盖所有期刊以及完整的学科体系视角的分析。已有研究表明基于局域学科的内容分析相比于全学科的内容分析会存在较大差异[21]。

期刊影响力(例如影响因子、期刊分区等)是期刊界、科技界和科研管理界最为关注的期刊话题之一。期刊影响力的测度主要基于论文引用，但学科间的引用行为有显著差异，例如医学领域的引用密度远高于数学领域。因此，对比分析期刊影响力需要限定在引用行为相同或相近的学科内。目前期刊影响力的评价和分析中主要采用期刊层次分类体系(如WoS、Scopus和CSSCI等分类体系)对期刊进行分类对比。但是，van Eck等[22]指出WoS学科分类内部的论文被引频次也存在较大差异，比如临床神经医学内临床干预研究的论文被引频次通常较低，而基础和诊断研究论文的被引频次较高。Shen等[23]发现在WoS的概率与统计学学科中，概率相关期刊的影响因子普遍低于统计学相关期刊。除了学科粒度不够细之外，学科复分也会给影响力分析带来影响，会将实属不同学科的论文进行直接比较，对期刊影响力分析造成系统性偏差。

在期刊学科分布和期刊特征的分析中，相关研究主要采用期刊层次分类体系，但是现有研究表明期刊层次分类体系存在学科复分、综合类学科设置、学科粒度较粗、更新较慢等问题，无法继续满足期刊学科布局的研究需求，亟需一个可以考虑期刊学科侧重、分类粒度更细、更新更及时的系统分类体系。单从学科粒度来看，已有部分学科分类方案满足论文层次的分类需求，如面向全学科领域的中图分类法和专门针对物理学领域文献分类的PACS (Physics and Astronomy Classification Scheme)等。上述两种方法/方案均为依赖领域专家的自上而下的构建方式，更新不及时，且PACS等领域学科分类方案不是面向全学科的分类体系，无法满足期刊跨学科比较的需求。随着计算机算力的提升、论文引用数据和文本数据的不断积累，自下而上构建的论文层次分类体系逐渐成熟[24-25]，这为期刊学科布局研究提供了新的分析视角。本文将详细介绍论文层次分类体系的构建过程，通过对比分析的方法，探讨论文层次分类体系在期刊学科布局相关研究中的优势。

2 论文层次分类体系及其构建方法

论文层次分类体系是以论文为分类对象的学科分类体系。目前科学计量学领域利用论文间的引用关系构建引文网络，借鉴复杂网络中社团划分的技术进行社区发现，将引用关系紧密的论文聚成主题，并将主题对应到学科及领域，从而构建出论文层次学科分类体系，本研究将其称为“论文层次分类体系”。科学计量学领域将论文层次分类体系用于学科引用归一化、期刊影响力评估[24]以及机构研究主题分析及影响力评估[26]等方面。

2.1 论文层次分类体系

论文层次分类体系的核心思想是根据相同研究主题、相同学科的论文之间引用更加紧密、内容更加相似的特点，利用计算机算法自下而上聚类形成分类体系(图1)。因此，论文层次分类体系主要有3个特点：(1)以文章为分类对象；(2)通过算法自下而上构建分类体系；(3)分类结果为若干论文簇。

2.2 论文层次分类体系构建过程

论文层次分类体系构建过程包括3步(图2)：第一步，根据WoS全库论文及其引用关系，构建关联网络[图2(a)]；第二步，利用社团结构检测方法对论文关联网络进行社团结构划分，得到论文簇[图2(a)]；第三步，构建多层级学科结构，即通过设置不同的分辨率，可以得到不同层级的论文簇[图2(b)]。其中没有引用关系的论文可以通过论文标题、摘要和关键词等文本信息，利用文本相似度计算进行补充。

图1 论文层次分类体系

目前，莱顿大学CWTS[26]、爱思唯尔Scival[27]平台和科睿唯安旗下InCites平台均提供了论文层次分类体系用于学科分类及相关研究。本研究以InCites平台的Citation Topics[25]分类体系为例进行分析说明。InCites平台的论文层次分类体系——Citation Topics是一个三层分类体系，包括了宏观层次、中观层次和微观层次(表1)，按年度更新。

图2 论文分类方法(a)引用网络构建，社团划分；(b)分辨率调节

表1 Citation Topics论文层次分类体系

3 论文层次分类体系在学科分布分析中的优势

3.1 期刊学科分布分析

期刊学科分布是学科布局中的关键问题，本研究遴选了4种典型的综合性期刊，分析其在期刊层次分类体系和论文层次分类体系下学科分布的差异。Nature和ScienceBulletin都是典型的跨学科综合性期刊，研究范畴较为广泛，刊载来自各个学科领域的顶尖科研成果。ScienceChina-Chemistry和JournaloftheAmericanChemicalSociety(JACS)是化学领域综合性期刊。

