基于CiteSpace知识图谱的国内生态网络构建研究进展

杨巧琦 刘玲 林灼镕 吴小刚

快速城市化的背景下，城市生境斑块日益丧失与破碎化，城市生物多样性面临着巨大的威胁，生态网络构建被认为是保护物种栖息地、促进动植物迁徙以实现生物多样性保护的重要方法。为了进一步研究我国国内生态网络构建研究进展，以CNKI数据库为基础数据，运用CiteSpace软件对我国生态网络构建研究进行知识图谱可视化分析并得出结论：我国生态网络构建主要经历了萌芽期（2000—2006）、快速发展期（2007—2015）、稳定发展期（2015—2022）；研究团队主要呈现小集中、大分散的状态，各个机构之间联系关系不强；学科交叉较缺乏；生态网络构建领域研究热点主要有“生态网络”“生态廊道”“景观格局”“绿地系统”等；在构建方法上MSPA模型与MCR模型的运用成为主流；研究对象逐渐由单一的生态系统向市域、省域、国土尺度展开。最后对我国生态网络构建未来作出展望。

CiteSpace； 生态网络构建； 研究进展

TP393.094 A

［定稿日期］2022-04-15

［作者简介］杨巧琦（1996—），女，在读硕士，研究方向为园林景观设计。

生物多样性为人类提供生存和发展的物质基础，对于全球生态平衡与可持续发展有着重要的意义。但随着全球经济的发展，導致了环境污染、栖息地丧失与破碎化等一系列问题。使地球上生物多样性不断减少，大量物种面临严重威胁［1］。党的十八大以来，以习近平总书记为核心的党中央大力推进生态文明建设，创立了习近平生态文明思想，美丽中国建设迈出重大步伐［2］。确立了建设生态文明是中华民族永续发展千年大计、根本大计的历史高度。

“生态网络”是在欧洲常用的概念，最早出现在生物保护领域［3］，是对生态系统中物质、能量流动进行模拟的结构模型。生态网络构建是保证生态过程、维护生态完整、提高生态系统服务功能的有效途径。有助于提高生态系统质量和稳定性，维护生态安全和生物多样性。是生态文明建设的重要组成部分。本文利用文献计量学软件CiteSpace对我国生态网络构建的研究现状进行分析、梳理和总结，梳理该领域的发展背景、研究热点和趋势，分析不足和展望，以期为今后的生态网络构建提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

CiteSpace软件由德雷塞尔大学信息科学与技术学院陈超美博士开发。它是在科学计量学和数据可视化的背景下发展起来的引文可视化分析软件。运用可视化的方式展现了科学知识的结构、规律和分布。因此，这种通过软件分析得到的可视化图形也被称为“科学知识图谱”。目前，它已成为最流行的文献计量工具。

本文运用CiteSpace知识图谱软件和文献计量学分析，对生态网络构建相关文献进行可视化分析，描绘生态网络构建研究发文量、作者、发文机构及其关键词分析等知识图谱，旨在总结概括其研究路径、研究热点及前沿。以期对生态网络构建研究提供相关科学参考。

1.2 数据来源

为了保证数据源的有效性和权威性，本文选择了国内文献数量最多、文献检索覆盖面最广的中国知网（CNKI）数据库，以“生态网络建设”为主题词进行检索，共检索到319条结果，经筛选得312篇有效数据文献。将其以“Refworks”格式导入CiteSpace进行文献可视化分析。

2 国内生态网络构建研究文献特征分析

2.1 发文量分析

2000—2015年中国学术界在生态网络构建领域的相关发文量逐年增长但数量较少，为初始发展阶段。2016—2022年对生态网络构建领域的关注度大幅度高涨，进入快速发展阶段，其一定程度得益于大数据、GI技术等先进计算机科学技术的应用，使得数据获得更为便捷，提高了生态网络构建研究效率（图1）。

2.2 作者与研究机构分析

运用CiteSpace对作者与研究机构进行分析可以得知该领域的核心作者、研究机构以及相互之间合作强度、互引关系等［4］。图谱（图2）中节点数量为291个，连线数量278条，网络密度为0.006 6，密度较小，表明了各个机构之间联系强度不高，从合作网络可以看出研究团队处于小集中大分散的状态。该领域发文量5次以上的有伊海伟、孔繁花。为该领域的核心作者。研究机构主要有南京大学、南京林业大学、中国科学院、上海市园林规划设计院、北京林业大学等，其研究团队之间联系强度不高。

2.3 研究文献关键词分析

关键词是一篇论文的主题的高度概括与凝练，因而对其文献关键词进行分析，可以得到该领域的研究前沿、热点，展现其发展历程与脉络。本文运用CiteSpace软件对其文献进行关键词分析，时间跨度设置为1992—2022年，单个时间分区长度设置为一年，绘制其关键词知识图谱。

