基于CiteSpace的地貌参数国内外研究现状与趋势分析

周书贤

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830017）

0 引言

地貌参数可以对构造地貌进行定量化表述，进而分析地貌形态的演化过程及新构造运动的特征等。地貌参数被提出用于地貌研究，可以追溯至20世纪50 年代，Strahler［1］首先提出利用面积-高程积分来对地貌的发育阶段进行相应判定。随着研究的不断深入以及数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）在地貌学定量分析的广泛采用，不同类型的地貌参数得以在构造活动的定量研究中发挥作用，常用于一维地貌分析的地貌参数有河长坡降指数与Hack 剖面［2］、河谷宽高比、山前曲折度等［3］，用于二维分析的流域不对称性指数［4］以及常用于三维分析的面积-高程积分等。实际研究中，通常采用多种地貌参数综合分析，不仅能获取构造活动在水平及垂直方向上的可靠位移分量数据，还可识别隆升强烈地区，在构造活动特征的研究中发挥重要作用［5］。随着国内外学者对地貌参数的广泛研究，相应研究成果日渐增长，把握地貌参数的研究现状及发展形势成为该领域研究必不可少的条件，基于传统方法进行文献的分析研究难以在海量文献数据中精准统计与分析国内外研究内容的异同，而陈悦等［6］基于文献计量学开发的CiteSpace软件通过可视化的计量方式直观表现科研成果时间与空间上的分布、热点关键词的聚类等内容，对文献分析提供了快捷、准确的帮助。当前，少有学者通过可视化的文献计量学方法来研究地貌参数的发展形势，鉴于此，本研究拟对国内外地貌参数2000—2021 年相关文献进行检索筛选，借由CiteSpace软件进行信息可视化处理，以期明确国内外地貌参数的发展热点及趋势，助推我国地貌参数研究进展。

1 数据来源与处理

考虑研究的准确性和可靠性，本研究选取国内外发表在学术期刊的文献作为检索对象。外文文献来源于Web of Science 数据库（以下简称WOS）核心数据集，以TS=（geomorphic index OR geomorphic indices OR geomorphic parameters）作为检索式子，时 间 跨 度 为2000 年1 月1 日—2021 年12 月21 日，经文献检索及手动识别、筛选后整理得到547 篇相关外文文献。中文文献来源于中国知网（CNKI）数据库，以“地貌指数+地貌参数+地貌分析+构造地貌学”为主题检索词，时间跨度为2000 年1 月—2021年12月，在CSCD、CSSCI以及EI来源期刊中进行检索，文献检索之后手动进行识别、剔除不相关文献，最终获得86篇中文相关文献。

本研究采用文献计量方法，通过CiteSpace 软件对上述检索内容进行年份统计、关键词突现等科学的量化分析，探讨国内外研究进展及存在的异同。

2 地貌参数研究信息统计

地貌参数相关研究的文献发表量是研判该领域研究热点与发展前沿的重要指标。基于WOS 以及CSCD中检索及筛选后的数据统计得到国内外地貌参数2000—2021 年相关文献发表状况，如图1所示。

图1 地貌参数研究文献数量对比图

2000—2007 年国外地貌参数的研究处于成长期，这一时期外文文献的发表量较低，2008—2017年处于发展期，文献发表量逐年增加，其中值得注意的是2008 年增长较高。2018 年以后开始处于高速增长期，不仅年发文量大且增长率快，从整体分析，国外文献年发表数量虽然存在波动，但大体处于逐年上升趋势。相比之下，国内地貌参数研究不仅起步时间较晚，且研究程度较低。2002年熊立华等［7］首先介绍了地表坡度、集水面积等基础的宏观地貌参数的计算方法，但并未深入研究。此后直至2010 年，国内的研究始终相对薄弱。2011 年以后，随着国内对DEM 数据以及GIS 技术的了解和运用逐渐丰富，地学界开始关注利用地貌参数对地貌进行定量分析的研究工作［8］，2011—2021 年发文量呈上升趋势，但升势平缓，且数量始终较少，相当于国外10年前发文量状况。

3 国内外地貌参数研究前沿分析

3.1 国外地貌参数研究前沿动态

突现关键词在定义上表示某一时期内，受到学者们大量关注并且出现频次突增的关键词［9］，从一定程度上可以表示该时期相关研究的前沿及趋势。对WOS 数据进行突现分析，得到国外地貌参数2000—2021 年相关研究的突现关键词结果如表1所示。

表1 国外地貌参数2000—2021年研究中的突现关键词

由表1 可知，2000—2021 年突现强度最高的关键词为“构造地质学”，突现年份持续最久的关键词为“实例”，且这两个突现关键词的出现年份都较早，这说明早期国外对地貌参数的研究前沿主要集中在将地貌参数应用于各类构造实例的研究中，为构造地质学的发展提供有效助力。中期“速率”“地表抬升”“基岩凸起”等关键词突现，这一时期，广大国外学者通过研究认定在基岩山区流域盆地相应的侵蚀地貌能很好地保留103～106a 时期内构造活动特征信息［10］，并且侵蚀地貌展现出与抬升速率较为突出明显的关系响应［11］，地貌参数被大量用于地貌信息的分析研究当中。

2017—2021 年“气候变化”“洞察”“滑动速率”“地形地貌”的热度持久，这些热点的出现和持续归因于众多研究证明了提取地貌参数成为区域构造活动研究最为方便、可靠的方法［12］。区域地形地貌往往是在构造活动的差异和气候变化等内外营力作用下形成的自身特征，独特的地形地貌反映了不同的气候变化与构造活动长期复合影响下的结果［13］。得益于低温热年代学和宇宙成因核素等测年方法的进步以及遥感技术的提高，利用地貌参数研究构造运动—地形地貌—气候变化系统的研究得以发展，本质上来说，构造地貌学与气候学、地球物理学、地理信息科学等多学科的交叉融合丰富了研究的多样性和准确性，如何将众多学科内容结合地貌参数进行研究是国外主要的研究趋势。

