基于知识图谱的古建筑防火研究热点与发展趋势分析

吴儒鸿,田 琼,2,3,郭 华,2,3*,周 基,2,3,韩佳妮,2,3

(1.湖南科技学院 土木与环境工程学院,湖南 永州 425199;2.不可移动文物健康监测及智慧利用湖南省工程研究中心,湖南 永州 425199;3.砖石质文物智慧化保护利用技术湖南省重点实验室,湖南 永州 425199)

古建筑是宝贵的文化遗产,蕴含着不可再生基因,历史信息极为丰富,为认识古代历史、艺术、科学以及政治、经济、生活提供重要的载体,如果遭受破坏,将会产生不可逆的巨大损失[1]。在国内,大部分古建筑分布在传统的村落,传统村落有民间文化“博物馆”之称,是中华民族优秀传统文化的重要载体[2]。然而,古建筑在保护和传承过程中面临着众多的挑战,其中之一便是防火安全问题。“防火”指在火灾发生之前进行的预防性消防活动[3],包括了防火的行政、组织和技术手段,是能及早察觉并控制灾害影响的有效措施[4]。近年来,全国各地发生多起古建筑火灾事故,对人类文明造成了无法弥补的损失,对人类的悠久历史造成了永久的遗憾[5],例如:2023年8月18日凌晨1时02分,贵州黎平县有“侗乡第一寨”之称的肇兴侗寨景区附近“梦幻肇兴”客栈发生一起火灾,事故造成9人不幸遇难、2人受伤[6];2023年7月10日上午10分左右贵州省雷山县西江千户苗寨景区突发火灾,农户木屋过火2栋,过火面积450平方米,事故造成6人受伤,当地2名村民在火灾中不幸遇难[7]。而传统村落、古建筑由于受到建筑材料、历史条件和技术手段等的限制,普遍存在耐火等级低、火灾荷载大、疏散通道不畅、防火间距不足、消防水源短缺等消防问题。大部分文献资料是基于古建筑进行消防现状分析、火灾演化进度模拟和风险评估评价,而对文献进行可视化分析较少[8]。因此,研究古建筑防火热点及发展趋势的重要性不言而喻。

近年来,随着科学技术的不断进步,古建筑防火体系已经有了一些研究成果。如王新钢等[9]的“古建筑防火与阻燃关键技术研究”,覃文清等[10]的“古建筑物清洁防火保护技术研究”,李玉虎等[11]的“古建筑木构件防火防腐腻子”,这些研究都推动了古建筑防火研究的发展,为古建筑防火研究做出了贡献。然而,古建筑防火体系的研究是一个复杂而庞大的领域,涉及到不同的学科和专业知识。目前,虽然有很多研究在这方面取得了显著的成果,但研究结果和发展动态的整合和梳理仍然具有一定的挑战性。

因此,本文借助CiteSpace软件的可视化分析方法,旨在对近年来古建筑防火体系研究的发展动态、主要研究方向和研究成果进行深入研究。通过对文献数据的系统分析与可视化展示,我们将揭示古建筑防火研究的热点和趋势,以期为进一步优化古建筑防火体系的设计和管理提供参考和借鉴。这将有助于保护古建筑的安全,推动古建筑文化遗产的传承与发展。

1 数据来源与分析方法

1.1 分析软件

CiteSpace 软件系统是由美国德雷塞尔大学信息科学与技术学院的华人学者陈超美博士开发的一款主要用于计量和分析科学文献数据的信息可视化软件,可以用来绘制科学和技术领域发展的知识图谱,直观地展现科学知识领域的信息全景识别某一科学领域中的关键文献、热点研究和前沿方向[12]。

1.2 数据来源

借助于中国知网(CNKI)数据源,以“古建筑防火”、“传统村落防火”等主题为检索词,共收集了316篇文献,通过人工筛选出合适的256篇相关研究文献,文献时间范围设定为 2000—2023年,将文献以Refworks文件格式导出,作为分析数据样本。然后,使用CiteSpace软件对文献数据进行处理和分析,包括关键词分析、作者合作相关性分析等。

1.3分析方法

文献计量学是一种将数学和统计学用于文献资料分析的学科,可以反映某领域的研究热点和趋势。在大数据背景下,文献计量学和学科融合趋势加强[13]。CiteSpace软件是一款引文分析可视化软件,基于所分析的学科领域已有文献,借助科学计量及数据可视化来呈现所研究领域科学知识的结构、来源、分布、热点等,并以此来分析并总结该学科领域研究情况[14-15]。

2 结果与分析

2.1 年度发文量

从发表时间角度出发,对256篇论文进行统计与分析。文献计量学理论指出,文献发表年份分布情况可以在一定程度上反映该领域的研究水平和发展程度[16]。年度发文量如图1所示,2000—2005年间每年的发文量较少,每年只有5篇左右,这表示我国对于古建筑防火体系的研究尚处于萌芽阶段;2006—2023年间,发文量有了一定的增加,但是每年发文量不超过30篇,这说明我国的古建筑防火体系研究还处在探索阶段。这一现状表明古建筑防火领域在学术界或科研机构中的关注度较低,得到的资源和支持相对有限。

