基于知识图谱的人居环境研究现状与趋势分析

王 俐,江兴隆

(1.中共太湖县委党校，安徽 太湖 246400；2.安徽省柏瑞环保科技咨询有限公司，安徽 合肥 230036)

1 引言

人居环境是指人类聚居生活的环境，它不是由单一的因素构成，而是由自然、社会、经济和生态等多方面因素构成的综合性、复杂的庞大系统[1，2]。20世纪50年代希腊学者道萨迪亚斯在《人类聚居学》中最早提出“人居环境”这一概念[3]。西方人居环境的研究可概括为3个阶段[4，5]：第一阶段是二战前的城市规划研究阶段，主要以城市规划及其结构和功能研究为主；第二阶段是二战后到20世纪70年代城市重建阶段，此时期重数量轻质量；第三阶段是20世纪80年代至今全球生态建设研究阶段，主要以生态环境保护和可持续发展成为主题。我国人居环境思想最早体现在道家风水学上，但系统的人居环境理论研究起步较晚，1993年国内学者吴良镛等在人类聚居学理论的指引下首次提出“人居环境科学”概念，其认为人居环境由自然系统、人类系统、社会系统、居住系统和支撑系统等5个子系统组成，应该从全球、区域、城市、社区(村镇)、建筑等5个层次研究，成为我国人居环境研究的主流导向[6～8]。随着人口迅速增长和城市化的快速发展，人居环境研究越来越受到学术界的广泛关注。近年来许多学者针对人居环境这一课题开展了大量的研究，研究对象由区域到城市并逐步过渡到乡村，研究方法体现出多学科融合的特点[9～11]。如封志明等基于GIS技术建立了中国人居环境指数模型[12，13]；朱锡金研针对居住区规划问题提出了生态居住区的概念[14]；赵万民等对山地流域的人居环境建设理论进行重点关注[15，16]；于法稳等着眼于乡村聚落的微观研究[17]。

虽然广大学者从多领域利用不同方法对人居环境进行了研究，但从文献计量的角度，借助知识图谱对人居环境发展进行整体分析的文献相对较少。本文利用可视化工具绘制知识图谱，研究了人居环境领域的主要学者与机构、研究热点与发展趋势，以期为人居环境的深入研究提供科学参考。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

研究数据以Web of Science 数据库为数据源进行检索，选择数据库为核心合集，检索日期为2020年5月20日，采用的检索式为：主题=human settlements，时间跨度=1991～2019年。经检索和筛选后共得到9182 篇文献。

2.2 研究方法

美国德雷克塞尔大学华裔教授陈超美于2004年基于JAVA程序开发了CiteSpace软件，被广泛应用于科学计量学领域[18，19]。采用CiteSpace对Web of Science数据库中检索的文献进行统计分析，并制图，CiteSpace分析中的统计指标包括频数和中心度[20]，频数是指9182篇文献在某计量指标中出现的文献数量，中心度是指该指标节点与其它节点间关联性的强弱，中心度越高说明其关联性越强越重要。可视化图谱中呈现的圆圈大小代表计量指标的频数，连线数量代表指标节点的耦合强度。

3 结果与分析

3.1 人居环境研究发文数量时间特征分析

文献发文量的变化能够分析该领域研究现状，反映学者对该领域的关注程度。根据发文量的统计分析(图1)，可以看出人居环境研究的文章总数量除1993年、1995年、2001年、2017年略有下降外，总体上处于上升趋势，年均增长率约为12%。人居环境发文量大致可分为两个阶段：第一阶段为1991～2004年，该期间处于缓慢增长阶段，发文总数为1418篇，占总发文量的15%；第二阶段为2005年至今，该阶段发文数量处于急剧增长时期，人居环境研究有了突破性进展。

图1 1991～2019年人居环境发文数量

3.2 人居环境研究发文作者特征分析

通过文献作者共现分析可得出某一研究领域的核心研究者之间的合作强度。图2中的每一个节点均代表一位作者，节点越大表明其发文的数量越多，节点之间的连线表明作者之间的合作情况，连线越粗表明作者之间的合作关系越强。通过文献作者共现分析可知发文次数前3的作者分别是Paolo Gamba、Kevin J Edwards和Mariehelelne Moncel(图2和表1)。从图2中可知，关于人居环境的研究主要形成了9个研究学者群，而且学者之间的互引关系比较的松散，研究方向以及其所在学术团队联系也不够紧密，这些问题的存在对人居环境研究领域的持续发展存在着不利的影响。

