基于文献计量的生态设计研究现状与趋势分析

刘维尚，郭绮涵，史明熙

（1. 燕山大学 艺术与设计学院，秦皇岛 河北 066000；2. 庆北大学 美术学院，大邱 999007，韩国）

生态设计，也称绿色设计或生命周期设计等，主要是指在从事设计或生产开发产品时将环境因素考虑其中，从而达到人、社会和自然的协调发展[1]。早在20世纪60年代，维克多·帕帕奈克[2]在《为真实的世界而设计》中就提出有关设计与生态的相关问题，力图缓解设计与资源之间不平衡的关系。2013年我国颁布《关于开展工业产品生态设计的指导意见》首次在国家层面明确提出了生态设计的思路原则和任务目标，随后有关环境的问题越发受到人们的重视，一系列有关保护环境的政策出台，如《中国制造2025》《关于开展绿色制造体系的通知》《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》等，2021年3月13日，在国家最新发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》[3]中再次强调了推动绿色发展，促进人与自然的和谐共生，使生态设计受到了高度重视。国家政策的支持与人们意识的提升使生态设计逐渐发展成主流设计理念，引发了学术界对于生态设计的广泛研究。基于此，本文通过梳理与生态设计有关的学术期刊文献，了解我国生态设计的研究脉络和趋势，探索研究前沿及方向，为今后的研究提供有效的参考。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

本文研究文献主要来源于中国知网数据库（CNKI），为了使文献的数据更加具有代表性和权威性，故将SCI来源期刊、核心期刊和CSSCI期刊作为数据检索的重要依据。在CNKI数据库中以“生态设计”和“绿色设计”为关键词，且各关键词之间用“or”连接进行主题检索，检索时间跨度设置为2001—2021年，共得到3 951条结果，最后经过去重、整理和筛查（剔除作品类、报道类、会议类、招商类、撤稿类等文章），得到有效文献共2 973篇。数据采集的时间为2021年10月30日。

1.2 研究方法

CiteSpace是国际著名信息可视化专家陈超美教授团队研发的Java应用程序[4]，其以可视化图谱的形式直观且深刻地反映出某个学科或领域的发展历程和规律，可以探测学科的前沿和今后的科研方向[5]，因此成为目前应用最为广泛的绘制知识图谱工具之一。本文以生态设计作为研究的切入点，运用文献计量法、信息可视化和内容分析法，通过可视化工具CiteSpace5.8.R3描绘出与生态设计相关的知识图谱。通过分析知识图谱，可得出生态设计的整体研究现状。进一步对文献进行发文量、作者合作关系、机构、关键词的分析，可得到近20年生态设计研究的相关热点及今后的发展趋势。

2 生态设计数据梳理及分析

2.1 年度发文量分析

期刊论文的发文量能够在一定程度上面反映出某一特定领域的研究[6]。中国知网所收录的与生态设计研究相关的SCI、CSSCI以及核心期刊的年发文量变化趋势见图1。由图1可以看出，生态设计的学术文献数量整体处于增长的态势，通过综合文献计量分析以及国家发布的各类相关文件政策，可将近20年生态设计的研究具体分为以下三个发展阶段（表1）。

图1 2001—2021年生态设计论文发表数量变化趋势

表1 近20年生态设计整体发展阶段分析

第一阶段：稳步上升期（2001—2008年）。随着生态设计相关理论的逐步完善，该阶段与其相关的研究也逐步呈现出上升的阶段，发文量从2001年的68篇到2008年的203篇文章，每年的发文数量较去年增长约30%。

第二阶段：发展波动期（2008—2018年）。该阶段文章数量呈现出波动发展的趋势，平均年发文量为223篇。其中，有关生态设计的研究文献在2010年高达274篇，达到了首次研究高潮。经研究分析后可知，2010年绿色经济与应对气候变化国际合作会议在北京召开[7]，同年国家及各个省市有关绿色经济、保护生态的相关政策开始出台，关于绿色或生态设计的探讨会也开始逐步增多，刺激了相关学者对于该领域的研究。但是，该时期整体发展的态势呈下降趋势，经过进一步研读文献可知，该阶段有关生态设计的研究在理论方法、技术与创新等方面遇到了科研瓶颈，导致科研水平迟迟不能推进，甚至在2008年时生态设计的发文量仅仅有170篇，达到了近十年的最低谷。

