基于CiteSpace的我国古建筑火灾文献可视化分析

宋晓燕,李啸然,陈 昕,谢中朋

(1.华北科技学院 安全工程学院,北京 东燕郊 065201;2.首都经济贸易大学 管理工程学院,北京 100070; 3.北京物资学院 商学院,北京 101149)

0 引言

在我国有许多建筑历史悠久,具有深厚的文化底蕴与时代价值,通常称之为“古建筑”,属于不可移动文物。因此,古建筑也是国家保护的重点。火灾严重威胁古建筑的完整性,火灾事故会对古建筑造成不可预估的损害并且难以修复。因此,研究古建筑火灾危险性及预防措施等课题逐渐受到众多学者的关注。

现有文献大多数是对古建筑进行消防现状分析、火灾演化模拟和风险评估评价,很少有学者进行文献可视化分析。新涉猎古建筑火灾领域的学者不能很好地了解研究现状,无法聚焦研究重点。基于此,本文利用CiteSpace可视化分析软件,选取中国知网(CNKI)的701篇古建筑火灾文献,进行发文态势分析及主题分析,其中包括趋势分析、机构分析、作者分析、关键词共现分析和聚类分析等,为该领域研究学者提供参考[1,2]。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

选取中国知网(CNKI)为检索工具,将主题词限定为“古建筑”和“火灾”,共检索到1982年6月22日～2022年5月31日810篇文献。为保证研究结果准确权威,剔除会议、报纸和图书等形式的文献,保留学术期刊641篇,学位论文60篇,共计701篇且无重复的文献。

1.2 研究方法

利用CiteSpace可视化分析软件,导入中国知网(CNKI)文献数据,将时间划定为1982年6月～2022年5月,时间切片设定为1,针对701篇文献的发文时间、发文机构、发文作者进行发文态势分析,对于关键词进行共现和聚类分析,从而绘制知识图谱,可以更为直观地得出我国古建筑火灾的研究现状及研究进展[3]。

2 发文态势分析

2.1 趋势分析

根据发文量的时间分布,可以将我国古建筑火灾研究领域划为三个阶段：初步探索期共计39篇(1982年～2001年)、热点关注期共计334篇(2001年～2014年)、深入研究期共计328篇(2014年～2021年),如图1所示。2011年,《文物建筑消防设施设置规范》(DB11/791-2011)发布实施,从时间分布来看,2010年～2011年发文量涨幅较为明显,究其原因是由于规范的发布,该领域对于古建筑火灾的消防设施关注逐渐增强。该领域发文趋势大致成线性上升状态,古建筑火灾逐渐成为学者们青睐的研究重点,吸引更多学者深入研究。

图1 古建筑火灾研究领域文献产出量时间分布趋势

2.2 机构分析

利用CiteSpace软件绘制发文机构的知识图谱,可以发现以中国科学技术大学火灾科学重点实验室、同济大学上海防灾救灾研究所、中国矿业大学安全工程学院为核心的机构是中心性较强的前3位合作网络,合作关系紧密,联系性较强,如图2和表1所示,新涉猎该领域学者在研究中可以重点关注上述3个合作网络机构的最新论述及科研成果。

图2 古建筑火灾研究领域文献产出机构合作网络

表1 古建筑火灾研究领域文献产出机构中心性前10位

从发文机构的发文量分析,山西省消防总队(12篇)、中国科学技术大学(10篇)、中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室(10篇)、中国人民武装警察部队学院(6篇)、长安大学(5篇)等前10位机构共计发文67篇,占据总发文量的9.56%,见表2。这表明我国古建筑火灾研究机构较为分散,研究领域仍有很大空间,学者可以通过自身研究方向重点关注相关机构的研究内容。其中,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室发文数量较多,且最早发文时间为1998年,表明该领域的研究学者可以重点关注中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室的研究成果[4,5]。