图1 古建筑防火体系研究发文量时间分布

2.2 学科领域

古建筑防火体系的研究所涉及的学科分布较广泛,如图2所示。所收集的256篇论文中所占比例较大的有:建筑科学与工程(68.67%)、安全科学与灾害防治(12.00%)、公安(9.33%)、考古(2.33%)、中国政治与国际政治(1.33%)。其中,建筑科学与工程占比最多,其发文量占206篇,属于古建筑防火体系的重点研究方向;旅游、宗教、中国古代史等占比最少,只占0.33%,这些学科属于略有涉及,不在主要研究方向内。这表明古建筑防火体系研究的学科之间的联系并不紧密,只有建筑科学与工程和安全科学与灾害防治两个学科之间有着较为频繁的合作,其余的学科几乎没有合作。加快古建筑防火体系的研究应加强学科之间的合作,不同学科的专家可以共同探讨问题,分享各自的研究成果和经验,从而加深对问题的理解和解决方案的探索。学科研究可以打破学科之间的壁垒,促进学科之间的相互借鉴和交叉融合,从而推动研究的发展。

图2 古建筑防火体系研究论文的学科领域分布

2.3 作者及研究机构

经过对研究机构和作者分布情况的分析,我们能够更加清晰地了解到古建筑防火领域的学术活动以及组织结构。

由图3可知,山西省消防总队是发文量最多的机构,达到了9篇,故宫博物院其次,发文量达到8篇,说明他们在这个领域有较为深入的研究,有较大的影响力。其余的机构的发文量和他们有很大差距。各个机构应积极发文,更深入地研究古建筑防火领域。可以设立专门的研究机构或研究项目,专注于古建筑防火体系的研究。此外,可以加强学术交流和合作,促进不同机构之间的合作与共享,推动古建筑防火体系研究的发展。

图3 研究机构分布

图4是借助CiteSpace制作的作者合作关系图谱,图中共有262个节点,132条线,网络密度为0.0039,图中只展示了部分发文量较多的作者。

图4 研究作者合作发文关系图谱

从图4我们可以看出,各位作者更倾向于独立发表,整体较为松散,只有覃文清倾向于和他人合作,覃文清[17]研究方向主要集中于烟气流动特性及防火保护研究。而且,能看出近年来的发文量慢慢变多,说明古建筑防火领域在变得热门起来。合作团体和学术团体数量较少,说明古建筑防火领域的研究尚处于起步阶段,需要学者们同心协力,进一步加强跨专业跨领域的合作,推动该领域的创新与发展。

2.4 核心词

图5是根据256篇被选文献里用CiteSpace整理出来的关键词图谱,图中共有270个节点,636条线,网络密度为0.0175。基于CiteSpace的特定算法,当模块值(Q值)>0.3时,聚类结构显著,而当平均轮廓值(S值)>0.7就可以判断聚类令人信服[18]。关键词聚类图谱Q值为0.7588,S值为0.8984,说明聚类结构十分显著,结果可信。

图5 文献关键词图谱

从图6可以看出,“古建筑”、“传统村落”、“消防安全”、“火灾隐患”这几个词的出现频率最高,说明对古建筑防火的对策优先在于防患于未然,提前将火灾隐患扼杀在摇篮里。对关键词进行聚类处理,得到8个聚类,其中较为核心的有3个,分别为“#0古建筑”、“#1传统村落”、“#3火灾原因”。而“古建筑”和“传统村落”出现频率高的原因是大多数的传统村落的建筑属于古建筑。关键词中介中心性是根据节点在网络结构中的位置,进行系统运算得出,作为连接两个不同领域的枢纽值的大小,可以衡量一个关键词在整个可视化图谱网络结构中的重要性,其数值越大代表关键词影响力越强,通常认为关键中介中心性大于0.1为关键节点[19]。列出中心性大于0.1的关键节点,将其从大到小逆序排列,分别为古建筑(0.76)、传统村落(0.27)、消防安全(0.25)、防火安全(0.19)、古村落(0.15)、火灾隐患(0.11),这6个关键词已经成为近年来古建筑防火体系研究的核心内容,已经渗入到研究领域的方方面面。

图6 文献关键词聚类图谱

CiteSpace时间线谱图能够直观反映出不同时间研究领域的热点及其衍生关系,进而对未来的发展做出预测。基于收集的文献资料,以聚类标签作为竖轴,关键词的时间年份作为横轴,得到古建筑防火体系研究的关键词共现时间图谱。