第三阶段：快速增长期（2018年至今）。 该阶段文献呈现出直线上升趋势。由于之前生态设计研究理论文献的逐渐完善，以及人们生态意识的增加，引发了生态设计的研究热潮。随着2020年中共中央办公厅、国务院印发的《关于构建现代环境治理体系的指导意见》[8]、国家发展改革委等部门颁布的《关于加快推进快递包装绿色转型意见的通知》[9]等政策都在提倡树立绿色发展理念、提供节约资源、环境友好的产品和服务，以及国家政府部门的支持及重视，使2020年该领域的年度发文量再创新高，达到了290篇。截至2021年10月份，有关生态设计的文献已达到了218篇，可见该领域的研究热度仍在持续升温，可以预见今后将会有更多研究成果。

2.2 研究作者及机构分析

2.2.1 研究作者分析

基于CKNI核心期刊数据库，使用CiteSpace工具将时间节点设定为“2001年1月至2021年12月”，时间切片设置为“1年”，节点类型选择为“作者”，在修剪选项里勾选“Pathfinder”和“Pruning sliced networks”，其余选项保持默认值不变，生成近20年生态设计文献的作者合作网络图谱，见图2。根据图谱中的信息可知N=210，代表有210个节点，节点也就是研究该方向的作者；E=430，表示共有430条网络节点之间的连线；Density=0.019 6，即网络密度为0.019 6。图中节点的大小与作者的发文量成正比，节点间连线的粗细与作者之间合作的密切程度成正比[10]，节点与连线之间的颜色代表着发文时间，由紫色到黄色依次代表了2001年至2021年。通过进一步分析作者合作图谱可知，研究生态设计的作者多以团队的形式进行合作，形成了影响力较强的研究团体，如以刘志峰为核心的研究团队、以张雷为核心的研究团队、以刘光复为核心的研究团队和以李方义为核心的研究团队等。通过进一步研究分析发现，虽然作者之间合作交流较为紧密，但是绝大多数作者之间的合作仅局限于同一单位或机构。如张雷、刘志峰、刘光复等人发文量较多，合作十分紧密，但三人都为合肥工业大学教授且研究领域也较为接近。因此，生态设计应该包容各类研究领域人才，各研究机构之间也应加强合作交流，共同探讨生态设计的新思路、新方法。由不同节点间连线的颜色可以看出，刘光复、李方义和刘志峰等人研究生态设计的开始时间较早，且与其他作者的连线较为紧密。近些年，对于该领域的研究主要为张雷、刘电霆等人。

图2 作者合作关系图谱

为了清楚了解作者的发文情况，故将发文量前十名的作者由高到低进行排列，见表2。由表2可以看出，发文量最多的作者依次为刘志峰（27篇）、张雷（22篇）、刘光复（13篇）、朱庆华（11篇）、刘加平（10篇）、刘电霆（9篇）、王立端（9篇）、谢家平（8篇）、苗泽华（8篇）。其中，刘志峰教授和刘光复教授两位作者对于生态设计的研究较早，且发文量也较多，奠定了生态设计研究领域的基础。张雷教授于2007年开始发表与生态设计相关的研究，但发文量位居第二，达到了22篇之多，说明该作者对于生态设计领域的关注十分密切。经研究分析，发文量前十的作者中有大学教授8位（刘志峰、张雷、刘光复、朱庆华、刘电霆、王立端、苗泽华），刘加平为中国工程院院士、绿色建筑专家，谢家平为上海市系统工程学会理事。以上学者均为各个专业领域的权威人士，他们的加入与研究引领带动了我国生态设计的发展。

表2 发文数量排名前十名的作者

2.2.2 研究机构分析

如表3所示，发文量较多的机构分别为清华大学（75篇）、同济大学（63篇）、南京林业大学（62篇）、重庆大学（59篇）、合肥工业大学（51篇）、西安建筑科技大学（50篇）、天津大学（48篇）、四川美术学院（44篇）、东南大学（42篇）、四川大学（40篇）。发文最多的清华大学，近20年来有关生态设计的发文量达到75篇，是该领域的重要研究机构，进一步分析发现清华大学除了有12项国家自然科学基金、3项国家社会科学基金外，还拥有其他省市基金项目共15项来支撑生态设计的研究，2021—2021年共有30位学者参与到该领域的研究中，并且在重要期刊上发表出卓越的研究成果。总体来看，该领域的发文机构主要以高校为主，其中“211”和“985”工程院校占据了前十名研究机构的70%，这些学校提供了研究质量的保证。生态设计的主要研究学科为建筑科学与工程、环境科学与资源利用、计算机软件及应用、工业经济等，是一个多学科交叉融合的研究主题。

