基于知识图谱的工程施工风险可视化分析

摘 要：该研究旨在全面解析国内外工程施工风险评价领域的研究发展态势。通过分析中国知网（CNKI）2003—2023年间的高水平文献，结合文献计量和可视化技术，研究发现近年来国内学者在该领域发表大量文章，但研究内容和进展有所局限，且学者与机构间的交流合作相对匮乏。通过关键词聚类图谱，识别出三大研究热点：风险识别（含方法和归类）、风险评价方法（含改进、组合和新方法探索）以及风险评价应用（主要关注基础设施领域）。这些发现有助于深入理解该领域的研究现状和未来发展趋势。

关键词：风险评价;工程施工;Cite Space;可视化分析;知识图谱

中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）30-0100-04

Abstract： This research aims to comprehensively analyze the research and development trend in the field of engineering construction risk assessment at home and abroad. By analyzing the high-level literature of China National Knowledge Infrastructure （CNKI） from 2003 to 2023， using bibliometrics and visualization technology， the research found that domestic scholars have published a large number of articles in this field in recent years， but the research content and progress are limited， and exchanges and cooperation between scholars and institutions are relatively scarce. Through the keyword cluster map， three major research hotspots were identified： risk identification （including methods and classification）， risk evaluation methods （including improvements， combinations and exploration of new methods）， and risk evaluation applications （mainly focusing on the infrastructure field）. These findings help us to deeply understand the current research status and future development trends in this field.

Keywords： risk assessment; engineering construction; CiteSpace; visual analysis; knowledge map

近年来，随着我国经济的快速发展，许多新技术和创新方法不断涌现，全社会对建筑工程专业知识也越来越重视。由于工程施工风险难以量化，诸多专家学者深入探究工程施工风险，旨在有效管理实际工程建设过程中的安全风险，从而降低施工事故发生的可能性，减少相关损失。如张振中[1]鉴于传统层次分析法在深基坑风险评估中的局限，优化了20d5c688d0bf47a17734e791447dd5ad其关键步骤——判断矩阵的构造，并创新性地结合了熵权赋值，从而提出了全新的深基坑风险评估方法;Rafie等[2]在研究中，将失效模式与影响分析法（FMEA）和模糊推理系统（FIS）进行结合，以此来预测地下挖掘施工期间路面下沉的风险;李英攀等[3]提出了建筑装配式工程安全性能云模型评估方法，以更客观、准确地评价建筑装配式工程的安全水平。通过文献查阅分析，虽然工程施工风险评价领域已经吸引了国内外众多学者的关注与研究，但现有的研究尚未对该领域进行系统、全面的梳理与总结。同时，对于该领域的研究热点及演进趋势也缺乏深入、系统的分析。

目前，国内综述主要聚焦于对特定文献集合的定性探讨，这种方式在某种程度上限制了对特定研究领域的全面与深入洞察。相较之下，科学知识图谱[4]作为一种创新的工具，以图像化的方式揭示知识领域的演进脉络与结构联系。它通过揭示知识单元或群体间的隐性网络、结构互动、交叉与演变关系，提供了一个全新的视角来审视和分析某一学科领域的知识发展轨迹。因此，知识图谱在多个领域中得到了广泛的应用，并且其相关技术也日趋成熟。例如，一些研究者利用知识图谱对煤矿安全生产、交通行车安全等领域的研究进展进行了可视化呈现，从而有效地揭示了这些领域的研究热点与前沿动态。

基于前述的探讨，本文将借助CiteSpace[5]这一知识图谱分析工具，并融合文献计量学的手段，深入剖析工程建设安全领域的研究热点与未来趋势。以中国知网（CNKI）收录的2003—2023年间的高质量文献为基础数据，通过高级检索、筛选与深入研读，筛选出关于“工程建设风险评估”的文献作为研究样本。随后，运用文献计量学的方法，对国内外研究文献的发表概况、机构布局、作者合作及关键词等核心要素进行深入分析，生成直观的知识图谱。通过这些图谱，本研究将揭示近20年来工程建设风险评估领域的研究热点与演变趋势，总结该领域的研究进展，并最终形成一份系统、科学且全面的研究文献分析报告，以供广大研究者参考。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

为确保分析数据的精准与全面，本研究针对“工程建设风险评估”这一主题，进行了高水平的期刊文献检索工作。所选用的数据均来源于中国知网（CNKI）数据库。初步检索结果显示，2003—2023年间，与这一主题相关的文献共有1 986条。为进一步提升研究文献的科学性，在研究中从SCI、北大核心和CSSCI等高质量期刊中精选了211条文献作为分析样本。具体检索和选取条件见表1。

1.2 研究方法

文献计量学方法可以描述、评估和预测特定领域科技研究的现状和趋势。而知识图谱作为一种先进的可视化技术，能够直观展现科学知识的内在结构关系，并具备出色的知识导航功能。在诸多知识图谱工具中，如Ucinet、VOSviewer和SPSS等，各有其特色。然而，经过深入比较可以看出，美国德雷塞尔大学的陈超美教授所开发的CiteSpace软件具有显著优势。该软件不仅操作界面简洁明了，易于上手，而且可视化效果出色，能够清晰地展示知识结构和演变趋势。此外，CiteSpace还具备全面的文献分析功能，为研究者提供了强大的支持。因此，本研究最终选择使用CiteSpace软件进行知识图谱的可视化研究与分析。