运用CiteSpace软件对关键词进行K聚类形式提取，最终生成10个关键词聚类（图3）。其中，聚类的模块值（Modularity）在0到1之间。值越大，聚类的内部结构就越紧密。当值不小于0.3时，聚类结构被认为是显著的。图中Q=0.6666＞0.3，说明图中聚类结构相对显著［5］。

2.3.1 研究热点与趋势

2.3.1.1 生态网络

生态网络是各类生态斑块在一定范围内与潜在生态廊道交互连通的空间网络布局模式［6］。它在有效提高物种多样性，维护区域生态安全格局的稳定和可持续发展方面发挥着重要作用［7］。生态网络的构建有利于区域生态效率的发展，指导绿地发展战略和可持续发展模式，促进城市生态空间关系的协调发展。推进城镇化与生态发展进程的融合，以达到整体生态改善的效果。

2.3.1.2 生态廊道

生态廊道是连接破碎化生境的通道，使其达到适宜生物生活、移动或扩散的目的，是维持生态斑块之间生态流、生态过程和生态功能联系的载体［8］，是改善区域生态功能、提高生物多样性的有效途径，是生态网络构建中的重要一环。

2.3.1.3 风景园林

2000年，美国风景园林师协会（ASLA，2000）开始成文关注生物多样性保护的规划设计［9］，认为“土地利用原则和野生动植物生境保护原则应与孕育生命的景观的强化、保护和管理进一步有机结合起来”［10］。风景园林学科提供了连接自然和人文过程的综合视角，可以有效地将受损生态系统的恢复与经济恢复、当地文化的传承和发展结合起来，是一个更全面的生态恢复行动领域。

2.3.1.4 景观格局

20世纪50年代，就有研究者对景观格局进行描述性分析。1981年，Forman等［11］指出景观是由不同生态系统构成的具有空间异质性的地理空间单元。1995年，Forman［12］提出“斑块─廊道—基质”的景观构成模式，为景观生态学的研究奠基。国内学者主要研究景观格局尺度效益、景观指数、景观格局动态变化等方面。结合景观格局识别与演变进而进行生态网络构建成为一大研究热点［13］。

2.3.1.5 绿地系统

绿地系统规划是在遵循人与自然和谐共处的基本规律的前提下，对一定范围内的各类自然绿地单元进行综合规划。通过对研究地绿地系统现状的梳理和分析，结合当地经济、生态资源与历史文化，进行科学合理的规划布局，实现绿地系统在生态保护、休闲娱乐、防灾减灾等方面的功能［14］。生态网络构建对绿地系统规划提出可操作性的规划管控与建设指引，成为了绿地系统进行科学规划的有效手段。

2.4 研究方法

生态网络构建的方法在不断探索与创新，合理地选择生态源地对生态网络构建具有重要意义，在现阶段的研究中，一些学者在选择生态源地时［15-17］，直接将生态环境较好的自然保护区、森林公园、湿地公园等识别出来选用。然而，直接选取生态源地受主观影响较大，斑块之间的连通与重要的小型斑块都有可能被忽视。还有一些学者基于生态敏感性、景观连通性和生态服务功能等方面，结合InVEST模型和RUSLE模型进行生态源地的选择［18-21］。

近年来，越来越多的学者采用形态空间格局分析（MSPA）来识别生态源地。MSPA是一种图像处理方法。运用网络开运算、闭运算、腐蚀、膨胀等原理来识别、度量和分割相应的格栅图像數据，从而进行整体空间格局的调整，有效确定景观结构与类型［22］。以更为准确地进行生态源地的选择。

最小累积阻力模型（MCR模型），是近年来构建生态网络的重要方法，通过累积阻力大小、计算阻力值来确定生态源斑块的空间连通性［23］。由于其具有较好的兼容性和适应性，已被许多学者应用于生态网络规划中并逐渐成为主流。

2.5 研究趋势分析

运用CiteSpace软件对关键词进行突变检测（Detect bursts）。关键字突变指的是一个变量的值在短时间内发生的一个或多次较大的变化。关键词突变在一定程度上反映了该领域的前沿和发展趋势［24］。

从图4中可以得出，突变时间较早的词有“规划廊道”“生态廊道”“生态源地”等，说明早期受关注主要是这些概念的引进与提出，2010—2016等突变词有“网络分析”“绿地系统”“重力模型”等，表明生态网络构建逐渐开始大量的实证研究并开始构建方法的探索。突变时间较近的词有“景观格局”“景观阻力”“MSPA”等，说明近年来受关注的主题主要有景观格局的优化及生态网络构建方法的探索与尝试。

2.6 研究时序分析

CiteSpace时区图能够在时间维度上进一步展示其领域的发展与演进，在图5中可以看出，生态网路构建经历了萌芽时期、快速发展时期与稳定发展时期。萌芽阶段（2000—2007年）包括生态网络、生态源地等概念的引入与正式被提出，为该领域的奠定了坚实的理论基础。

快速发展期（2007—2015年），这一时期，该领域关键词增量幅度较大，理论得到积累，生态网络构建在城市绿地开始了探索与实践，景观格局、网络分析、重力模型等逐渐开始了大量的实证研究。