关键词共现时间图谱显示了古建筑防火研究在不同时间范围内的分布特征。随着时间的推移,关键词的分布也不断发生改变[20]。图7中表示了“古建筑”一词从2000年开始就一直处于研究的热点;随着时间的推移,关键词也越来越多,说明研究领域在不断地扩大,包含的学科不断在增多,古建筑防火领域的研究前景十分光明。

图7 关键词共现时间图谱

2.5 突现词

CiteSpace爆发性检测(即突现词分析),可以分析古建筑防火领域的研究前沿、热点变化和发展趋势。关键词的突现表明一个潜在的话题正在或已经引起学者在某一时期的特殊关注,可以用来识别研究领域的新兴建设趋势,并反映某一研究领域在一定时期内受到学术界特别关注的关键词以及科学研究侧重点的时间变化[21]。古建筑防火的主要突现词图谱包括突现关键词、突现强度、起止时间等信息,图谱以古建筑防火突现词起始时间为依据进行排序。图8中加粗线段代表关键词突现的时间段,其两端位置所代表时间对应表格中起始年(Begin)和截止年(End)部分,可见实线代表除关键词突现时间段外的其余年份。

图8 突现词图谱

可以看出,国内对古建筑防火体系的研究内容相对广泛,各聚类关键词重合度较高,说明其所在领域合作联系紧密,且研究较为全面深入。火灾隐患和防火措施在2008—2015年内一直处于研究的热点,而近年来“消防”、“防火”、“传统村落”属于热门研究方向,成为当下研究热点的前沿领域,预计会是未来发展的主要方向。利用CiteSpace软件对关键词进行突显分析时,突显强度越大,代表关键词影响力越大[22]。“传统村落”这个词的突现强度最大,达到8.45,说明“传统村落”一词在短时间内被大量引用,属于研究前沿。

在国内古建筑防火研究中,不同方向的研究均存在一定程度的联系,但整体来说跨领域联系较弱,研究深入程度和全面程度均有待进一步提升。建筑防火、对策等作为较早出现的一批古建筑防火研究的关键词,随着时间的发展研究逐渐趋冷,在2008年之后其研究热门地位逐渐被火灾隐患和防火措施等取代。

3 结论及展望

二十多年来国内有关古建筑防火的相关研究发文量整体呈波动上升的趋势,虽然近两年的发文量有所下滑,但随着经济的发展以及人们对传统村落的关注,可以预测,接下来有关古建筑防火体系的文章数量会继续增长。相信在国家政策的带领下,古建筑防火研究会发展得越来越好。

整体来说,国内古建筑防火体系的研究领域文献依旧偏少,虽然已有较好程度的发展,受到更广泛的关注,但是相比其他研究对象而言,古建筑防火体系的研究仍然处于较为初步的阶段,仍有诸多领域等待研究人员的开发探索,古建筑防火的研究潜力巨大,前景广阔。本文呈现了国内二十多年来古建筑防火体系的研究主题和方法,分析研究现状与热点,并对研究的未来进行了美好的展望,以期为进一步研究选题和发展方向提供参考。

在未来,古建筑防火领域的研究将继续取得进一步的发展和突破。以下是一些可能的发展方向:

1)新型防火材料和技术的研究:随着科学技术的不断进步,将出现更多高效、环保的防火材料和技术。例如,纳米材料、防火智能涂料、防火纤维等新型材料的研发将有效地提高古建筑的火灾抵抗能力。

2)智能化防火系统的发展:随着物联网、人工智能等技术的不断发展,未来古建筑防火领域可能涌现出更多智能化的防火系统。这些系统能够实时监测古建筑的火灾风险,自动识别火灾并做出反应,提供更加智能、精准的火灾预警和应急响应。

3)火灾模拟和虚拟现实技术的应用:火灾模拟和虚拟现实技术可以帮助研究人员更加真实地模拟古建筑火灾的情况,并进行火灾安全性评估。未来,这些技术的应用将更加广泛,为古建筑防火的设计和决策提供更准确、全面的参考。

4)数据驱动的火灾风险评估和管理:随着大数据时代的到来,研究人员可以通过收集和分析大量的火灾数据,从中挖掘出火灾风险的规律和特点,制定更加科学、个性化的火灾防护策略。数据驱动的火灾风险评估和管理将成为未来的重要方向。

5)跨学科合作和知识共享:古建筑防火领域的研究需要跨学科的合作和知识共享。以跨学科合作为基础,不断探索新的研究方法,拓展对象范围,促进多学科协调、可持续发展。未来将加强建筑学、工程学、材料学、火灾科学等领域之间的合作,促进知识交流和技术创新。同时,与古建筑保护、文化遗产领域的合作也将更加密切,以平衡防火与文化保护的关系。

总体而言,未来古建筑防火领域将更加注重创新技术和综合应用,以提高古建筑的火灾安全性和防护能力。在保护古建筑文化遗产的同时,研究人员将不断探索新的方法和策略,为古建筑的长期保存和传承做出贡献。