在基于期刊层次分类体系的WoS和Scopus数据平台中，上述4种期刊均被划分到综合类或复分到多个学科(表2)。本研究从WoS和Scopus平台上期刊层次分类体系中可以得到的信息是：Nature和ScienceBulletin属于跨学科/多学科的综合性期刊，ScienceChina-Chemistry和JACS属于化学领域内的综合性期刊，但是难以挖掘它们的学科侧重。

从WoS数据库中遴选了上述4种期刊5年(2016—2020年)的论文，论文类型限定为Article和Review，共得到18889篇论文，其中Nature4592篇，ScienceBulletin885篇，ScienceChina-Chemistry987篇，JACS 12425篇。将4种期刊论文映射到Citation Topics (中观层次)对应的学科图谱中，得到图3所示的期刊论文层次学科分布图谱。Nature和ScienceBulletin的学科图谱分布相较于化学领域综合性期刊ScienceChina-Chemistry和JACS更为广泛。但是，同为跨学科综合性期刊的Nature和ScienceBulletin差异较大。首先，Nature在生命科学、物质科学、地球环境科学等领域均有侧重，而ScienceBulletin主要侧重于物质科学领域；其次，Nature的学科分布范围明显比ScienceBulletin更为广泛，尤其是在人文与社会科学领域和数学与计算机科学领域，ScienceBulletin几乎还未涉足。ScienceChina-Chemistry和JACS同为化学领域综合性期刊，主要发文领域为自然科学和工程技术领域，但是JACS的发文规模远大于ScienceChina-Chemistry。此外，JACS还有大量论文来自生物医学与健康科学领域，而ScienceChina-Chemistry较少涉及其他领域。

表2 期刊学科分类表

注:图中色块代表宏观层次的学科领域，圆圈代表中观层次学科主题，圆圈大小代表期刊在该主题的发文数量，圆圈颜色代表学科领域。5个色块分对应的是5大学科领域，其中左侧的绿色区域为生物医学与健康科学领域(Biomedical and Health Sciences)，左上的紫色区域为人文与社会科学领域(Social Sciences and Humanities)，中间的蓝色区域为生命与地球科学领域(Life and Earth Sciences)，右上的黄色区域为数学与计算机科学领域(Mathematics and Computer Sciences)，右下红色区域为自然科学和工程技术领域(Physical Sciences and Engineering)。图3 期刊论文层次学科分布图谱

本研究以综合性期刊为例，对比了期刊层次分类体系和论文层次分类体系下的学科覆盖范围，论文层次分类体系从论文视角反映了期刊对科学研究的覆盖情况，可以有效地体现期刊学科侧重。

3.2 期刊学科演化分析

科学研究日新月异，对期刊学科主题演化趋势的把握，有助于对期刊学科分布进行动态跟踪和调整，为期刊未来发展和战略决策提供重要的情报支持[28]。论文层次分类体系以论文为分类对象，更新及时，这为期刊学科主题演化的研究提供了可能。

本研究以Sensors为例，Sensors是由MDPI出版的传感器科学和技术领域的开放获取期刊。该刊自2002年被JCR收录以来，一直被复分到化学-分析化学(Chemistry, Analytical)、电化学(Electrochemistry)、设备和仪器(Instruments & Instrumentation)学科，在2019年其学科被调整为化学-分析、工程-电气和电子(Engineering, Electrical & Electronic)、设备和仪器。但是，本研究通过Citation Topics中观层次学科分类的分析，发现该刊自2005年起在研究主题覆盖和侧重上变化明显(图4 )。从图4可以看到，Sensors初期主要刊发传感器方面的论文，如生物传感器和电气-传感器与监控，但是随着时间的推移，生物传感器和电气-传感器与监控占比均大幅缩减。目前，Sensors已经拓展为涵盖电信、计算机视觉与图形、步态与姿态、光电子与工程等多学科领域的期刊。同时在Citation Topics中Sensors的论文主题始终未涉及电化学，这与JCR近期的分类调整(不再复分到电化学)是一致的。

图4 期刊Sensors研究主题的时间演化

论文层次分类体系为期刊学科演化分析提供了可靠的方案：一方面，可以把握期刊研究方向的变化，为期刊战略布局提供支撑；另一方面，有助于科研人员及时把握前沿主题，进而对其投稿选择也有一定的借鉴和参考价值。

4 论文层次分类体系在期刊特征分析中的优势

4.1 期刊同质化分析

从期刊建设的角度来看，期刊研究主题是期刊研究内容的体现，期刊同质化表现为期刊研究主题重叠。通过分析期刊研究主题重叠情况，可以揭示期刊之间的同质竞争。

以《海洋学报》和《大气科学进展》为例，在WoS期刊层次分类体系中，《海洋学报》属于海洋学学科，《大气科学进展》属于气象学与大气科学学科，没有发现这两种期刊学科的重叠情况。而从论文层次分类体系可以看到这两种期刊在多个主题上存在重叠，尤其是在海洋学、气象学和大气科学这个主题上，其中《大气科学进展》在该主题上的发文量占其发文总量的84%，《海洋学报》的相应占比为31%，重叠比例极高(图5)。