3.2 国内地貌参数研究前沿动态

对中文文献进行关键词突现得到结果如表2所示。由表2 可知，2000—2021 年国内地貌参数相关研究突现强度最高的关键词为“构造地貌”。

表2 国内地貌参数2000—2021年研究中的突现关键词

2010 年以前国内关于地貌参数较为科学系统的研究尚显不足，没有较为深入的研究，熊立华等［7］在2002年仅初步介绍了地表坡度、集水面积等的计算方法。王随继等［14］进一步将地貌参数用于研究，在2006 年提取了怒江、澜沧江和金沙江的河道比降，分析了支流体系演变的相似性。此后直至2010年，“构造运动”和“构造地貌”才开始成为研究的热点，广大学者们认识到与传统研究手段相比，利用DEM 数据提取地貌参数并结合多学科内容进行区域构造活动及相应地貌响应的定量研究不仅结果更加明显，而且过程更加可靠。施紫越等［15］利用CiteSpace 分析我国构造地貌学的发展的研究证实了近10 年来构造地质学、地貌学、气候学、沉积学等众多学科正逐步融合进地学领域，投入到构造地貌与地震事件的研究中。2010—2015年，国外地貌参数研究快速发展，借助国外已有研究成果结合国内工作，并依托嫦娥探月工程获取的海量多源遥感数据，国内学者开展了月球火山作用的研究工作，取得大量月球火山地貌、深部结构等地质特征的研究成果，例如郭鼎［16］依托多元月球轨道探测物质成分信息，结合最新月球探测遥感影像资料，认为月海粗糙度较低，而月陆高地粗糙度较高，验证了粗糙度在月海玄武岩相对地质年龄研究中的作用。近几年“陡峭系数”“裂点”“河流袭夺”“坡度”成为最新突现关键词，国内学者集中研究了坡度、坡向以及径流算法等方面的内容。刘学军等［17］研究了坡度、坡向、曲率等坡面因子在不同差分计算模型下的不确定性，分析得出三阶不带权差分算法具备较好的精度。Zhao 等［18］为改进坡度、坡向、地形起伏度等地形因子的算法模型，提出了最佳尺度选择方法。整体来看，目前国内研究趋势主要集中在利用地球地貌参数研究类比分析地外行星地貌特征、利用地貌参数进行河流地貌的水文分析以及改进相应的算法模型等内容。

3.3 国内外地貌参数研究发展趋势分析

通过对国内外地貌参数研究趋势进行分析，结果显示国内外地貌参数的研究发展趋势如下。

①在不同的构造和气候营力相互作用下，会形成复杂多样的地形地貌。构造活动等内营力过程会增加地势，而气候变化等外营力过程则通过不断侵蚀地表，蚀低地势，使其趋于均衡。区别于单一学科的研究，将地貌参数的研究与气候学、年代学、地理信息科学等学科内容结合，注重多种地貌营力间的相互作用关系，多学科交叉融合下研究构造运动—地形地貌—气候变化系统能更好地帮助研究者了解研究区地质状况及构造活动特征。

②地貌参数的应用研究在未来仍然是广大学者的研究热点。依托各种针对不同地域特点及实际工作需求所提出与改进的算法模型，地貌参数在提取地形因子等信息时会具备更高的精度、更低的误差以及更快的处理速度，推动地貌参数成为各学科领域不可或缺的新型研究工具，发挥更多重要作用。

③粗糙度作为一种能够反映天体表面一定范围内地形起伏和变化的尺度参数，是地质时期星体表面演化过程的独特象征，表面坡度和坡度分布为星体表面形态学的形成和完善机制提供了重要线索。伴随着地质学、测绘学等多学科的飞速发展，研究方向不再局限于地球表面地形地貌的研究，更能放眼于月球、火星和太阳系其他行星等星体的研究，基于地貌参数对地球上地形地貌成因与发育机理的理论研究，借助类比分析，探讨其他行星地貌在形成过程与发育机制上同地球的差异和相似之处是国内外共同的研究趋势。

4 结论

①2000—2021 年，国外地貌参数研究的文献发表量存在波动，但大致呈逐年上升趋势，表明受关注的程度逐渐提高，并且文献发表量同时期始终高于国内，而国内在2000—2010年间仅有3篇文献发表，从2011 年后发文量开始增加，但数量始终较少，大致相当于国外10 年前发表状况，证明国内地貌参数研究不仅起步晚于国外，而且地貌参数的研究关注程度也弱于国外。

②分析可知，将地貌参数结合多学科交叉融合后去研究构造运动—地形地貌—气候变化系统、根据独特地域特征及工作需求改进地貌参数的算法模型并提高模型精度、利用现有地球研究的地貌参数类比分析或提出新型地貌参数针对性分析月球及火星等星体地貌成因及发育机理都是未来国内外研究的主要前沿及发展趋势。

③国内外都十分重视地貌参数在地貌学中的综合应用，在研究内容上存在着共同点也存在着差异，国内相较于国外，研究起步较晚且研究内容稍显不足，但国内在进行地貌参数的研究时可以将国外较为成熟的成果作为基础，进行更进一步的纵向理论研究或者对研究程度不足的区域进行横向的实际应用研究。借由国内外研究状况的比较分析，笔者认为未来国内对地貌参数的研究存在着较大的努力和发展空间。