基于CiteSpace的建筑业碳排放效率评估文献计量与知识图谱分析

章挺辉 段高娜 方聪盈 李晓娟

福建农林大学交通与土木工程学院

0 引言

从国际上来看，建筑业CO2的排放量约占世界总量的40%［1］。从我国的角度看，2020 年全国建筑业各个环节碳排放总量为50.8 亿tCO2，在全国碳排放中占比为50.9%［2］。随着国家“双碳”目标的提出，各省及各行业相应提出内部减排目标［3］。我国建筑行业的碳排放整体呈现出东高西低的阶梯状的分布格局，东部地区的碳排放一直处在全国碳排放平均水平之上，西部地区的碳排放变化趋势平缓，其碳排量在全国是最低的［4］，有东西部地区碳排放差异增大的趋势［5］。粤闽浙地块恰好处于东部发达地区，是全社会碳排放的重要组成部分。为了“双碳”目标得以实现，建筑业协同减排效率测算为降低建筑业碳排放提供了前提和保障。

现阶段，中国产业结构升级的相关文献众多，尤其是在建筑业中对碳排放影响［3］，有部分学者针对各个省份从全国范围内探究建筑业碳排放的时空分布特征，将减排贡献进行排序［6］，仅仅将各个省份独立开来分析，缺乏整体性。有些学者从我国东部、中部、西部区域对碳排放效率进行了分析［7］，范围比较粗放，没有考虑经济发展水平的差异性，更多的学者在效率测算上的研究主要还是针对个别省份（如河南省）的单独研究［8］。在此基础上，本文进行了对国内外相关文献的调研，并对这些研究成果进行了梳理。同时，本文也借鉴了相关研究的成果，以期能够发掘出建筑业未来的研究热点和发展方向，对碳排放效率测算的研究进一步深化与“双碳”目标实现具有重要意义。

1 研究方法与检索过程

CiteSpace 是用于科学文献识别的可视化分析软件，可用于梳理某学科领域的研究进展和当前的前沿研究及其对应的基础知识［9］。CiteSpace是目前被广泛运用的文献可视化工具之一,是由美国德雷赛尔大学陈超美研发团队基于java语言开发而成［10］,核心功能是针对某特定研究领域的科学文献进行量化、计算和分析［11］。本文利用CiteSpace 6.2.4R 开展科学文献分析，为保证样本的全面性和文献质量［12］，需要合理选择相关数据库［13］。针对建筑业碳排放效率测算领域的研究，在中文文献检索分析中选择中国知网（CNKI）学术期刊数据库为对象，英文文献检索选择Web of Science（WoS）核心集进行文献调研与分析，可以准确代表该领域相关研究热点和主要成果［14］。在选择主题词和关键词时，以“建筑业”（construction）、“碳排放”（carbon emissions）、“效率测算”（efficiency measurement）为主要主题词进行2次（建筑业＊碳排放+效率测算和碳排放＊效率测算+建筑业）文献检索和分析。

以Web of Science（WoS）核心合集数据库为检索库，所引用的三个子库为Science Citation Index Expand（自然科学，扩展版）、Social Sciences Citation Index（社会科学）和Art & Humanities Citation Index（人文艺术）。检索式为TS=((construction carbon emissions) AND (efficiency measurement)) OR TS= ((construction) AND(carbon emissions efficiency measurement))，检索时间段为1998-01-01 至2022-12-31，语种为English。经过筛选后，共得到文献687 篇。文献检索过程如图1所示。

图1 文献检索流程图

为了全面反映碳排放效率测算领域的发展现状，对检索结果依照相关度、文献引用量、所属期刊层级、发表时间进行层层筛选［14］，检索1998-2022年近25 年CNKI 中文核心期刊文献1 303 篇，WOS核心集文献687 篇。截取近20 年（2002-2022 年）内的文献做出年份-篇数分布图如图2 所示。图2表明，中文研究文献在2002-2019 年18 年的时间内呈现快速增长的趋势，2010-2019 年保持较平稳的高峰状态，随后逐渐回落。英文研究文献呈现螺旋式上升的趋势，直至2021 年达到顶峰，随后逐渐回落。对于检索到的英文文献，开展发文国家或地区分析、关键词共现网络分析、关键词聚类分析、关键词时区分布与突现分析［15］、发文机构分析和文献共被引分析。针对检索到的中文文献进行关键词共现网络分析和关键词时序分析，多方面综合立体地分析国内外在该领域的关注情况以及主要通过何种措施实现降碳减碳目标，从而归纳梳理碳排放效率测算在建筑业这一领域的研究进展。

