基于CiteSpace的我国森林火灾研究可视化分析

宫大鹏 闫 淳郝慎思 郭赞权

(1.中国消防救援学院，北京 102202；2.森林草原火灾风险防控应急管理部重点实验室，北京 102202)

森林火灾作为干扰全球土地植被主要原因之一，目前对全球植被分布的影响几乎等同于气候的影响[1]。我国真正开始全面开展森林火灾相关研究，是在1987年大兴安岭“5·6”特大森林火灾发生后[2]。根据ISI web of science数据库文献数据显示，中国学者已发表163篇森林火灾研究的SCI论文(截至2018年底)，来自中国第一作者的有130篇，其中78篇为中国作者的独立研究，占总数的60%[3]。我国有关森林火灾的理论研究虽起步较晚，但在近年实现了快速稳步发展。自1956年至今，中国知网(CNKI)数据库中共收录以“森林火灾”或“林火”为主题或篇名的中文文献15 400余篇。随着研究成果的不断积累，梳理我国森林火灾研究领域的发展历程及研究现状，对把握研究进展、分析未来研究走向具有重要意义。

1 研究方法

数据样本选取自中国知网(CNKI)数据库中SCI来源期刊、EI来源期刊、中文核心期刊、CSSCI和CSCD。综合考虑文献的数量与覆盖范围等，以“森林火灾”或含“林火”为主题词，检索时间为2020年8月27日，共检索出2 374篇。对以上文献进行多次逐篇筛查，最终筛选1 810篇有效期刊论文，以Refworks格式导出并对相关字段数据进行格式转换处理。

CiteSpace由于其良好的中文数据适用性和可视化效果，成为了目前于医药卫生[4]、经济管理[5]、计算机科学[6]和环境科学[7]等多个领域的主流分析软件。研究以CiteSpace5.7.R1为分析工具，设置相关参数：时间切片长度为1a，其余均为默认。选择作者、机构和关键词等节点，分别绘制作者、机构和关键词等共现图谱。生成的图谱中，N为节点数，E为网络中的连线数，网络密度(Density)表示节点之间的联系强度。

2 结果与分析

2.1 发文量分析

1992—2020年，我国森林火灾领域研究文献共计1 810篇有效核心期刊论文，发表数量及占总数百分比如图1所示。整体上看，森林火灾相关研究文献发表总量呈现规律变化趋势，其变化历程可划分为3个阶段。第1阶段为1992—2000年，国内森林火灾相关研究处于探索发展阶段。森林火灾相关研究开始进入大众视野，但这一阶段文献发表数量呈现快速递减趋势。1992—1995年期间共计发表国内森林火灾相关文献356篇，其中254篇文献发表于《森林防火》期刊，占比达到71.3%。而在1996年之后，《森林防火》期刊并未被CNKI数据库中核心期刊收录，因此这一阶段呈现断崖式递减。排除《森林防火》相关文献数量，年均文献发表量28篇，表明我国森林火灾相关研究仍处于积极探索阶段。

图1 1992-2020年我国森林火灾研究文献数量及其占比

第2阶段为2000—2010年，国内森林火灾相关研究处于快速发展阶段。这一阶段年论文发表首次突破100篇，年均文献发表量52篇，较第一阶段年均文献数量增加85.7%。第三阶段为2010年至今，国内森林火灾相关研究处于平稳发展阶段，年均文献发表量80篇(不含2020年)，与第二阶段相比增长53.8%。总体而言，在过去近30年中，我国森林火灾研究历经探索、快速发展和稳步推进3个阶段，国内期刊中相关文献数量明显增加。

2.2 作者网络图谱分析

通过对森林火灾研究的作者发文量及合作网络图谱进行分析，可以了解森林火灾研究的作者分布及合作情况，处理后获得作者网络图谱(如图2所示)及相关统计数据(见表1)。在作者共现图谱中，节点数(N)为432，连线数(E)为843，网络密度(Density)为0.009 1。表明1 810篇林火相关文献共涉及432个署名作者，作者间合作达到843次。从作者合作程度来看，研究人员之间的连线较多，相互之间合作强度较高，且形成了以舒立福和田晓瑞等(中国林业科学研究院)、胡海清和孙龙等(东北林业大学)、牛树奎和刘晓东等(北京林业大学)和张贵和张思玉等(中南林业科技大学)为主的明显合作网络，稳定的合作群体已经形成。从文献发表总数量来看(表1)，居于前列的作者是舒立福(84篇)、胡海清(60篇)、田晓瑞(57篇)、王明玉(47篇)、赵凤君(36篇)和孙龙(32篇)等。其中，发文量大于10篇的作者共有28位，发文量共计690篇，即发文量前6.5%的作者发文占总发文量的38.1%，充分体现这些作者在我国森林火灾研究领域的核心地位，我国森林火灾相关研究的核心作者群已基本形成。

图2 我国森林火灾相关研究核心作者网络图谱

表 1 发表文献10篇及以上的研究作者

2.3 机构网络图谱分析

通过统计文献第一作者所在机构，分析我国森林火灾相关研究机构间合作情况及影响力。结果如图3所示，发文机构网络图谱共有节点105个，连线102条，网络密度为0.018 7。表明1 810篇文献共涉及105个研究机构，机构间合作达到102次。排名前4位的机构分别是东北林业大学(179篇)、北京林业大学(113篇)、中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所(81篇)和中南林业科技大学(62篇)，这与作者共现网络图谱结果较为吻合。其中发文量大于50篇的前4位研究机构，总发文量435篇(见表2)，即发文量前3.8%的机构发文占总发文量的24.0%，充分体现这些机构在我国森林火灾研究领域的领先地位。