表2 古建筑火灾研究领域文献产出机构发文量前10位

2.3 作者分析

通过对该领域作者的发文分析,发现发文量较高及发文时间较近的5位作者分别为尤飞(5篇,始发2007年)、覃文清(4篇,始发2007年)、刘顶立(3篇,始发2015年)、肖大威(3篇,始发1988年)、杨婉清(3篇,始发2021年)。尤飞学者研究重点为消防现状调研、火灾隐患排查、消防配置优化及燃烧特性研究。覃文清学者研究方向主要集中于烟气流动特性及防火保护研究。刘顶立学者主要关注古建筑火灾风险评估方法及评价模型的研究。肖大威学者研究方向为在历史观的视角下,探究古建筑形式与防火技术的关系。杨婉清学者研究关注点为高压细水雾灭火系统与古建筑消防设计的探讨。

根据作者分析来看,该领域作者发文量较少,研究仍处于探索期,研究空间较大,研究学者可以借鉴现有研究,参考发文量较多或是研究方向较为明确的作者文献,丰富并深入自我研究主题。

3 主题分析

3.1 共现分析

针对1982～2022年的文献进行关键词共现分析,出现频次前10位的关键词为：古建筑(293次)、消防安全(110次)、火灾(64次)、消防(54次)、火灾隐患(41次)、对策(38次)、防火(28次)、防火对策(24次)、古建筑群(18次)、保护(17次),见表3。通过对于关键词的频次及始发年份分析可以得到：

(1) 古建筑、消防安全、火灾隐患、防火这4个关键词出现时间较早,且至今频次较高,表明我国古建筑火灾研究重点是：以古建筑火灾消防安全的隐患排查治理及防护措施为主,倾向于系统化的管理性研究,多为查阅历史资料、现场实地考察等定性分析[6,7]。

(2) 根据共现分析,建议新涉猎古建筑火灾研究领域的学者可以将当今主流研究方向作为本人研究初级阶段的重点,并在不断探索中深入挖掘。

(3) 古建筑群、保护等关键词出现频次较低,但始发年份较近,表明相关学者已经涉猎以上两类研究主题,学者们可基于此继续开展创新研究。

表3 古建筑火灾研究领域关键词频次前10位

利用CiteSpace软件,将节点的类型设定为“Keywords”生成关键词合作网络图谱,如图4所示,得到聚类模块值Q为0.8818,聚类平均轮廓值S为0.9689,表明该关键词合作网络聚类结构显著,可信度较高[8]。

图4 古建筑火灾研究领域关键词共现网络

关键词的中心性越大,表明以该关键词为核心的连接越为紧密,关键词网络更为复杂。我国古建筑火灾研究领域的关键词中心性前10位的是火灾隐患(0.55)、措施(0.25)、古建筑(0.22)、对策(0.22)、建筑防火(0.20)、消防安全(0.19)、数值模拟(0.19)、木结构(0.17)、防火对策(0.16)、火灾(0.15),见表4。通过对关键词共现网络图加以分析,可以得到：

(1) 火灾隐患(0.55)是中心性最高的关键词,分析该类关键词所处的41篇文献可以发现：现有文献多为分析古建筑消防安全中的隐患,对现存的古建筑火灾原因进行分类,提出解决消防安全隐患的策略和降低古建筑火灾危险性的对策,进而保护现存的古建筑,减少火灾事故给古建筑本身和人员、环境、经济等带来的损失[9,10]。

(2) 2007年开始,关键词数值模拟(0.19)受到更多的关注,对于所处的15篇文献进行分析,可以得出：我国在古建筑火灾研究领域除了定性分析外,还有众多学者青睐于计算机模拟分析,利用Pyrosim软件,根据古建筑自身特点构建古建筑模型,例如徽派建筑的马头墙阻火特点,设置不同的着火点和工况,对于不同火灾热释放速率进行数值模拟,得出古建筑的典型建筑结构对于火灾烟气蔓延、释放速度、温度变化、有害气体浓度、能见度等影响[11]。

