周芹芳，申 曦，劉雄宇

(云南省地圖院，云南 昆明 650034)

0 引言

地理信息系統(tǒng)(下文簡稱GIS)的發(fā)展具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，這些交叉的學(xué)科包括地理學(xué)、地圖學(xué)、攝影測量學(xué)、遙感技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)，以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。[1]同時(shí)，GIS又是應(yīng)用性非常強(qiáng)的科學(xué)，隨著數(shù)字地區(qū)、數(shù)字城市、三維技術(shù)、智慧城市等理念和技術(shù)的發(fā)展，幾乎所有與地理區(qū)位有關(guān)的領(lǐng)域都需要利用地理信息數(shù)據(jù)。本文擬通過文獻(xiàn)計(jì)量的方法，對(duì)中國20余年來GIS研究所發(fā)表論文量、主要作者和機(jī)構(gòu)、研究內(nèi)容、學(xué)科分布、文獻(xiàn)影響力等問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從研究論文的角度對(duì)中國GIS研究作一個(gè)簡要回顧，以期對(duì)相關(guān)研究有所裨益。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文選擇中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)作為數(shù)據(jù)源，于2013年12月10日至14日，以“地理信息系統(tǒng)”、geographic information system、GIS、geographical information system、geo information system作為檢索詞，限定檢索項(xiàng)為“關(guān)鍵詞”、時(shí)間為1989年至2013年進(jìn)行檢索，得到檢索結(jié)果11 189篇。本文將下載其題錄信息并導(dǎo)入EXCEL表格，析出其題名、作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、來源、基金和被引頻次等字段，利用ArcGis對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。為了便于比較分析，本文還選擇了中國知網(wǎng)(CNKI)的數(shù)據(jù)作為對(duì)比數(shù)據(jù)，于2013年12月19日以上述關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，得到檢索結(jié)果47 245條。

2 結(jié)果與分析

2.1 論文的發(fā)表年度分布

中國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，1976年陳述彭院士在國內(nèi)一次學(xué)術(shù)會(huì)議上首次提及“地理信息系統(tǒng)”概念，20世紀(jì)80年代以后，中國地理信息系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)入試驗(yàn)階段，從1986年到1995年前后，中國GIS走上全面發(fā)展道路，1996年以來，中國GIS技術(shù)在技術(shù)研究、成果應(yīng)用、人才培養(yǎng)、軟件開發(fā)等方面進(jìn)展迅速，2000年之后，中國GIS的應(yīng)用進(jìn)入了加速發(fā)展階段[1]。筆者在CNKI和CSCD中檢索到的論文發(fā)表量與這一發(fā)展歷程基本一致(圖1)，可以根據(jù)論文數(shù)將相關(guān)研究分為3個(gè)階段：第一階段為起步階段，時(shí)間大致是1992年以前，在CNKI中，1982至1988年共檢索到100篇論文，1989年后，每年論文數(shù)也不足百篇，CSCD每年收錄論文數(shù)還不足5篇。第二階段為發(fā)展階段，時(shí)間大致是1993年至2003年，相關(guān)論文逐年增長，CNKI收錄的論文數(shù)從100余篇發(fā)展至2 000余篇，CSCD每年收錄的論文數(shù)也從幾篇發(fā)展至幾百篇。第二階段為穩(wěn)步發(fā)展階段，時(shí)間大致為2003年至今，相關(guān)研究論文數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，至2007和2008年達(dá)到頂峰后研究論文有所下降。