表3 发文数量排名前十的机构

2.3 关键词分析

关键词是一组描述文章总体内容或重要信息的名词集合[11]，不仅是文章的核心词汇，还是对文章的高度凝练和总结[12]。如果某一特定的关键词在某一领域高频率出现，则可以在一定程度上反映出该研究领域的研究热点[13]。本文将通过分析关键词的频次、聚类、突显程度等指标，进一步探索生态设计的研究热点及研究方向。

2.3.1 生态设计关键词共现分析

运用CiteSpace工具，将节点类型从“作者”更改为“关键词”，其他数值设置不变，得到有关生态设计的关键词共现图谱，见图3。通过图3可知，生态设计领域的关键词共有641个（N=641）；各关键词之间的连线共有1 028条（E=1 028）。关键词节点越大，说明出现的次数越多，与生态设计相关且出现频率较高的关键词主要有绿色设计、生态设计、绿色建筑、景观设计、包装设计等。

图3 生态设计关键词共现图谱

根据关键词的频率和中心性进行进一步研究，见表4。表4中，“绿色设计”出现的频次为413次，中心性为0.46；“生态设计”出现的频次为221，中心性为0.27。近些年出现频次较高且中心性大于0.05的关键词有风景园林、景观设计、包装设计，说明以上5个高频关键词成了生态设计的研究热点。经过分析得出生态设计研究的热点领域在园林景观、建筑、工业、产品等方面。

表4 生态设计关键词频次统计表

2.3.2 生态设计关键词聚类分析

在CiteSpace关键词共现图谱的基础上，选择All in one clustering、optimizing layout and style选项，形成生态设计关键词聚类图谱，见图4。通过图4可知，该领域主要研究以下群体：绿色设计、生态设计、生态、绿色建筑、绿色产品、风景园林、包装设计、生态修复、建筑设计、产品族。根据CiteSpace中的Timezone View功能可以得到有关生态设计关键词聚类的时区分布图，见图5。节点所在的年份为首次研究年份，今后重复出现相同关键词时将会用连接线来叠加，节点大小反映出关键词出现频次的高低。根据关键词时区分布图可以清楚看出各类关键词首次出现的年份，并且分析不同年份的研究热点和特征以及整个研究时期的演变[14]。通过图4和图5可以将近20年来生态设计的研究划分为三个主要研究方向。

图4 生态设计关键词聚类图谱

图5 生态设计关键词聚类Timezone图谱

方向一：理论方法类。主要是包括生态设计相关的理论、方法依据和对生态设计、绿色设计等相关词语概念的明晰与界定，主要包括的关键词为：生态理念、设计理念、生命周期、设计方法等。尤其是2015年后对于传统的生态设计方法和评价原则也有了更多的创新和结合，如基于质量功能配置的绿色设计（quality function deployment for environment，QFDE）、建 筑 信 息 模 型法（building information modeling，BIM）、层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）、生命周期设计法(life cycle analysis，LCA)、模型定义技术（model based definition，MBD）等，这些方法开始被更多的学者运用研究，为今后生态设计的发展起到了规范和奠定基础的作用。如杨旭静和李传乾[15]的《绿色产品设计及其关键技术研究综述》中通过对绿色产品设计的内涵进行详细解析，提出了设计绿色产品的四大关键技术，为今后绿色产品设计的实施提供了重要的理论与方法；刘海龙[16]通过剖析国内外采矿场的案例，总结出采矿废弃场地的景观设计基本原则，为解决人地矛盾提供了理论依据；唐涛等[17]提出了针对绿色模块化的设计方法和设计流程；郑迎飞等[18]、朱庆华和赵清华[19]、罗兵等[20]、汪波等[21]针对绿色供应链的发展及内涵、绿色供应链管理的内容及模式进行了深入研究；张杰[22]、胡爱武和傅志红[23]将绿色生态学的原理运用到产品及包装设计中；吴菱蓉[24]将生命周期设计方法运用到青年旅舍行业中，为青年旅舍的绿色发展提供了参考；杨东和柴慧敏[25]通过QFD法来提供评判筛选绿色产品方案的方法；李春花和孙振清[26]在碳达峰的目标下，运用熵权TOPSIS法对绿色设计能力作出评价。