图2 中英文文献各年发文量变化图(图片来源：作者自绘)

2 WoS英文文献调研分析

2.1 发文国家与地区分析

通过对发文国家或地区进行分析可以筛选出在建筑业碳排放效率测算领域处于全球领先地位的国家或地区。如表1 和图3 所示，美国、英国、土耳其等是最早（2002年）开展有关研究的国家，其中美国在该领域发文的中心度最高。我国在建筑业碳排放领域的研究相较于英美较晚（2003年），但频次位于国际领先地位。表明我国在碳排放研究方面积极发文，为国际社会不断提供中国智慧和中国方案，为全球减排工作发挥着不可替代的作用。

表1 主要发文国家或地区

图3 发文国家或地区的时间序列

从地理位置上来看，早期在该领域的研究主要集中在北美（美国）、西欧（英国、土耳其）、东亚（中国）的一些经济相对发达的国家和地区。近年来，愈来愈多的国家和地区加入该领域研究的行列，如北亚、东欧（俄罗斯）、大洋洲（斐济王国、澳大利亚）等世界上一些后来者开始对该领域开展相关研究。这些国家不断加入该领域的研究，说明全球更多国家有了降碳、低碳的意识，有利于加强国际建筑业碳排放效率研究的讨论与合作，对全球协同减排具有巨大的推动作用。

2.2 关键词分析

文献关键词通常能够简洁地总结和概括论文的主题思想，所以某领域关键词的相互关系和出现频率可以显现该领域的整体脉络结构和研究热点［16-17］。通过关键词共现网络分析，可以获得相关领域的核心关键词，以及各个关键词之间的互相关系［18］，分析结果如图4 和表2 所示。 除了检索的关键词（construction、carbon emissions、efficiency measurement）外，相关文献主要关键词集中于industry、impact、management、performance 等，反映了建筑业中的工业建筑是目前分析研究的热点问题。其中，针对建筑业管理制度研究方面，主要聚焦于constructing management、labor and personnel issues、critical success factors、project management 等关键词。在内容方面的研究，主要集中于model、design、behavior、barriers、technology、health、accidents 等。由上述分析结果可知，对于建筑业碳排放效率的工作可以从工业建筑方面着手，通过降低工业建筑的碳排放带动整个社会碳排放总量的整体下降，为降碳减碳工作提供了指引方向。

表2 主要关键词频次与中心度

图4 WoS 关键词共现图谱（图片来源：作者自绘）

对关键词突现分析，其结果如图5 所示。结果表明，该领域在2006 年左右着重研究construction companies 和hong kong 等关键词，关注度持续了大约7 年的时间。在2017 年开始，研究方向转向construction safety 和construction projects 等关键词，其热度也持续了6年之久。目前，全球尚处于研究热点的关键词有construction projects、strategic management、construction site 和building information modeling 等。由此观之，目前许多学者更多地注重在施工前做好项目管理，从源头和施工的各个阶段共同降低碳的排放，为未来建筑业碳排放效率测算的发展方向提供有利的借鉴之处。

