国内外景观安全格局研究进展及热点演变<br/>——基于CiteSpace的可视化分析

国内外景观安全格局研究进展及热点演变
——基于CiteSpace的可视化分析

2022-11-17李森森孙若男

绿色科技 2022年20期

刘婷，盈斌，李森森，孙若男

(贵州师范大学喀斯特研究院，贵州贵阳 550001)

1 引言

“景观”(Landscape)一词最早于《圣经》旧约全书中出现，主要强调视觉美感[1]。随着不同学科领域的发展，可将其概括为：自然过程与人类活动在大地上留下的烙印，指导人们从系统出发，研究空间、意识、时间、自然和文化的融合，是现代景观生态学的重要学科基础[2]。景观生态的概念于20世纪80年代初期由欧洲传到北美，在国际景观生态学界形成了以生态学为基础的景观生态新概念，认为景观是由不同生态系统组成的异质空间镶嵌体[3]。1939 年，景观被Troll引入生态学之中，并首先提出“景观生态学”的概念[4]。1995年，Forman系统地总结了景观格局的优化方法，并进一步将景观生态学应用于景观规划。同年，我国学者俞孔坚以 Forman所倡导的景观生态规划方法为理论基础，提出了 “景观安全格局理论 ”[5]。该理论是指景观中潜在的空间格局，由景观中一些关键性局部、位置和空间联系构成[6]，对于维护景观中某种过程的健康和安全有着至关重要的作用[7,8]。这一理论满足了生态安全研究中对生态过程实现合理调控的理论述求，并成为指导景观生态学空间格局——生态过程耦合理论与实践的有效途径[9]。景观安全格局途径研究已引起了学者们的广泛关注，并将景观安全格局理论运用于具体研究之中[10,11]。

CiteSpace是陈超美教授基于Java语言开发的信息可视化软件[12～14]，基本特征是“一图展春秋，一览无余；一图胜万言，一目了然”，相较于其他绘制知识图谱的软件而言更加简洁明了，更清晰地展示某一领域的研究研究热点与趋势[15]。目前，CiteSpace在国内外主要运用于信息科学、生命科学、图书情报、管理学、教育学等领域[16,17]，在景观生态学领域运用较少。研究基于CiteSpace计量分析，对国内外景观安全格局相关文献进行分析，了解其研究前沿与发展趋势，以期为景观安全格局相关研究提供数据参考。

2 数据与方法

2.1 数据来源

研究数据主要来源于中国知网(CNKI)和WOS核心数据集，中文数据主要采用CNKI数据库中的期刊论文和硕博论文，以主题为“景观安全格局”进行检索，共检索到594篇文献，为了保证文献质量，剔除英文文献、会议纪要等不相关文献，最终共得到所需文献472篇。英文文献数据主要采用WOS核心数据库，以主题=“Landscape security pattern”进行检索，剔除社论材料、会议录论文后，剩余402篇，其中国内文献209篇，国外文献193篇。

2.2 数据处理

以Refworks格式导出中国知网(CNKI)内检索得到的472篇有效文献，导出内容包括标题、摘要、作者、关键词等信息，以“download_xxx”的形式进行命名并保存到事先准备好的空白文档input内。由于中国知网的数据无法直接在CiteSpace中运用，故在文献分析之前还需将CNKI中所导出的文献在CiteSpace中将其格式转换为CiteSpace所能识别的类型。以纯文本格式导出WOS核心数据库内检索的402篇有效文献，记录内容选择全纪录与引用的参考文献，以“download_xxx”的形式命名并保存，Web of Science内的数据可以直接在CiteSpace中运用，故无需转换格式。

2.3 分析方法

CNKI文献在CiteSpace中能分析的方面有限，主要分析其作者、机构和关键词的共现情况，利用CiteSpace软件分别设置institution、author、keyword等网络节点分析，分析年限从1999～2021年(CNKI内检索到的景观安全格局相关文献最早出现在1999年)，将时间切片(Years Per Slice)设置为1年，阈值选择Top N=50，裁剪技术选用最小生成树，最后得到相应的作者发文信息图、机构合作信息图、关键词聚类图以及突现词信息表，分析得出景观安全格局研究总体趋势与前沿。WOS内的数据在CiteSpace中除了分析以上信息外，还能分析其共被引情况，所以在分析时增加reference、cited author、cited journal的分析(图1)。