图5 《海洋学报》与《大气科学进展》中观层次主题重叠情况

为深入探究《海洋学报》与《大气科学进展》两种期刊在该主题上的重叠情况，将中观层次的“海洋学、气象学和大气科学”主题展开到微观层次的研究主题(表3)。可以看到，两种期刊在海洋学、气象学和大气科学主题下的ENSO(厄尔尼诺-南方振荡现象)、内波和云上有大量重叠。

借助论文层次分类体系对《海洋学报》与《大气科学进展》中观层次和微观层次研究主题进行深入剖析，本研究确认两种期刊在诸多研究主题上存在重叠情况。

表3 《海洋学报》与《大气科学进展》微观层次主题重叠情况

4.2 期刊影响力分析

期刊影响力的分析应充分考虑学科间的引用差异，不同分类体系下归一化的期刊影响力差异显著。根据Shen等[23]的研究结果，JCR统计学与概率(Statistics & Probability)领域中概率相关期刊的影响因子普遍低于统计学相关期刊，说明在该学科领域内存在引用差异，这更能凸显论文层次分类体系和期刊层次分类体系在期刊影响力分析中的差异，因此本研究选择JCR统计学与概率领域期刊进行对比分析。基于科睿唯安InCites数据库内提供的Citation Topics(微观层次)归一化影响力和WoS归一化影响力，分别计算了论文层次分类体系归一化影响力的排名和期刊层次分类体系归一化影响力的排名，排名越小，影响力越高(图6)。

图6 不同分类体系的归一化影响力排名对比

从图6可以看到：两种分类体系下的归一化影响力排名整体上有较高的相关性，但也存在一些变化较大的点；概率类期刊普遍处于对角线下方，说明其在期刊层次分类体系下的归一化影响力被系统性低估。图6中标出了两种较为离群的概率类期刊——Law,ProbabilityandRisk(LPR)和ProbabilityintheEngineeringandInformationalSciences(PEIS)，其中LPR在论文层次分类体系下的排名远低于期刊层次分类体系下的排名。借助论文分类体系分析其论文学科分布情况，发现LPR有40%的论文属于化学和临床医学等引用密度较高的领域，有相对引用优势；PEIS情况则相反，其有40%的论文属于数学等引用密度较低的领域，存在引用劣势。相比于粒度较粗的期刊层次分类体系，粒度较细的论文层次分类体系可以消除这种引用优劣势，因此产生了巨大的排名差异。论文层次分类体系可以将每篇论文与内容和引用行为更加接近的论文进行分组比较，为期刊影响力的评估提供了更加准确的分类参考。

5 结论与展望

本研究从期刊学科分布和期刊特征分析两个视角，对期刊层次和论文层次的分类体系进行了对比分析，阐释了论文层次分类体系在期刊学科布局分析应用中的优势。

在期刊学科分布分析中，论文层次分类体系有效揭示了4种综合性期刊的明显学科分布差异和学科侧重。在学科演化分析中，通过论文层次分类体系的挖掘，发现Sensors从围绕传感器相关研究为主，拓展成为跨多个学科领域研究内容的期刊。主题重叠是期刊特征分析的重要内容，以《海洋学报》和《大气科学进展》为例，发现这两种属于不同学科的期刊在诸多研究主题上存在重叠。在期刊影响力分析中，以JCR统计学和概率领域期刊为例，分析了两种分类体系下的期刊影响力排名差异，论文层次分类体系能更有效地消除学科内部的引用差异，为期刊影响力评估提供更客观的分类参考。论文层次分类体系以论文为分类单位构建了全学科的分类体系，粒度更细、更新速度更快，从根本上解决了传统期刊分类体系忽略期刊学科侧重的问题，为期刊的学科演化分析提供了更好的分析手段，同时为期刊内容差异和影响力评估提供了统一的分类框架。

本研究以案例的形式讨论了论文层次分类体系在分析期刊学科布局中一些关键问题的优势，但目前期刊学科布局分析领域还未特别关注分类体系差异带来的分析结果偏差，未来在相关研究问题的分析中，可以采用论文层次学科分类体系，进一步细化分析，为期刊建设提供更加细致的数据支撑。本研究也存在一定的局限性，如未对期刊层次分类体系和论文层次分类体系进行系统梳理，尤其是两种分类体系的具体构建方法和全学科期刊布局分析中的差异。下一步工作中将使用论文层次分类体系对我国英文科技期刊学科布局进行分析，并与基于期刊层次分类体系得到的结果进行系统比较。