2 工程施工风险评价研究可视化分析

2.1 研究论文产出分析

图1显示了不同年份工程建设风险评估领域的论文产出情况，可以直观地看出研究发展的趋势。

根据图1，可将发展趋势分为2个阶段：①初始增长阶段（2003—2011年），该阶段国内发表论文的数量并不多，虽然逐年呈上升趋势，但每年发表论文的数量不超过3篇，部分原因是这一时期工程建设处于起步推广阶段，研究成果相对较少;②快速发展变化阶段（2012—2023年），从2012年开始，国内发表论文的数量迅速突破，随后每年平均发表论文的数量保持在17篇左右，呈稳定发展态势。快速发展变化阶段（2012—2023年），从2012年开始，国内出版物数量迅速突破，之后国内出版物数量略有波动，年均出版物数量保持在17种左右，呈稳定发展态势。

2.2 文献研究作者和机构分析

通过设定1年的时间跨度，并以作者和机构为节点，借助CiteSpace软件，绘制出工程风险评估研究领域的作者和机构统计图，如图2所示。

在合作团队方面，工程建设风险评估研究中较大的合作团队有西安建筑科技大学土木工程学院、北京交通大学土木建筑工程学院、广西大学土木建筑工程学院、中南大学资源与安全学院和中南大学土木工程学院等，其合作主要集中于特定的研究小组内部，不同团队之间的合作联系并不显著。

对图2深入分析，可以得出以下结论：①研究机构与作者之间的关联相对稀疏，意味着学者与研究机构之间的合作与交流并不频繁。这可能是由于在工程风险评估研究领域，我国的学者更倾向于依托实际案例进行应用研究，因此彼此间的引用与深入合作相对较少。这种研究模式可能限制了知识在该领域的广泛传播与深入发展。②吴贤国、冯宗保、吴兵兵、刘家良、黄端和陈辉浩等几位作者在CNKI数据库中的发文频率较高，他们之间的关系密切。③高等院校是主要的研究机构，但它们倾向于独立开展研究，与其他研究机构的合作较少。

3 工程施工风险评价研究热点确定

3.1 关键词共现分析

关键词作为文献中研究主题的凝练表达，其高频出现往往映射出某一时期内的研究焦点。在进行可视化分析时，设定如下参数：以1年为时间片进行切片，节点类型选定为“Keyword”，并采用g-index（K=25）作为筛选阈值。如图3所示，构建出工程建设风险评估的关键词共现图谱。

在图3中，研究共观察到178个节点和388条连线，整个网络的密度为0.024 5，这揭示了工程风险评估领域关键词之间的关联程度及研究热点的分布情况。结果表明，“风险评价”“风险评估”“施工风险”“安全工程”“施工安全”“深基坑”这6个关键词在图谱中占据了核心地位。

3.2 关键词聚类分析

针对工程施工安全领域的科技文献，利用CiteSpace软件和LLR算法进行关键词聚类分析，科学地确定了该领域的研究热点。根据Q值，得到聚类结果为0.85（大于0.3），同时Mean Silhouette值为0.871 8（大于0.5），这2个指标均表明聚类结构是合理的，且聚类效果良好。因此，可认为此次研究热点分析是较科学且合理的。鉴于数据量较为庞大，涉及聚类关键词也较多，本研究从中选取排名前9位的关键词进行映射分析，具体结果如图4所示。

图4中总共形成了9个聚类标签：“#0风险评估”“#1风险评价”“#2安全工程”“#3施工风险”“#4地铁施工”“#5盾构隧道”“#6深基坑”“#7风险分析”“#8专家法”。各群组涵盖了众多紧密相关的关键词，其中群组标签的数值越小，意味着该群组所包含的关键词数量越多。

在此之中，“#4地铁施工”作为工程施工群组中关键词较为集中的一部分，这充分显示出在2003年至2023年间，地铁施工在施工风险研究领域中的热点地位。地铁施工的风险评估与管控成为众多学者和工程师关注的焦点。

4 工程施工风险评价研究热点分析

通过对关键词的共现现象以及聚类分析结果的深入研究，可以将地铁施工风险评估研究热点概括为以下三大类别，即工程施工风险评估的基础研究、工程施工风险评估方法的研究和工程施工风险评估的应用研究。

4.1 工程施工风险评价研究

从图3可以看出，在关键词共现分析中，深基坑开挖、地铁施工和盾构施工的重要性排在前十位，从图4可以看出，地铁施工是包含关键词数量最多的群组，可见地铁施工作为工程建设风险研究领域的重点对象，已经成为研究的主要内容。通过文献综述，从国家政策导向、城市发展需求和工程性质特点3个层面分析了地铁施工成为工程建设风险评估领域热点的原因。