稳定发展期（2015—2022年），该阶段关键词持续增加并趋于稳定，生态网路构建逐渐向多尺度进行探索。也进一步开始了该领域的体系构建。研究方法开始愈加先进化。

3 研究展望

尽管目前生态网络构建研究成果丰富，但是还存在许多方面有待发掘与探究，未来该领域还应该重点关注：

（1）研究尺度方面。虽然已经开始了向多尺度发展，但就目前为止的研究中生态网络构建尺度主要集中在省域、市域，对于中小尺度以及国土尺度甚至全球尺度研究较少，主要呈现“重两头，轻中间”的现象。

（2）学科交叉不足。生态网络构建研究涉及到多学科交叉，包括生态学、地理学、社会学、社会学、人文学等等，但就目前的研究团队而言，各个团队联系不强，各个研究团队较为独立，学科之间交叉性不强，呈现较强的独立性，不利于该领域的进一步发展，未来该领域需加强学科之间的交融，以探索新的研究方向与热点。

（3）理论与实践还存在较大差距。相较于国外生态网络研究，我国相关研究起步较晚，许多地区生态网络构建正处于探索与理论阶段，理论与实践还存在较大差距，需要我国生态文明建设的徐徐展开，及相关从业人员的共同努力。

参考文献

［1］ 陈灵芝，马克平.生物多样性科学：原理与实践［M］.上海：上海科学技术出版社， 2001.

［2］ 孙金龙.深入学习贯彻习近平生态文明思想 加快构建人与自然和谐共生的现代化［EB＼＼OL］. ［2022.4.1］.http：//www.gov.cn/xinwen/2022-01/28/content_5670933.htm

［3］ 罗布·H·G·容曼，（英）格洛里亚·蓬杰蒂.生态网络与绿道：概念·设计与实施［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［4］ 胡泽文，孙建军，武夷山.国内知识图谱应用研究综述［J］.图书情报工作，2013，57（3）：131-137+84.

［5］ 陈悦，陈超美，刘则渊，等.CiteSpace知识图谱的方法论功能［J］.科学学研究，2015，33（2）：242-253.

［6］ 谢婧. 哈尔滨市区域生态网络构建与优化研究［D］.哈尔滨：东北林业大学，2021.

［7］ 滕明君.快速城市化地区生态安全格局构建研究［D］.武汉：华中农业大学，2015.

［8］ 李卫锋，王仰麟，彭建，等.深圳市景观格局演变及其驱动因素分析［J］.应用生态学报，2004（8）：1403-1410.

［9］ 王云才，王敏.美国生物多样性规划设计经验与启示［J］.中国园林，2011，27（2）：35-38.

［10］ Mathey J， Rink D. Urban Biodiversity and Design［M］. 2010.

［11］ Forman R，Michel G. Patches and Structural Components for A Landscape Ecology［J］.BioScience，1981（10）： 733-740.

［12］ Forman R.Land mosaics ： the ecology of landscapes and regions［M］.Cambridge UniversityPress，1995.

［13］ 刘兴坡，李璟，周亦昀，等.上海城市景观生态格局演变与生态网络结构优化分析［J］.长江流域资源与环境，2019，28（10）：2340-2352.

［14］ 丁文梅. 生态涵养发展背景下的万州绿地系统规划研究［D］.绵阳：西南科技大学，2016.

［15］ 尹海伟，孔繁花，祈毅，等.湖南省城市群生态网络構建与优化［J］.生态学报，2011，31（10）：2863-2874.

［16］ 古璠. 福建省自然保护区生态网络构建研究［D］.福州：福建师范大学，2017.

［17］ 汉瑞英，赵志平，肖能文.生物多样性保护优先区生态网络构建与优化——以太行山片区为例［J］.西北林学院学报，2021，36（2）：61-67.

［18］ 郑群明，申明智，钟林生.普达措国家公园生态安全格局构建［J］.生态学报，2021，41（3）：874-885.

［19］ 陈瑶瑶，罗志军，齐松，等.基于生态敏感性与生态网络的南昌市生态安全格局构建［J］.水土保持研究，2021，28（4）：342-349.

［20］ 陈静，左翔，彭建松，等.基于MSPA与景观连通性分析的城市生态网络构建——以保山市隆阳区为例［J］.西部林业科学，2020，49（4）：118-123+141.

［21］ 李倩，吴雅华，李佳芯，等.基于生态系统服务供需关系的福州绿地生态网络构建分区［J］.西北林学院学报，2022，37（2）：238-247.

［22］ 邢龙飞. 基于GIS的露天矿区景观生态网络格局研究［D］.徐州：中国矿业大学，2019.

［23］ 尚琴. 景观生态规划中GIS技术的应用［D］.西安：西安建筑科技大学，2014.

［24］ 王梦婷.基于突变检测的主题突变分析研究［J］.情报科学，2016，34（12）：36-39.