表4 古建筑火灾研究领域关键词中心性前10位

将CiteSpace的Burstness突变算法γ设定为0.5,Minimum duration设定为2,从而得到1982～2022年古建筑火灾领域的19个关键词的突现分布,该领域关键词的变化趋势以及新兴突现规律见表5[12,13]。防火安全(12年)、消防水源(8年)、保护(8年)、古建筑物(7年)、火灾特点(7年),这些关键词出现时间较早,持续时间比较长,是该领域众多学者研究较为广泛的部分。此外,将突现分布的19个关键词进行分析,从而得到我国古建筑火灾研究领域大致分为3个阶段：

(1) 初步探索定性研究期(1989～2005年)：主要研究消防安全、消防救援、保护措施等,从宏观层面,根据古建筑自身特性,实地考察后定性分析古建筑自身危险源、用水、用电、用火情况居多,从而提出对应的消防策略。

(2) 深入分析定量研究期(2006～2017年)：主要研究具体建筑的数值模拟和防火措施,2017年开始出现数值模拟,将定性分析研究转变为计算机模拟研究,数值模拟可以直观、准确地判断出火灾情况,加以定性分析结果更加可靠。

(3) 广度发展创新研究期(2018～2020年)：这一阶段多研究不同古建筑群的房屋结构、村落特征等,研究对象更为具体化、多样化,研究范围更加广泛[14]。此外,随着互联网和大数据的发展,在2020年关键词智慧消防也随之出现,用电安全监测系统、智能防火监控等构建智慧消防和智慧城市的研究成为我国古建筑火灾研究领域的热点问题[15]。

3.2 聚类分析

通过聚类分析,更进一步从不同角度得到我国古建筑火灾的研究重点问题。该领域前10类聚类词团如图5所示,每个类团中前10位关键词如表6所示,分别是防火(0号)、古代建筑(1号)、数值模拟(2号)、火灾隐患(3号)、消防(4号)、对策(5号)、消防安全(6号)、古建筑(7号)、消防规划(8号)、文化遗产(9号),10类类团的同质性均为0.9以上。

聚类分析可以得出重要主题及从属关键词,可以供学者多样组合,形成个人的最新研究方向及内容,通过关键词的聚类网络分析,可以得出：

图5 古建筑火灾研究领域关键词聚类网络

表6 古建筑火灾研究领域关键词聚类分析

(1) 选择山西省、丽江市的古建筑研究较多,学者可参考现有的地域性研究继续开展此地域的深入研究,也可将现有的地域性研究作为研究范式,探索新地域的古建筑火灾研究。

(2) 古建筑的特有结构是现阶段众多学者关注的重点问题,如：土木结构、木结构、榫卯节点等结构。古寺庙、寺庙建筑、拉卜楞寺、护国寺、三坊七巷、传统村落、仿古建筑、历史街区、世界遗产等研究对象是我国古建筑火灾领域的重点选题。

(3) 针对不同研究对象,根据古建筑自身的结构特性,辅助以地理区域特点,从火灾隐患、消防水源、消防设施、灭火器材、消防技术、消防宣传等方面进行古建筑现状分析,提出更加有效的消防安全管理措施,加强或改进现有的消防设备设施、火灾扑救对策、安全管理制度等,从而达到对古建筑进行修复保护的目的[16]。

4 结论

(1) 根据文献产出量的时间分布可得,该领域发文趋势大致呈现线性上升状态,古建筑火灾逐渐成为学者们研究重点,更多学者积极投入并深入探索。

(2) 该领域机构合作群以中国科学技术大学火灾科学重点实验室、同济大学上海防灾救灾研究所、中国矿业大学安全工程学院为核心,新涉猎学者可以重点关注上述机构合作网络的最新论述及科研成果。

(3) 聚类分析有助于学者确定研究重点及最新研究方向,该领域以古建筑火灾消防安全的隐患排查治理及防护措施为主要研究重点,更为倾向于系统化的管理性研究。此外,对古建筑火灾的数值模拟是当下的研究热点趋势,根据古建筑自身结构特性,建模分析得到古建筑典型结构对温度、有害气体浓度、能见度等指标的影响。

(4) 近些年,该领域研究对象更为具体多样,研究范围更加广泛,学者逐渐关注古建筑群、传统村落、土木结构等。随着互联网和大数据的发展,构建智慧消防和智慧城市也成为未来重要的研究方向。