圖1 1989～2013年GIS研究論文的年度變化

Fig.1 1989～2013 the annual changes of GIS research papers

2.2 論文的作者分布

筆者參照CSSCI的慣例，將每篇文獻(xiàn)的分值限定為l，當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)作者合作的情況時(shí)，按照一定的權(quán)重分配這個(gè)l。兩人合作時(shí)，第一作者得0.6分，第二作者得0.4分；三人合作時(shí)，第一作者0.6，第二作者0.25，第三作者0.15；四人合作時(shí)，第一作者0.6，第二作者0.2，第三、四作者每人0.1[2]；五人合作時(shí)，第一作者0.6，第二作者0.2，第三作者0.1，第四、五作者每人0.05。5人以上合作時(shí)，第六作者以上不算分值。共得到11 188篇論文的36 928條作者記錄(其中有1篇文章無作者信息)。由于部分論文作者署名為英文，首先將中文姓名轉(zhuǎn)換為與英文署名相一致的漢語拼音，再將其與英文署名進(jìn)行比對(duì)，一致者視為同一作者，并進(jìn)行合并。最終得出共有18 977位作者共同貢獻(xiàn)了上述11 188篇論文。

通過統(tǒng)計(jì)論文作者，可以看出在該研究領(lǐng)域發(fā)文量較多，影響較大的核心作者，表1列出了權(quán)值超過7的作者，他們都是GIS研究領(lǐng)域的核心研究力量，如權(quán)值最高(22.45)的李德仁先生便是國內(nèi)德高望重的攝影測量與遙感、GIS專家，中國科學(xué)院和工程院院士；權(quán)值較高的龔健雅(16.5)院士同樣是國內(nèi)頂級(jí)的GIS專家。由于統(tǒng)計(jì)的文獻(xiàn)基數(shù)較大，未列出的權(quán)值小于7的許多作者同樣是非常著名的專家，如權(quán)值為6的石培基先生便是西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院院長、教授、博士生導(dǎo)師。

3.3 論文的機(jī)構(gòu)分布

機(jī)構(gòu)論文數(shù)量分布，用以揭示科研產(chǎn)出的空間分布特征。該指標(biāo)是反映研究機(jī)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)和科研活躍程度的一個(gè)重要指標(biāo)[3]。筆者統(tǒng)計(jì)了第一作者單位，由于中國高校多次調(diào)整、改名，尤其是院系的名稱更改更是頻繁，故本研究中除中國科學(xué)院統(tǒng)計(jì)至二級(jí)單位外，只統(tǒng)計(jì)一級(jí)單位(如武漢大學(xué))，再將院系合并機(jī)改名的一級(jí)單位名稱進(jìn)行一一識(shí)別，進(jìn)行合并處理(最終名稱與當(dāng)前使用名稱為準(zhǔn))。最終除單位不詳?shù)臄?shù)據(jù)外，共獲得11 183篇論文的第一作者機(jī)構(gòu)1 483家。

表2列出了發(fā)文量超過50篇的50家科研機(jī)構(gòu)，可以看出，武漢大學(xué)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、北京大學(xué)、南京大學(xué)等機(jī)構(gòu)發(fā)文量較大，事實(shí)上，這些機(jī)構(gòu)也是中國GIS教學(xué)、科研重鎮(zhèn)。除了中國科學(xué)院、中國測繪科學(xué)研究院和中國地震局外，均為高等教育機(jī)構(gòu)，說明高校是GIS研究的最重要機(jī)構(gòu)。另外，如果我們將中國科學(xué)院系統(tǒng)的所有機(jī)構(gòu)的發(fā)文量加起來，達(dá)1 365篇，占論文總量的12.2%。

表1 1989～2013年CSCD收錄GIS論文權(quán)值較高的作者(前58位)

表2 1989～2013年CSCD收錄GIS論文的機(jī)構(gòu)分布

3.4 論文的來源期刊分布

筆者對(duì)發(fā)文期刊一一核實(shí)，將其曾用名與現(xiàn)用名進(jìn)行合并，如將《地理與地理信息科學(xué)》與其曾用名《地理學(xué)與國土研究》合并為現(xiàn)刊名，最終得出11 189篇論文共發(fā)表在558份刊物上。558份刊物中，中文刊530種，發(fā)文10 984篇(98.2%)；英文刊28種，發(fā)文205篇(1.80%)。表3列舉了發(fā)表論文超過50篇的刊物26種。筆者補(bǔ)充了上述刊物的CN號(hào)，并提取其分類號(hào)，根據(jù)《中國標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)出版物號(hào)GB/T 9999-2001》對(duì)其所屬學(xué)科進(jìn)行劃分，發(fā)現(xiàn)相關(guān)研究的論文主要發(fā)表在天文學(xué)、地球科學(xué)，自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的期刊上(圖2)。