图2 1991～2019年人居环境发文作者图谱

表1 发文数量前10名的作者

3.3 人居环境研究国家(地区)和机构特征分析

通过对国家(地区)发文量的研究可直观了解该国家(地区)在某一领域的研究状况及其研究水平之间的差异[21]。文献计量表明共有104个国家(地区)共发表了9182篇关于人居环境的文章，其中发文量超过100篇的国家(地区)有31个，占所有国家(地区)的29%。发文量少于50篇的国家(地区)有65个，占所有国家(地区)的63%。由此可见，人居环境研究涉及的国家(地区)相对较多，但发文量主要集中在美国、英国、中国等少数几个国家(地区)。美国发文数量第1(2279篇)并且处于研究中心位置，与周围国家(地区)的连线的密集(图3)，表明美国科学家高度关注人居环境的研究，并与其他国家(地区)开展了广泛的合作研究。

图3 1991～2019年人居环境发文国家图谱

通过文献计量分析发现共有435个研究机构发表过关于人居环境研究的文章(图4)，发文量排名前3的机构分别是Chinese Acad Sci、Univ Oxford和Univ Cambridge。中心性大于0.1的研究机构有4个，分别为Univ Cambridge、UCL、Univ Oxford 和CNRS，其发文量均少于100篇，我国研究机构Chinese Acad Sci发文数量最多，但中心性为0.09，表明发文数量与中心性之间不存在相关性。从合作关系角度来看，Density(网络密度)为0.01，表明各研究机构之间的合作往来关系尚不紧密。

图4 1991～2019年人居环境发文机构图谱

3.4 人居环境研究学科分类特征分析

从人居环境的研究学科来看，1991～2019年发表与人居环境相关的文章覆盖了113个学科(图5)。其中发文量超过1000篇的主要为ENVIRONMENTAL SCIENCES & ECOLOGY、GEOLOGY、GEOSCIENCES、ENVIRONMENTAL SCIENCES、PHYSICAL GEOGRAPHY、GEOGRAPHY, PHYSICAL、ECOLOGY。进一步说明人居环境是环境、生态、地理等多学科交叉的学科，其研究内容和研究领域呈现多元化特点，利用多学科交叉的理论与方法研究人居环境问题已成为趋势。

图5 1991～2019年人居环境发文学科图谱

3.5 人居环境研究关键词共现特征分析

关键词共现可以反映某一研究领域的热点问题，关键词共现的分析揭示了研究热点、结构和范式，可以有效的把握相关研究的主题、特征及其内部各要素之间的关系和发展脉络[22]。图6中节点的大小表示该关键词出现的频次高低，节点越大表明在该研究领域关键词出现的频率越高，主要关键词有settlement (人居)、climate change (气候变化)、conservation (保护)、population (人口)、human impact(人类影响)等。在所有统计文献中，共331种关键词，出现了14964次。出现2次关键词有94种，占关键词总出现次数的1.3%，出现少于10次关键词有196种，占关键词总出现次数的4.4%，出现次数超过100次关键词有43种，共出现11325次，占关键词总出现数量的75.7%。表明人居环境研究所涉及的内容比较广泛但研究重点相对集中，其中只出现过2次的关键词，从某种层面上表明了其与人居环境研究焦点的关联度不高。

图6 1991～2019年人居环境研究关键词知识图谱

3.6 人居环境研究热点和动态分析

利用CiteSpace中的Timezone功能对人居环境的研究热点进行时区可视化分析可判断人居环境研究领域涌现出新的关键词从而形成新的研究热点和趋势。根据图7形状的大小及分布可知，人居环境研究主要集中于climatechange(气候变化)、human impact(人类影响)和population(人口)等方面。climatechange(气候变化)对人居环境的影响是目前研究关注的热点内容，它包括气温的升高、海平面上升、城市的洪涝和排水以及山体滑坡等剧烈天气变化对城市建筑群以及交通安全的威胁。近年来，人居环境的研究热点比较分散，总的看来urban(城市)、land use(土地利用)和agriculture(农业)等研究成为新的研究热点。农业的发展以及大规模的森林砍伐等土地利用方式的不合理会造成土壤的侵蚀加速、土壤水分流失会导致土壤的沙化和盐渍化等问题，这些均对人居环境造成严重的影响。

