胡瑾秋教授 張來斌教授 馬 曦 陳怡玥
(中國石油大學(xué)(北京)安全與海洋工程學(xué)院,北京 102249)
海洋石油是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)以及收益都非常巨大的行業(yè)。海上油氣田的勘探、開發(fā)基本上是通過海上平臺(tái)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading,F(xiàn)PSO)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)殚_發(fā)條件的限制,海上平臺(tái)空間狹小,人員、設(shè)備、開采、集輸作業(yè)集中在有限的區(qū)域內(nèi),極易發(fā)生危險(xiǎn)。因此,強(qiáng)化海洋石油開發(fā)中的安全問題是一個(gè)重要的課題。隨著海洋石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展,海洋石油生產(chǎn)安全領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究也逐漸受到國內(nèi)外廣泛學(xué)者的關(guān)注[1-13]。
知識(shí)圖譜[14](Knowledge Graph/Vault)又稱為科學(xué)知識(shí)圖譜,在圖書情報(bào)界稱為知識(shí)域可視化或知識(shí)領(lǐng)域映射地圖,是顯示知識(shí)發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一系列各種不同的圖形,用可視化技術(shù)描述知識(shí)資源及其載體,挖掘、分析、構(gòu)建、繪制和顯示知識(shí)及它們之間的相互聯(lián)系。在學(xué)術(shù)研究中應(yīng)用知識(shí)圖譜可有效地反映研究領(lǐng)域的基本情況和發(fā)展趨勢(shì)[15-17]。
本文選擇Web of Science(WOS)數(shù)據(jù)庫收錄的海洋石油生產(chǎn)安全科學(xué)領(lǐng)域的文章作為研究對(duì)象,初步繪制了該領(lǐng)域的知識(shí)圖譜,以期對(duì)該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究發(fā)展提供有價(jià)值的信息。
為較大限度的檢索海洋油氣生產(chǎn)安全領(lǐng)域的發(fā)表文章,在一定范圍內(nèi)調(diào)研了該領(lǐng)域的主要研究課題[1-14]有:重大事故風(fēng)險(xiǎn)演化與災(zāi)變機(jī)理、安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和事故預(yù)警、關(guān)鍵設(shè)施健康狀態(tài)及結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)控、事故預(yù)防與控制(安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù))、重大事故應(yīng)急技術(shù)及裝備和典型事故仿真及模擬軟件。在WOS中檢索對(duì)應(yīng)主題在2000-2018年的題錄共4757條,其中“Offshore Oil Accident”主題相關(guān)題錄577條,“Offshore Oil MonitorDetect”主題相關(guān)題錄1732條,“Offshore Oil Risk”主題相關(guān)題錄1720條,“Offshore Mechanical Integrity”主題相關(guān)題錄244條,“Offshore Accident PreventionSafety Standardization”主題相關(guān)題錄114條,“Offshore Oil Emergency”主題相關(guān)題錄285條,“Offshore Accident Simulation”主題相關(guān)題錄85條,刪去重復(fù)文獻(xiàn)后共4025篇。
文章運(yùn)用CiteSpaceV軟件對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,主要包括研究時(shí)空分析、關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析、主題聚類分析和研究前沿趨勢(shì)分析。通過對(duì)研究時(shí)間分布、國家機(jī)構(gòu)與作者合作等空間分析,不同研究者和研究機(jī)構(gòu)的影響力及相互合作關(guān)系;從關(guān)鍵詞共現(xiàn)中了解到展示海洋油氣生產(chǎn)安全領(lǐng)域的演進(jìn)過程;通過主題聚類圖和前沿趨勢(shì)進(jìn)行研究前沿和未來研究趨勢(shì)分析。