圖2 1989～2013年CSCD收錄GIS論文的來源期刊學(xué)科分布(CN號(hào))

Fig.2 1989～2013 the source journals’ subject distribution of GIS papers indexed by CSCD(NO.CN)

表3 1989～2013年CSCD收錄GIS論文的來源期刊分布

由于CN號(hào)只能根據(jù)刊物申請(qǐng)時(shí)所屬學(xué)科進(jìn)行劃分，并不能非常準(zhǔn)確地體現(xiàn)刊物發(fā)文領(lǐng)域，而CSCD又沒有對(duì)刊物進(jìn)行學(xué)科劃分。為此，我們借用《中文核心期刊要目總覽(2011版)》對(duì)刊物科學(xué)的劃分，將558種期刊與其進(jìn)行比對(duì)。發(fā)現(xiàn)558種期刊中有447種同時(shí)被《中文核心期刊要目總覽(2011版)》收錄，共發(fā)文9 086篇，占全部論文的81.20%，其學(xué)科歸屬如圖3所示。其中，綜合性科學(xué)技術(shù)和綜合性農(nóng)業(yè)科學(xué)兩類為理工科及農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)學(xué)報(bào)。不難發(fā)現(xiàn)，GIS的研究論文主要發(fā)表在測繪學(xué)、地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科。

圖3 1989～2013年CSCD收錄GIS論文的來源期刊學(xué)科分布(中文核心)

Fig.3 1989～2013 the source journals’ subject distribution of GIS papers indexed by CSCD(Core Journals of China)

3.5 論文的高頻關(guān)鍵詞分布

關(guān)鍵詞是科技論文的文獻(xiàn)檢索標(biāo)識(shí)，是表述文獻(xiàn)文題概念的自然語言詞匯[4]。它體現(xiàn)了論文的主要內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)與方法等，是學(xué)術(shù)論文研究主題的高度濃縮。我們提取了11 189篇論文的全部49 818個(gè)關(guān)鍵詞，對(duì)其中的簡稱與全稱、中文與英文等(如地理信息系統(tǒng)與GIS等)進(jìn)行了必要的統(tǒng)一和規(guī)范后，共得到16 993個(gè)關(guān)鍵詞，我們利用Arcmap對(duì)其中使用頻次超過50次的關(guān)鍵詞(除去“評(píng)價(jià)”、“模型”等不具備特定意義的詞語和地名詞語)進(jìn)行累加，最終得到42個(gè)有效關(guān)鍵詞(表4)。

表4 1989～2013年CSCD收錄GIS論文的部分高頻關(guān)鍵詞

注：本表中“空間數(shù)據(jù)”的統(tǒng)計(jì)中不包括“空間數(shù)據(jù)庫”部分.

由于本研究選擇“地理信息系統(tǒng)”作為關(guān)鍵詞，故每篇文章都使用了該關(guān)鍵詞，有的文章還使用了不止一次，如劉長東等的《GIS支持下的青島市海域管理信息系統(tǒng)》[5]一文同時(shí)使用了GIS與組件式GIS兩個(gè)關(guān)鍵詞。從表3可以看出：(1)測繪科學(xué)、地理科學(xué)類高頻關(guān)鍵詞較多，如遙感、全球定位系統(tǒng)、數(shù)字高程模型、空間分布、地統(tǒng)計(jì)學(xué)、空間變異、MapX、ArcGIS、MapInfo等，是GIS研究和應(yīng)用的重鎮(zhèn)；(2)與信息化、數(shù)字化相關(guān)的高頻詞也較多。如數(shù)據(jù)庫、三維、數(shù)據(jù)模型、web、決策支持系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等，這證明信息技術(shù)與GIS研究與應(yīng)用關(guān)系非常密切；(3)除此之外，還有生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、電力科學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)等學(xué)科的關(guān)鍵詞使用頻率也不少，如生態(tài)環(huán)境、景觀格局、局部放電、土壤養(yǎng)分等，未列入表3的關(guān)鍵詞如濕地(47次)、耕地(44次)、農(nóng)用地(42次)、非點(diǎn)源污染(42次)、城市規(guī)劃(39次)、氣候區(qū)劃(35次)、森林資源(31次)、氣體絕緣開關(guān)(31次)、泥石流(31次)等使用頻率也比較高，這說明在這些領(lǐng)域GIS都得到了廣泛的應(yīng)用。