3 结果与分析

3.1 景观安全格局发文量分析

从景观安全格局文献发文量数据分析来看(图1)，国内外关于景观安全格局的研究大体上呈上升趋势，可以分为3个发展阶段：1999～2002年为萌芽期，期间有关景观安全格局的发文量很少；2003～2012年为发展期，更多学者开始关注景观安全格局的研究，并将此理论应用到更多实践中；2013年至今，国内CNKI 数据发文量不稳定，但国内WOS数据有一段直线上升趋势(2017～2021年)，我国学者发表的英文文献超过其他国家学者。2011年国务院出台环境保护重点工作的意见[18,19]，国内有关景观安全格局的文献发文量剧增。

图1 1999～2021年景观安全格局中外文献发文量分析

3.2 作者合作可视化分析

3.2.1 国外作者合作情况

利用CiteSpace软件对国外景观安全格局研究团队进行分析，发现国外学者对景观安全格局的研究并不深入，主要研究团队是Antonella Gori团队、Damian R Michael团队和Michael J B团队，各团队之间交流与联系并不紧密，大多数进行独立研究。

格局的研究并不深入，主要研究团队是Antonella Gori团队、Damian R Michael团队和Michael J B团队，各团队之间交流与联系并不紧密，大多数进行独立研究。

3.2.2 国内作者合作情况

借助CiteSpace软件对景观安全格局研究作者合作网络进行共现分析，发现俞孔坚、李迪华、彭建等是景观安全格局领域的重要研究学者。主要形成了俞孔坚团队、马克明团队、龚固堂团队。俞孔坚是我国景观安全格局理论最早提出人，他带领的团队在该领域的影响力度最大，主要注重生物多样性保护、敏感地带、城市空间发展、新农村建设、城市景观安全格局、生态安全与国土开发等方面。2005年，俞孔坚以浙江台州为例，系统介绍城市空间“反规划”途径，并提出将生态安全格局理论与生态基础设施规划相结合[9]，并于次年向国务院总理提出构建生态安全格局的建议[20]。将该理论运用于北京、武夷山等地使生态安全格局理论得到进一步实践论证，逐渐成为系统的方法论。

3.3 机构合作可视化分析

3.3.1 国外机构合作情况

利用CiteSpace软件对国外发文机构进行分析，发现Penn State Univ、Princeton Univ、Harvard Univ等是主要发文机构，各发文机构之间有有一定合作关系，但其他影响力较小的机构之间联系较少，大多进行独立研究。

3.3.2 国内机构合作情况

利用CiteSpace软件分析CNKI数据库和WOS数据库中国内关于景观安全格局的文献发文机构，绘制机构合作网络共现图谱(图2)，了解相关机构对景观安全格局研究的贡献。其中，CNKI数据库中发文量最多的是北京大学，其次是中国科学院、北京林业大学；WOS数据库中所得图谱有169个节点，172条链接，网络密度为0.0121，其中Chinese Acad Sci、Peking Univ、Beijing Normal Univ是主要研究机构，各机构之间合作密切。可以看出，研究景观安全格局的机构主要是农业、林业、生态研究相关的一些院校，CNKI数据库中来看，除北京大学、中国科学院、北京林业大学这几所主要研究机构网络连接较为密切外，其余机构之间合作很少，大多进行独立研究，而WOS数据库中各机构之间联系紧密。我国景观安全格局的相关研究需要各研究团队之间的相互交流与合作，带动更多单位的参与，实现更高层次的突破。

图2 1999～2021年景观安全格局国内机构发文图谱

3.4 研究热点及发展趋势分析

3.4.1 文献共被引分析

2篇或以上文献同时被引用会形成文献共被引结构，参考文献能够在CiteSpace中形成共被引网络[21]。CiteSpace软件只能对英文文献进行共被引分析，故该研究中的共被引分析数据采用WOS数据库中的相关文献，最终得到网络节点521个，链接472条。由图3可以看出，突现性较高的主要是Peng J、Su Y X、Zhang L Q、Liang J、Yu Q、Li S C、Tscharntke T、Zhao X Q、Li F、Wang S D、Terrado M、Sallustio L、Liu X P等所发表的文献。

彭建等以深圳市为例，对生态用地进行风险评价，量化生态用地价值，对深圳市生态源地进行识别，并构建生态廊道，为城市生态安全格局研究提供理论框架[22]；孙永秀等基于距离成本分析方法，为保护珍惜植被、野生动物、人类的生存和栖息安全构建城市区域复合生态安全格局(ESP)[23]；梁婕等综合分析了优先保护区域和最小成本的生态廊道(EC)，建立一个更具代表性、连通性和高效性的生态廊道网络系统，提出了由保护优先和EC组成的保护区网络的新框架[24]；Tscharntke T等针对怎样在保护生物多样性的同时实现农业用地高效利用，指出亟需将农业集约化与生物多样性保护结合[25]；Terrado M等修改了用于评估陆地生境质量的In VEST模型，将其应用到淡水生境研究中，同时评估河流流域的陆地和水生生境质量[26]；Sallustio L等评估了意大利的生境质量和退化与当前保护区网络的空间格局的关系，为大规模的保护战略提供理论支撑[27]。