4.1.1 国家政策导向

习近平总书记在2016年全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上强调：“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。”在“十三五”期间，我国把地球深部探测作为土地利用战略的重点，把城市地下基础设施开发建设作为国家重点发展战略。作为城市地下建设的重要组成部分，地铁施工安全受到人们的广泛关注。

4.1.2 城市发展需求

由于城市用地空间有限，为了最大限度地利用土地空间，同时保证交通顺畅，地铁成为解决城市用地矛盾的最佳选择。地铁交通已成为城市发展的关键因素，可以反映城市的发展水平。

4.1.3 工程性质特点

地下工程往往面临着工程规模大、施工条件复杂、技术复杂程度高和隐蔽性强等特点。在地下施工过程中，一旦发生事故，将直接威胁到施工人员和周围群众的人身安全，同时也会对社会造成重大影响。因此，为了预防地铁施工事故的发生，有效降低事故风险和事故发生后的损失，全面了解地铁施工事故风险并对其进行评估尤为必要。

4.2 工程施工风险评价方法研究

通过图4的展示，可以清晰地看到“专家法”在可视化分析中形成了一个独立的聚类标签，凸显了其在工程施工风险评估中的独特地位。合理选择和应用评估方法，能够更加有效地对工程施工进行风险评估，进而提升风险管理的水平，降低项目成本，为工程建设的顺利进行提供有力保障。

地铁施工，作为工程施工风险评估领域的核心议题，吸引了众多学者对其安全事故进行深入研究和总结。赵萌萌等[6]通过事故树分析法，对地铁施工中的水侵事故进行了详尽剖析，成功识别了导致水侵事故的关键要素。陈吉辉[7]则运用层次分析法，对地下车站爆破安全影响因素进行了有序排列。

因此，如何克服主观评估的局限性，以更客观、全面的视角分析地铁施工安全相关的事故，并对不同类型事故的风险进行量化排序，仍然是一个亟待解决的挑战。未来研究应致力于探索更加客观、科学的风险评估方法，以提升地铁施工安全管理水平，确保工程建设的顺利进行。

4.3 工程施工风险评价应用研究

通过仔细分析图4中的聚类节点，可以发现，针对深基坑、既有铁路、桥梁施工等基础设施项目的风险评估研究已经取得了显著成果。这些研究不仅揭示了项目中的潜在风险，还提出了相应的风险应对措施，为实际工程的安全施工提供了重要参考。

近年来，随着地下空间开发的不断推进，盾构隧道、海底隧道、地铁车站等地下建设项目也逐渐成为研究的热点。这些项目由于施工环境复杂、技术难度高，其风险评估研究显得尤为重要。通过不断深入研究这些地下建设项目的风险评估，有望为未来的地下工程建设提供更加全面、准确的风险评估方法和技术。

5 结束语

本研究借助CiteSpace软件，对2003—2023年间CNKI收录的工程施工风险评价文献进行了深入的计量可视化分析。在这一过程中，特别关注了该领域文献的发表时间、作者和机构分布，以及关键词的频次和聚类情况，以此构建知识图谱，深入剖析该领域的研究热点和趋势。

1）我国在工程建设风险评估研究方面已有一定进展，但因起步晚，成果集中度不足，研究机构间合作薄弱。为促进领域发展，应加强学术交流与合作，共同解决复杂问题，提升研究质量及影响力。

2）地铁施工风险评估是工程建设风险评估的重要研究热点，受国家政策、城市发展和工程特点推动。尽管尚无权威评估方法，但该领域已形成成熟的理论体系，显示了其重要性及研究人员对科学有效评估方法的探索努力。

3）在风险评估方法的选择上，定性研究与定量研究各有特点。未来，综合运用不同方法以实现风险评估更加合理与全面，将成为重要的研究方向。

参考文献：

[1] 张振中.基于改进AHP-熵值法的地铁车站深基坑施工风险评估[J].现代隧道技术，2022，59（S2）：13-21.

[2] RAFIE M， SAMIMI NAMIN F. Prediction of subsid-ence risk by FMEA using artifieial neural network and fuwzy inference system[J].International Journal of Mining Science and Technology，2015，25（4）：655-663.

[3] 李英攀，刘名强，王芳，等.装配式建筑项目安全绩效云模型评价方法[J].中国安全科学学报，2017，27（6）：115-120.

[4] 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（2）：242-253.

[5] 徐森，陈耀国.政府与社会资本合作项目风险分担研究综述——基于2009—2018年文献的Cite Space可视化分析[J].会计之友，2020（16）：67-74.

[6] 赵萌萌，常庆海.事故树法在地铁隧道透水事故分析中的应用[J].市政技术，2020，38（4）：178-179，207.

[7] 陈吉辉.基于AHP的爆破安全事故影响因素研究[J].内蒙古煤炭经济，2016（15）：11-13.

基金项目：中铁十二局集团华南工程有限公司科技项目（107-441223078）

第一作者简介：王鑫（1986-），男，硕士，高级工程师。研究方向为工程项目管理、智能建造。