3.6 高被引論文

論文被引用與否是評(píng)價(jià)一篇文章的價(jià)值大小的重要指標(biāo)，表5列出了在CSCD中被引頻次最高的前20篇論文。不難發(fā)現(xiàn)，這些被引頻次較高的論文中，除了《空間內(nèi)插方法比較》等少數(shù)幾篇為理論性文章外，其余幾乎都是應(yīng)用性研究，如《基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的土壤養(yǎng)分空間變異特征研究：以河北省遵化市為例》等，這進(jìn)一步表明GIS是一門以應(yīng)用性為主的學(xué)科。

表5：1989～2013年CSCD收錄的部分GIS高被引論文

4 結(jié)論與討論

通過對(duì)CSCD20余年來收錄的GIS領(lǐng)域的研究論文的計(jì)量分析，我們發(fā)現(xiàn)：從研究文獻(xiàn)數(shù)量的年度分布看，中國GIS研究始于20世紀(jì)80年代中后期，至2003年前后為高速發(fā)展期，2003年至今處于穩(wěn)步發(fā)展階段；從發(fā)表文獻(xiàn)作者看，在GIS領(lǐng)域發(fā)表CSCD論文較多的是李德仁、李軍、吳信才、龔健雅、鄒逸江、邊馥苓等；從發(fā)表文獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)看，武漢大學(xué)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、北京大學(xué)、南京大學(xué)等機(jī)構(gòu)發(fā)文量較大，是中國GIS教學(xué)、科研重鎮(zhèn)；從發(fā)表文獻(xiàn)的期刊看，刊物主要集中在測繪學(xué)、地理學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域，《測繪科學(xué)》、《計(jì)算機(jī)工程》、《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》、《武漢大學(xué)學(xué)報(bào).信息科學(xué)版》、《測繪通報(bào)》、《地理與地理信息科學(xué)》等屬于GIS研究的核心期刊；從論文的關(guān)鍵詞看，遙感、數(shù)據(jù)庫、土地利用、三維、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)GIS、空間數(shù)據(jù)、空間分析和可視化等是GIS相關(guān)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。我們認(rèn)為這20余年來中國GIS研究具有如下特征：

(1)GIS是一門應(yīng)用性強(qiáng)且廣泛的學(xué)科。GIS作為一門地理學(xué)、測量學(xué)與信息科學(xué)結(jié)合而產(chǎn)生的學(xué)科，當(dāng)前，GIS的含義已經(jīng)遠(yuǎn)不止是“一種為了獲取、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(1998年，美國國家地理信息與分析中心定義)”[6]，它已經(jīng)發(fā)展成為一門信息化的地理學(xué)，即地理信息科學(xué)。當(dāng)前只要是與地理或空間位置相關(guān)行業(yè)開展信息化工作，幾乎都離不開GIS，在本研究的統(tǒng)計(jì)中，有3個(gè)方面體現(xiàn)了這一特征：一是發(fā)文期刊種類較多，除綜合性科學(xué)及測繪學(xué)、地理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)外，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、電工技術(shù)建筑科學(xué)和水利工程等都發(fā)表了較多的GIS論文(圖3)，發(fā)文數(shù)量排前幾位的期刊中就有《水土保持研究》和《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》等刊物；二是相關(guān)關(guān)鍵詞使用非常廣泛，除與測繪、地理及計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)專業(yè)的關(guān)鍵詞外，土壤侵蝕(164次)、生態(tài)環(huán)境(133次)、滑坡(79次)、土壤養(yǎng)分(53次)、成礦預(yù)測(44次)、非點(diǎn)源污染(42次)、城市規(guī)劃(39次)、氣候區(qū)劃(35次)等其他自然科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞使用頻率也很高；三是在高被引論文中，幾乎都屬于GIS應(yīng)用于其他領(lǐng)域的研究論文(表5)。