方向二：环境设计类。主要包括建筑设计和风景园林类的研究，与其有关的关键词主要包括：高层建筑、结构设计、景观格局、规划设计、土地利用、生态修复等。对于风景园林及景观设计类的研究主要集中在2007—2008年，其通过绿色设计的理念，利用相关资源，按照生态设计的相关要点对建筑或者景观园林进行设计，或探索新的设计方法或路径，减少污染以达到保护生态环境的目的，该方向的文章主要是将总结出的方法和理论模型运用到具体项目中。如王军等[27-28]以吉林省大安市土地整理项目进行了生态设计、对贵州荔波土地进行了景观生态的规划和设计；李延钊和林超楠[29]将BIM技术运用到南宁市城市规划展馆建成绿色建筑；俞孔坚等[30]为天津桥园进行了生态系统的废地修复设计。

方向三：产品包装类。主要包括绿色产品和包装设计的研究，与该领域有关的关键词主要为：绿色产品、产品包装、绿色包装、绿色制造、生态包装等。产品类型的研究开始时间较早，在2001年就受到了学者们的关注，随后两年对于产品的包装设计也开始进入了研究阶段。该领域的研究主要是通过对开发过程、材料选择、回收利用等相关阶段进行深入分析或构建模型与算法来完成生态性能的评估，实现生态设计的理念。如李洁和王勇[31]在《绿色生态设计在包装设计中的应用》中从包装的视觉形象、环保材料及结构造型方面对绿色设计方法进行了深入分析；张雷等[32]结合生态设计的方法，提出绿色产品建立的过程，在此基础上定制了绿色产品的模型，从而生产出生态友好型产品；刘翔等[33]提出了农产品包装可持续设计的策略。但是近些年随着生态设计理念受到更多人的关注，许多“伪生态”产品也随之出现，孟凯宁等[34]在《产品设计中的伪生态设计现象研究》中将伪生态产品和真正的生态产品设计从生产、包装和使用三个方面进行对比分析，以加深人们对于生态设计的认知。

2.3.3 生态设计关键词突现分析

突现词是指在某一时期内，该关键词出现的频率陡然增加[35]，可以通过研究突现词的变化来观测不同阶段时间段内的研究热点。使用CiteSpace工具得到2001—2021年与生态设计相关的排名前十的突现词，见图6。通过图6可知，在稳步上升时期（2001—2008年）：2001—2004年的研究热点为“绿色产品”设计，主要为产品的绿色设计评估建模[36]；对于绿色产品设计的成本分析模型的研究[37-38]，以及对于产品材料的选择和技术分析[15,39]。2001—2005年更多学者开始对“环境”进行研究，进入21世纪后，人类的发展面对着巨大的挑战，以牺牲生态的工业文明模式显然不能一直持续，人类以“环境保护”“环境修复”“生态循环”等创建新的发展模式。2002—2006年，“绿色设计”在这4年时间内为变动频率较大的词。在发展波动期（2008—2018年）：2010—2011年，“低碳经济”为该时期的研究热点，主要是由于2009年末哥本哈根世界气候大会的召开，中国预计在2020年时将把二氧化碳排放量降到2005年的40%～45%[40]；2010年，以“绿色复苏——亚洲可持续发展的现实选择”为主题的博鳌亚洲论坛召开，使“低碳经济、绿色发展”成为这一时期的主流。2011—2016年，“绿色建筑”称为近5年的研究热词，主要集中在绿色节能建筑、建筑与环境的保护、绿色建筑的策略及应用等方面。2013—2015年，生态文明的理念深入人心，研究者们倡导在人与自然和谐发展的基础上，在生态文明的指导下进行设计[41]。2016—2017年，对于“茶文化”的研究，主要与茶叶的生态包装设计相联系。2017—2018年，对于风景园林的生态设计达到了研究高潮，主要为城市公园的规划和设计方法、生态复原等。在快速发展期（2018年至今）：2017—2021年的突现关键词为“生态系统”，生态系统（ecosystem）主要是指在自然界中的生物与环境为有机的一个整体，两者相互影响、相互制约，通过两者之间的运作达到相对平衡的模式。该时期，有关环境设计的研究大量关注生态系统，生态系统是一个开放的平台，每个系统相互渗透、相互关联，学者们从系统的角度和方法分析生态设计的不同设计环节，并提出相应的设计技术框架或策略。2018—2021年，研究者们主要将“生态理念”合理地运用到不同类型的设计中，使设计更好地为环境、为人类而转变。