图5 关键词突现分析（图片来源：作者自绘）

2.3 发文机构分析

针对筛选的文献，利用CiteSpace 进行发文机构共现网络分析。根据分析结果，可以得知在该领域研究积极性高及进展快的主要机构，其结果如表3 所示。结果表明，从发文时间来看，Loughbor-ough University（拉夫堡大学，英国）最早（2002 年）发布该领域有关文献，但频次和中心度较低，Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学，中国）于次年（2003年）发布，频次居于全球之首，中心度也较高。从发文中心度来看，最高的是Virginia Polytechnic Institute & State University（弗吉尼亚理工学院和州立大学，美国），但其频次较低且研究起步时间较晚（比首次发布晚了9 年）。近年来，Oregon State University（俄勒冈州立大学，美国）、University of North Carolina（北卡罗来纳大学，美国）、Tongji University（同济大学，中国）等大学机构也开始相关领域的研究。与日俱增的研究机构加速建筑业碳排放效率测算研究进展，涌现出更多有利于实现降碳目标的创新方案。

表3 WoS 文献发表机构共现表

对发文机构进行突现分析，分析结构如图6 所示。分析结果表明，Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院，美国）和City University of Hong Kong（香港城市大学，中国）这两所大学对该领域的研究热度持续时间最长，均有10年之久，其中Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院，美国）相较City University of Hong Kong（香港城市大学，中国）早了4 年开始研究，但突现度不如City University of Hong Kong（香港城市大学，中国）。目前，尚处于该领域研究的机构有Deakin University（迪肯大学，澳大利亚）、Huazhong University of Science & Technology（华中科技大学，中国）、Qatar University（卡塔尔大学，卡塔尔）。由此可以发现，中国的研究机构在该领域的研究不断处于向前的态势，可见中国研究者对该领域的重视。

图6 发文机构突现分析（图片来源：作者自绘）

2.4 研究趋势分析

共引文献是一种高度公认的科学现象，CiteSpace 在这个原理的基础之上将单独的施引文献上升为施引文献数据库的集合进行共被引网络的划分，从而形成若干共被引文献集合群，它们则是这个领域的知识基础［19］，通过对该基础的分解与剖析，便可知道该领域目前的研究趋势和进展，其结果如图7和表4所示。

表4 建筑业碳排放效率测算研究的高频作者及其文献表（前7篇）

图7 WoS 建筑业碳排放效率测算文献共被引分析（图片来源：作者自绘）

通过对被引频次最高的7 篇文献进行分析，可以得知，国外在该领域的研究主要集中于两方面：一个是施工安全和工人的安全行为，主要还是考虑人的因素；第二个是在建模（BIM）的过程中对影响因素的考虑。从发文共被引整体来看，没有引用频次和突现度特别突出的文献，说明对所发表文献的参考和使用不够，总体上对于该领域的关注度不足，当下在该领域的研究仍然处于有待进一步钻研和发展的阶段。

3 CNKI文献调研分析

3.1 关键词共现网络分析

对CNKI 学术期刊数据库所获取的1 303 篇中文文献开展关键词共现网络分析，其结果如图8 和表5 所示。从整体来看，形成了以建筑业为主导，多种因素共现共存的局面，文献主要围绕建筑业、影响因素、技术效率和农民工等关键词展开。在碳研究方面，主要围绕碳排放、低碳经济、能源效率等关键词开展。在降碳作用方面，主要围绕产业结构、第三产业、经济增长、拉动作用等关键词开展。由此可知，在中文文献中，建筑业的降碳与外文文献关注工业建筑有所不同，更多考虑的是隐性因素，如技术效率、影响因素、产业结构等关键词，从提升技术和产业结构的升级方面逐步实现减排目标。

表5 CNKI文献关键词共现网络表

3.2 CNKI关键词时序分析

针对检索的文献，从时序开展关键词突现分析，结果如图9 所示。其结果表明，关键词“影响因素”具有最长的研究热度，共持续了8 年左右的时间，其次“投入产出”也持续了7 年左右，其中低碳经济、技术效率、建筑企业等关键词的突现度较高。从目前来看，接下来的年份会以创新效率、投资效率等关键词作为主要的研究热点。从该结果来看，创新、投资效率是大多数学者目前所关注的热点问题，以技术创新带动机械设备、材料的更新换代，从而出现更多有利于降碳减碳的材料设施。