(2)GIS與其他信息系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展的特征非常明顯。在我們獲取的關(guān)鍵詞中，決策支持系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)的使用頻率非常高，分別達(dá)96次、86次和78次。通過進(jìn)一步研讀相關(guān)論文，不難發(fā)現(xiàn)，GIS的應(yīng)用已經(jīng)不局限于僅僅“識(shí)別區(qū)位”的功能，而是將地理區(qū)位作為系統(tǒng)的重要部分，為更廣泛的資源、信息和管理服務(wù)，為政府、企業(yè)等決策服務(wù)。如早在2003年，王家耀等學(xué)者就指出，“大多數(shù)GIS的功能尚停留在空間數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、管理、查詢、分析和顯示、制圖的水平上，空間分析能力較弱，缺乏對(duì)復(fù)雜空間問題決策的支持能力，難以滿足各級(jí)決策者的需要。而大多數(shù)的DSS不能靈活、直觀地描述對(duì)象的空間位置、空間分布等信息，不能為決策者或決策分析人員創(chuàng)造一種空間數(shù)據(jù)可視化的決策環(huán)境”[7]。他們由此提出了將GIS與DSS集成系統(tǒng)，構(gòu)建空間決策支持系統(tǒng)的概念及系統(tǒng)模型，解決與空間有關(guān)問題的決策支持系統(tǒng)。近年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，GIS與物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的研究也開始出現(xiàn)，如吳長彬根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)與空間信息技術(shù)之間相互交融的關(guān)系，提出了“物聯(lián)GIS”的概念[8]。

(3)3S集成是研究熱點(diǎn)，其中以RS與GIS集成更突出。早在1997年，李德仁院士就討論了3S集成中需要研究和解決的一些理論與關(guān)鍵技術(shù)以及各種可能的集成應(yīng)用系統(tǒng)[9]。本研究統(tǒng)計(jì)的關(guān)鍵詞中，3S是使用頻率最高的詞語之一，“遙感”達(dá)118次，“全球定位系統(tǒng)”達(dá)392次，“遙感與地理信息系統(tǒng)”達(dá)209次，“3S技術(shù)(集成)”達(dá)40次(表4)。地理信息系的核心是數(shù)據(jù)，遙感是GIS重要的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)更新的手段，而反過來，GIS則是遙感中數(shù)據(jù)處理的輔助信息，用于語義和非語義信息的自動(dòng)提取[8]。在有關(guān)的應(yīng)用研究中，研究者通常使用遙感影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，利用GIS將多種數(shù)據(jù)源泉、集合起來，如李璇瓊等人對(duì)四川省丹巴縣的縣域生態(tài)安全評(píng)價(jià)即采用這樣的方法[10]。這樣，我們便不難理解RS與GIS集成成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。

當(dāng)然，本研究還存在一些局限，包括：(1)由于我們統(tǒng)計(jì)的時(shí)間跨度較長，論文作者單位以及刊名都存在變更的情況，盡管我們進(jìn)行了合并處理，但其中訛誤之處在所難免；(2)我們沒有嚴(yán)格區(qū)分同名作者，也必然存在同名作者被視為同一作者的情況，中英文姓名的合并很可能存在一些訛誤；(3)由于數(shù)據(jù)量較大，而我們沒有根據(jù)學(xué)科及期刊文獻(xiàn)總量進(jìn)行分析，必然存在一些重要的學(xué)者、刊物和關(guān)鍵詞沒有揭示出來。

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