图7 人居环境研究关键词时间序列网络知识图谱

突变词可以反映相关研究在某些年份文献中骤增及延续的状况，表示研究热点的发展趋势。借助CiteSpace软件的突变检测算法，检测出1991～2019年以人居环境为主题的文章中频次变化率高、增长速度快的关键词共219个(表2)。从时间上来看，关键词突变热点出现最早的为Arizona(美国亚利桑那州)、deforestation(森林开伐)、America(美洲)、California(加利福尼亚)、human impact(人类活动)、forest(森林)等。说明人居环境研究最早开展于美国，主要以deforestation(森林开伐)及human impact(人类活动)为主要研究内容。近期关键词突变主要为determinant(决定因素)、strategy(战略)、climate variability(气候变异)、Tibetan Plateau(青藏高原)、geoarchaeology(地质考古学)、Landsat(地球资源卫星)等。说明近期人居环境研究更加侧重于对造成因素及解决策略的研究，且研究地点逐渐从早期的America(美洲)等大区域尺度逐渐转变成对Tibetan Plateau(青藏高原)等小区域尺度的关注，从geoarchaeology(地质考古学)和Landsat(地球资源卫星)可以看出人居环境的研究开始出现多学科交叉现象且研究方法开始出现多元化。从United States(美国)、North America(北美洲) 、New Zealand(新西兰)和Asia(亚洲)、New World (新大陆)、Ggermany(德国)等地方的关键词突变强度高持续时间长，说明人居环境的研究受到世界范围的广泛关注。

表2 前25名人居环境突变关键词

续表1

3 结论与讨论

利用CiteSpace软件分析了Web of Science数据库中1991～2019年人居环境研究领域的现状和热点，结果表明：

(1)人居环境发文数量总体呈上升趋势，1991～2004年为缓慢增长阶段，2005年至今发文量处于急剧增长时期，主要因为2005年“致力于人人共享的可持续城市与人居环境”全球人居环境论坛成立，人居环境研究逐渐成为学术界关注的热点。

(2)人居环境发文量主要集中在美国、英国、法国、中国等国家，发文机构最多的为Chinese Acad Sci、Univ Oxford和Univ Cambridge。与其它国家(地区)合作较多的是美国，说明美国在人居环境的研究一直处于引领地位。Chinese Acad Sci 发文最多，显示中国对人居环境的关注度随着乡村振兴战略的实施得到广泛的关注，但中心性较低，需提高其文章的影响力，同时各机构之间需加强合作往来关系。

(3)从学科分类来看人居环境是一个涉及环境、生态、地理等多学科的交叉学科，研究内容和领域比较多元化。这也使得人居环境的研究方法呈现多元化趋势，如模糊综合分析、层次分析法、基于GIS技术的缓冲区分析和加权叠加分析[23～25]等被广泛应用到人居环境研究当中，同时也暗示了人居环境研究是一个需要多学科交叉解决的问题，需利用不同学科优势解决当今社会存在的不同尺度的人居环境问题。

(4)从高频关键词来看，人居环境关键词共331种其中有94种关键词只出现过两次，43种关键词出现次数超过100次，主要集中于climatechange(气候变化)、human impact(人类影响)和population(人口)等方面，如陈呈奕等研究表明气候环境变化是人居环境研究关注的热点内容，极端天气性质不同，对不同地区所产生的影响结果也不同，低纬度和沿海区域城市会受到海平面上升的威胁[26]。这表明随着工业革命推进，人类对环境的影响越来越大，导致人居环境出现各种新的问题。

(5)人居环境研究中：urban(城市)Tibetan Plateau(青藏高原)、land use(土地利用)agriculture(农业)等成为新的关键词。表明学者对人居环境研究逐渐从大尺度区域如国家或地区等向小尺度区域如城市或村镇等方向转变，由关注城市向关注农村演变。这显示了中国生态文明建设和乡村振兴战略实施推动人居环境研究尺度的变化。