图3 1999～2021年景观安全格局研究文献共被引图谱

3.4.2 关键词共现及聚类分析

关键词能够反映出研究主题的热点，利用CiteSpace软件对国内外有关景观安全格局的文献进行关键词共现及其聚类分析，聚类时当模块Q值>0.3表明聚类有效，S值S>0.5表示聚类结构合理，每个“#”标签代表一个聚类。

3.4.2.1 国外关键词及聚类分析

国外景观安全格局聚类如图4所示，Q值为0.5386，S值为0.659，核心关键词主要包括pattern、landscape、management、climate change等，共形成13个有效聚类，国外对于景观安全格局的研究主要应用于城市发展、生物与生态保护、气候变化、土壤污染等方面。

图4 1999～2021年国外景观安全格局研究的关键词聚类图谱

3.4.2.2 国内关键词及聚类分析

国内景观安全格局聚类如图5所示，CNKI数据库中的聚类Q值为0.6543，S值为0.7564，核心关键词主要是“景观格局、生态安全、土地利用”等，形成14个聚类，这些聚类折射出国内景观安全格局研究热点，主要包括“生态安全、景观格局、土地利用、gis、景观、城市化、景观生态、生态廊道、生态用地、景观指数、风景园林、乡村景观、驱动力、场地分析、游憩绿地”；WOS数据库中聚类Q值为0.7122，S值为0.9025，核心关键词包括“pattern、landscape、ecosystem service、conservation、model”等，形成13个聚类主题，分别是“farmland、remote sensing、cultivated land、land surface temperature、research in remote sensing、ecological source、paddy rice、gorges reservoir area、cost-distance analysis、ecological network、globeland30、soil geomorphology、bay”。

国内学者在景观安全格局研究中主要涉及格局构建、方法体系、指标选取、应用研究、学科融合等方面。格局构建中对于生态源地的确定较为重视，从最初主要是利用主观判断，发展到后来将粒度反推法[28]、多尺度景观连通性[29]等更为科学性的方法运用其中，结合3S技术分析区域距离成本，构建生态廊道与阻力面[30]；应用研究中比较关注城市建设、乡村景观、游憩绿地、土地利用、生物多样性保护、流域保护等方面，城市是人类活动最为密集区域，生态问题更为突出，其安全格局的构建受到广泛的关注。

3.4.3 突现词分析

利用CiteSpace软件可以将某时间段内频次较高的词探测出来，即突现词，可以在某时间段反映该领域的研究热点与前沿[31]。国外景观安全格局突现词见表1，2011年出现突现词interface，2012年出现突现词 crop，2013年出现的突现词有Land use，2014年出现突现词agricultural land，2015出现突现词area、deforestation、biodiversity，2016年出现突现词Food security、diversity、carbon、abundance、agricultural landscape，2017年出现突现词system、cropland、challenge。

国际学者对于保护地体系建立颇为关注，对于景观生态安全格局相关研究以自然生态系统与社会经济的耦合发展为主[32]，结合当前生态环境背景进行生物多样性保护、生态系统服务评估、生态安全政策等方面的研究[33]

表1 2008～2021年国外景观安全格局文献突现强度排名前15的关键词信息

国内景观安全格局突现词见表2、表3，1999年出现的“生态规划”一词是所有突现词中突现年份最长的，从1999年持续到2010年，直到2005年才出现“安全格局”这一新的突现词，2006年以后陆续出现的突现词有“北京、景观生态、景观、驱动力、湿地、wetland、habitat、反规划、生态安全、福州、metrics、index、cultivated land、food security、土地利用、cover change、agriculture、fragmentation、生态用地、生态廊道、生态廊道、gis、生态源地、use/land cover change、land use、network、system、sustainability”。

从突现词研究来看，1999～2002年景观安全格局进行初步理论运用于实践，1999年，俞孔坚以广东丹霞山国家风景名胜区为例，结合GIS，为生物保护规划提供了一条新的途径[6]。2003～2012年更多学者开始注重景观安全格局应用研究，积极探索格局构建中指标选取、方法体系构建。2006年，陈利顶等提出“源”“汇”景观新概念[34]。2013年至今景观安全格局发展迅速方法体系逐渐熟练运用。2012年，党的“十八大”明确提出生态安全格局在国土空间规划中的地位，生态保护红线规划研究是重点内容[35]，学者们对于生态用地、生态红线、生态源地等的研究颇为关注[36～39]。