图 3 我国森林火灾相关研究机构网络图谱

表2 发表文献10篇及以上的研究机构

2.4 研究热点分析

关键词是文献内容的整体凝练和研究主题的高度概括。关键词网络图谱如图4所示，关键词共现图谱中共有节点257个，连线850条，网络密度为0.025 8。关键词“森林火灾”在图谱中占据中心地位，出现频次高达742次。以森林火灾为中心，代表林火基础研究及结合领域的森林防火、大兴安岭、森林可燃物、林火烈度和林火行为等5个关键词出现频次较高(见表3)，表明我国森林火灾研究集中在森林可燃物、林火烈度和林火行为等基础研究，以及森林防火等相关预防工作，且研究区域主要位于火灾形势严峻的大兴安岭地区，这些关键词共同代表了国内森林火灾领域的研究热点。随着科学技术的发展及新的结合领域出现，时空分布、GIS、林火干扰、气候变化、Modis、人工神经网络和碳排放等关键词在2000年以后逐步成为新的研究热点。

图 4 我国森林火灾相关研关键词网络图谱

表3 我国森林火灾相关研究热点关键词

作为关键词共现分析的另一重要结果，中介中心性(Centrality)是测度节点在共现网络中重要性的指标，可被看作是该研究领域的关键点、转折点和触发点。中介中心性不小于0.1的节点共6个，最高中介中心性的关键词为森林火灾(0.68)，其他中介中心性较高的关键词分别是大兴安岭(0.36)、森林防火(0.35)、森林可燃物(0.19)、林火行为(0.11)和林火烈度(0.10)。以上关键词在共现网络中具有显著影响力，对该领域研究的演进具有重要贡献。同时，大量的低频关键词反映出我国森林火灾研究主题的广泛性，在专题研究的深度方面有所欠缺。

2.5 研究前沿趋势分析

突现词是某一相关领域较短时间内使用频次较高或出现次数较多的关键词，通过对突现词进行分析，可以判断该领域的预测研究趋势(见表4)。1992—2002年，林火管理、防火林带、特大森林火灾、森林防火、防火线和林火扑救是代表我国这一阶段森林火灾研究趋势的热点词汇。研究早期，由于受科学技术和经费投入等影响，国内林火形势和相关政策主导森林火灾领域的研究趋势。2003—2010年，地理信息系统(GIS)、林火蔓延模型、森林保护学、Modis、可燃物载量和无线传感器网络是代表我国这一阶段森林火灾研究趋势的热点词汇。随着新兴技术的发展，这一时期森林火灾研究逐渐进入分化融合阶段，国内外新兴科学技术主导森林火灾研究趋势，大量研究运用地理信息系统[8]、卫星遥感[9]和无线传感器等技术[10]，实现森林火灾研究的量化和可视化。2011—2020年，碳排放、时空分布、林火干扰、火烧迹地、北方森林和林火烈度是代表我国这一阶段森林火灾研究趋势的热点词汇。这一阶段，生态需求主导我国森林火灾研究趋势。随着国内林火研究的不断深入，对林火的研究由过去侧重于火烧面积单一因素，转向运用多重属性来定量刻画野火活动的时空分布[3]，由过去侧重火灾扑救和预防，转向驱动森林结构与功能动态的林火干扰。火与北方森林植被组成和动态的关系也是研究最为深入的科学问题之一，近年来，持续的暖干化气候以及频发的极端气象事件已导致全球北方针叶林区多个地区的林火情势(fire regime)趋向严酷化[11]，而受严格的林火防控政策影响，我国林火的发生面积呈显著下降趋势[12]，大量研究由森林火灾研究本身转向了火对生态系统的影响，碳排放、林火烈度等成为新的研究热点和趋势。

表 4 我国森林火灾相关研究突现词

3 结论与展望

研究结果表明我国森林火灾领域研究文献呈现规律变化趋势，其变化历程可划分为探索、快速发展和稳步推进3个阶段。我国森林火灾相关研究的核心作者群已基本形成，森林火灾研究形成了以舒立福和田晓瑞等(中国林科院)、胡海清和孙龙等(东北林业大学)、牛树奎和刘晓东等(北京林业大学)和张贵和张思玉等(中南林业科技大学)为主的明显作者、机构合作网络，稳定的合作群体已经形成。同时，以森林火灾这一核心主题为中心，代表林火基础研究及结合领域的森林防火、大兴安岭、森林可燃物、林火烈度和林火行为等关键词发散形成一系列研究热点，不同时间段，研究热点和趋势存在明显的规律变化，火烧迹地、北方森林和林火烈度等关键词是当前森林火灾研究的前沿热点话题。总体来看，森林火灾研究内容呈现跨学科、跨领域趋势，已成为极具综合性的研究领域。

受严格的林火防控政策影响，我国林火的发生面积呈显著下降趋势，意味着极端森林大火发生的可能性也进一步增加，因此极端大火的发生机制和生态影响将成为新的关注点。目前，关于极端大火的研究刚刚起步，相信未来一个时期，得益于先进遥感技术和人工智能数据分析技术支持，在极端大火的预测预报和环境-生态风险评估等方面将有所突破。同时，随着相关机构、学界以及整个社会对森林火灾研究的高度重视，必将推动我国林火研究进入一个新的发展阶段，也必将为我国森林防火事业发展提供更多的引导和规范作用。