图9 CNKI关键词突现结果（图片来源：作者自绘）

4 中英文文献综合分析

该领域中英文文献数量表明，中文期刊发表数量自2002 年起到2016 年都保持着上升的趋势，2016 年后逐渐下降。外文期刊发表量呈现出明显的波动上升，直至2021 年后有所消退。在获取的687 篇WoS 核心集文献中，有211 篇文献的第一作者或通讯作者为我国研究人员，可见在这一领域研究学者中我国占有重要地位。

总体上，国际对建筑业碳排放效率测算的关注度逐渐提高，尤其是那些工业建筑发达而碳排放方式处理不当的国家的加入，使得整个建筑业碳排放具有较好的研究前景与展望。

对于外文文献和中文文献的主要研究内容对比方面，中文文献主要围绕建筑业（房地产业、建筑企业）、建筑业碳排放实现途径（技术效率、低碳经济、能源效率）、建筑业减碳作用发挥（产业结构、服务业、数字经济、拉动作用）等开展，而外文文献则主要围绕建筑业碳排放管理制度（建筑管理、项目管理、重要成功因素）、实现方式（模型、设计、创新）、碳排放管理目的（框架、系统、健康）等相关领域。可见国内的研究方向主要是针对建筑业本身碳排放的管理与运营，而外文研究成果则主要关注于通过对人的管理实现有效的减碳目标。针对近年来国内外的新兴关键词，中文文献多聚焦于对建筑业自身，着重关注建筑业创新，减少碳排放。外文文献则更加聚焦于整个建设过程中人的作用，比如项目的管理、建筑的管理，通过人的调控作用来减少碳的排放。

5 结论与展望

针对建筑业碳排放效率测算，采用CiteSpace软件开展基于CNKI和WoS文献数据库的知识网络图谱与文献计量分析，对2002—2022 年内的1 990篇文献开展关键词TimeLine、共现和聚类分析，分析建筑业碳排放效率测算的研究进展、热点问题以及未来的发展方向。

从中文文献发布时间序列来看，大致可以分为前期青年阶段（2002—2010 年）、中期壮年阶段（2010—2019 年）、后期老年阶段（2019 年至今）三个阶段。前期文献发布量不断上升，但没有明确的体系，数量充足但质量缺乏。中期主要注重质的提升，发文数量平稳，且中心度高。后期受疫情等因素影响重大，研究进程停滞。从英文文献发布时间序列来看，可以将其分为快速发展期（2002—2021年）、停滞期（2021年至今）两个阶段。

依据国内外文献内容，可以得出该领域的研究热点为construction industry、industry、management、performance、model、建筑业、影响因素、产业结构、技术效率、碳排放、低碳经济。

结果表明，发文国家或地区最早以及研究最深入的仍然是欧美发达国家（美国、英国、土耳其等），而近些年来，中国从发文的质和量上来说都有明显的提升。在关键词（construction industry、management 等）出现频率方面并结合实际情况，发达国家的工业化开始早、进程时间长，更加注重于通过人为控制工业建筑的碳排放去实现社会减碳目标。就发文机构来说，欧美发达国家的开始时间早、研究机构（多为高校机构）多，因此，在这一方面的理论相对成熟。

鉴于此，对未来提出几点愿景：

1）加强国内外在建筑业碳排放效率测算领域的合作，加大技术、资金投入，紧跟时代发展要求，促进该领域研究内容体系化，加强该领域研究多学科交叉引用，不断考虑并结合多种因素对降碳、减碳的影响，不断提出更好满足社会降碳、减碳目标的方式与模型。

2）加快产业结构、能源结构转型，在城市化过程中注重多程序多方面减碳、降碳，加大对新型低碳材料的科技投入，持续研发低碳无污染建筑材料。

在未来的研究中，应当注意吸收外文文献中的优势，将通过管理和建筑本身相结合，形成多关键词相互交叉、多学科相互学习，还应该结合实际情况，根据近年来国内外的热点关键词和新兴关键词交叉研究，在效率测算方法上加强研究与试验，为实现“碳平衡”“碳中和”打下坚实基础。

本文开展来自CNKI 和WoS 的文献计量研究，归纳了相关领域的进展，对该领域潜在的新兴关键词进行挖掘，为未来的研究方向提供了参考。