从已有研究来看，景观安全格局构建主要在城市、流域、地质灾害、生物多样性等方面。李锋等以常州市为例，运用最小累积阻力模型(MCR)构建阻力面，确定城市生态用地的数量和格局优化，解决城市环境问题[40]；李静等以北戴河新区为例，进行生物多样性安全格局分析[41]；彭建等以云南省玉溪市为例，针对其生态特征构建安全格局[42]。对景观安全格局的理论与实践研究主要集中在“内容、方法、对象”等方面。

表2 2009～2021年国内景观安全格局文献突现强度排名前15的关键词信息表(WOS数据库)

表3 1999～2021年国内景观安全格局文献突强度排名前15的关键词信息表(CNKI数据库)

(1)研究内容：景观安全格局研究内容复杂多样，主要包括景观格局的形成与演变、生态安全评估、安全格局的构建、多目标的景观安全格局优化。张雪茂等以涪江流域为例，从3个维度选取评价因子，综合评价了该流域景观生态风险，并利用网络分析等方法进行流域景观格局优化[43]；赵筱青等以云南省桉树引入区为例，选取次生常绿阔叶林为“保护源”，土地覆被类型、海拔、坡度、土壤质地为抗性因子，利用最小累积阻力模型和GIS技术构建桉树引入区中安全、高安全水平的景观生态安全格局[44]。

(2)研究方法：景观安全格局从定性规划与定量分析演变为运用空间数据演算、数学模型分析等，研究方法集中在格局指数分析、生态适宜性评价、情景分析、指标体系分析等方面，研究从生物多样性、地质灾害等生态过程入手，结合3S技术、数字模型运算、空间分析等方法开展相应研究。于强等运用景观格局指数等分析方法，建立最小累积阻力模型，并基于该模型模型，对生态源地进行识别与分类，构建城市生态基础设施优化网络和城市保护区[45]。

(3)研究区域：景观安全格局研究涵盖范围较广，宏观尺度与微观尺度均有涉及，俞孔坚等以江河源区为例，从水源涵养、沙漠化防治等5个自然过程进行系统分析，形成单一过程的安全格局，将其叠加构建国土尺度的生态安全格局[46]。王禹等基于景观安全格局对马尔康市直波村村落形态进行定量化研究[47]。热点领域主要集中于城市地区[48]、流域安全[49]、古村落[50]、风景名胜区[51]，而对于森林景观、草原地区、黄土丘陵地区、岩溶地区为对象的安全格局研究相对较少，针对这些区域的安全格局构建有待深入研究。

景观安全格局理论在其研究区域、方法体系上不断拓展边界：从最初的面向生物多样性保护发展到包含更多生态区划类型的庞大理论体系(例如城市规划、土地资源开发、流域安全保护等)。在研究对象、分析技术、指标选取等方面逐步完善，景观安全格局理论的研究成果对于城乡空间布局和生态安全建设有着重要的指导作用，探索了保护与发展的协调可能，该理论为保护全球生态做出了重大贡献。

4 结论与展望

4.1 结论

借助CiteSpace软件，从国内外景观安全格局相关文献的发文量、作者、机构、关键词、共被引等分析可得出以下结论：

(1)景观安全格局研究总体上处于上升趋势，我国学者发文量高于外国学者。2003年之前发文量很少，国内景观安全格局主要研究机构包括北京大学、中科学院院、北京林业大学、北京师范大学等，核心作者主要以俞孔坚、李迪华、彭建等为代表，并形成了俞孔坚团队、马克明团队、龚固堂团队等几个主要团队；国外主要是以Univ Sao Paulo和Princeton Univ两大机构为主。

(2)景观安全格局主要经历3个发展阶段，1999～2002年主要进行概念探讨与理论研究；2003～2012年更多学者开始注重景观安全格局应用研究，对城市、流域、敏感地带、湿地等区域进行安全格局研究；2013～2021年发展迅速，在应用范围、方法体系、指标选取等方面逐渐完善，学者们将更多数学模型、空间计算等运用到景观安全格局研究中。

(3)景观安全格局研究范围更多选择城市安全、流域安全、土地利用优化、生物多样性保护等方面，但在高山峡谷地区、黄土丘陵区的相关研究并不多见。对于生态相关的格局构建较为关注，但在文化景观方面关注很少。主要集中于源地的识别与格局的构建上，构建步骤主要遵循：景观要素分析—“源”地确定—阻力评价因子分析—构建阻力面—确定缓冲区，最终构建综合安全格局，学者会针对研究区提出优化格局的建议，但缺乏与规划设计布局的结合。