图6 生态设计研究突现关键词

3 生态设计的发展趋势预测

从生态设计的研究领域及研究热点来看，生态设计的研究主要集中在环境设计及产品包装设计这两个方面。由此可见，未来的生态设计也会在绿色产品、绿色包装、风景园林等方向进一步进行深入研究。综合文献计量分析以及我国出台的相关政策，可以对生态设计的研究进行以下趋势预测。

3.1 生态设计的智能化趋势

科学技术的发展丰富了生态设计的手段和方法，也打破了传统生态设计思维的局限性，丰富了学者们的设计思路。传统的生态设计在本质上来讲还是使用单一的方法进行研究或者用一种标准去衡量生态设计，如大量研究人员选择用TRIZ方法论与绿色产品设计进行结合，用生命周期法评价生态设计。但是，人工智能的发展将在生态设计中发挥越来越重要的作用，今后的生态设计要谋求更多的研究方法，与最新的科学技术相结合，增强基于数据与知识驱动的绿色设计计算与分析；补充具有时效性、区域性和行业支撑性的支撑数据与相关标准；使智能化贯穿在数据收集、数据处理、设计过程、结果反馈等各个步骤。通过智能系统使设计更加符合保护生态环境的要求，从而促成经济、科技、环境和社会等多维度的和谐发展，丰富研究成果。

3.2 生态设计的系统化趋势

结合上述研究的相关数据分析可知，生态设计研究是一个庞大而复杂的过程。在整个互联网发展的过程中，最终的目标是实现万物之间的互联，而设计就是“连接”万物的过程。可以预见的是，生态设计涉及产品生命周期的全过程[42]。设计不再是单一的结构与独立的艺术现象，而是将生态设计看作是一个整体，研究者们对各个生态要素进行解析，使每个要素在发挥自己独特功能的同时，还能达到整个系统的和谐统一，实现人、资源和环境之间的相互平衡[43]。因此要想真正有效地实施生态设计，必须从全面的角度对生态设计的方法、技术、工具进行系统化的建设及推广，这也是今后生态设计研究的热点。

3.3 生态设计的多元化趋势

近5年，多元化为生态设计一个最为典型的特征，预测今后朝着多元化的走势将更加明显。生态设计主要集中于建筑与工程、机械工业、园林景观等学科，今后的生态设计将与更多的学科进行融合，如生态设计与美术设计学科融合，使生态设计在保持环境友好的功能上还增强了造型形式多样化；生态设计与历史学相融合，使设计注重了人文内涵、新旧融合等。生态设计除了在学科上出现多元化的趋势之外，研究对象、内容和方法也出现了多元化的特点。生态设计不再仅仅局限于相对孤立的设计方案或作品，而是创造出更多的发展新方向，未来生态设计注定是多学科、多领域跨界融合的研究。

3.4 生态设计的时代性趋势

生态设计的研究及实施需要全体社会成员共同参与，特别是国家制定的经济政策及出台的相关文件直接对生态设计的研究产生了导向性的作用。从上述分析中可知，在2010年，国家对生态设计给予了高度重视，颁布了一系列有关重视生态设计、实施绿色发展的文件，促进了学者们对于该领域研究的热情。如今，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》、生态环境部印发的《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》等多项政策密集发布，释放了强烈的信号，为生态设计提供了有力的支持，预测今后将会有更多有关生态设计的政策出台。因此，未来生态设计将在实现碳达峰、碳中和的大背景下将设计方法与实践进行深一步结合，从而提高生态设计的实际应用价值。

4 结语

生态设计的实施是一个漫长且重要的过程，但是现代学科技术的发展与国家相关政策的支持为生态设计的发展不断提供新的发展方向和契机。本文通过结合中国知网数据库中的SCI、CSSCI和北大核心期刊的文献进行分析，运用信息可视化的方法，从发文量、发文作者、研究机构和关键词这四个角度，对近20年的文献进行系统化的梳理，以厘清生态设计的研究发展脉络、研究热点和发展趋势，为生态设计研究提供了一定参考和启示作用。但本研究结果存在一些不足之处，一方面，本文仅选取了CNKI数据库中的部分优质文献作为数据源，所收集的数据有一定的局限性；另一方面，数据的收集、分析及解读在一定程度上会受到研究人员知识背景的影响，需在今后的研究中进行完善与改良。希望本篇文章能够帮助研究学者们了解生态设计的研究现状及发展历程，未来产出更优秀的有关生态设计的研究成果。