2000-2012年期間,關(guān)于海洋油氣安全生產(chǎn)領(lǐng)域論文數(shù)量以約13%的增長(zhǎng)率穩(wěn)定提升;自2012年后每年論文數(shù)量明顯提升,關(guān)注度逐年加大;在2018年論文數(shù)量進(jìn)入快速發(fā)展階段,增速達(dá)25%,具體,如圖1。可見在未來幾年,海洋油氣安全生產(chǎn)領(lǐng)域相關(guān)的研究將繼續(xù)以較高的熱度持續(xù)發(fā)展。
圖1 2000-2018年海洋油氣生產(chǎn)安全領(lǐng)域論文數(shù)年度趨勢(shì)Fig.1 Annual trend of number of papers in the field of offshore oil and gas safety in 2000-2018
3.2.1 發(fā)文國家/地區(qū)分析
通過研究國家及機(jī)構(gòu)的發(fā)文情況,有助于了解各國科研單位的研究力量分布和研究合作情況。
繪制國家發(fā)文情況分布,如圖2,從國家合作分布來看,各國之間表現(xiàn)出較緊密的合作。
圖2 國家發(fā)文量與中心性分布Fig.2 The volume and central distribution of national publications
發(fā)文量與中心性分析,見表1,其中美國(555篇)、中國(415篇)、挪威(403篇)、英國(298篇)、加拿大(202篇)發(fā)文數(shù)量位居前五位;從中心性來看,挪威(0.50)、中國(0.48)、美國(0.32)、英國(0.30)、加拿大(0.24)位居前五位,我國以中心性0.48位于第二位。由此來看,雖然我國在此領(lǐng)域的發(fā)表文章略低于美國,但中心性與排名第一的挪威十分接近,表明我國與全球?qū)W術(shù)合作研究較為緊密,今后應(yīng)繼續(xù)保持。
表1 國家發(fā)文量與中心性分布Tab.1 The volume and central distribution of national publications
3.2.2 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析
繪制機(jī)構(gòu)分布,如圖3,可見國際機(jī)構(gòu)之間也維持著較多的學(xué)術(shù)合作。
圖3 發(fā)文機(jī)構(gòu)與合作分析Fig.3 Analysis on the organization and cooperation of issuing documents
發(fā)文量與中心性分析,見表2,可以看出在發(fā)文量方面,挪威斯塔萬格大學(xué)(76篇)、加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)(74篇)、挪威科技大學(xué)(52篇)、中國石油大學(xué)(38篇)、德州農(nóng)工大學(xué)(27篇)排名前五。在發(fā)文量前十的機(jī)構(gòu)中中國科研機(jī)構(gòu)就包括中國石油大學(xué)、中國海洋大學(xué)和大連海事大學(xué)三位,說明了我國科研機(jī)構(gòu)是全球該領(lǐng)域研究的重要力量。
表2 機(jī)構(gòu)發(fā)文量與中心性分析Tab.2 Analysis on the volume and centrality of the documents issued by the organization
3.2.3 作者合作分析
分析作者共被引分布,如圖4,從施引文獻(xiàn)的標(biāo)題中提取聚類命名術(shù)語進(jìn)行聚類,采用對(duì)數(shù)似然比(Log-Likelihood Ratio, LLR)算法聚類方法對(duì)共被引作者進(jìn)行聚類,由聚類命名可以看出分析文章中有一部分可能是對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的研究,剩余部分是對(duì)海洋油氣安全領(lǐng)域的研究。
圖4 發(fā)文作者共被引分析Fig.4 Analysis of cited authors
排除匿名發(fā)文,被引作者排名,見表3,前三的有Camilli R(45篇)、Hazen TC(42篇)和Kostka JE(38篇)。
表3 被引作者頻次排序Tab.3 Frequency ranking of cited authors
主題詞反映了文章研究領(lǐng)域,主題詞共現(xiàn)圖譜,如圖5。在主題詞共現(xiàn)圖譜的基礎(chǔ)上進(jìn)行了以文章題目命名的聚類,基本與檢索題錄時(shí)使用的主題詞一致。主題詞頻次排序(表4)前5的有Offshore Oil(海洋油氣)、Oil Spill(溢油)、Gas Industry(油氣工業(yè))、Marine Environment(海洋環(huán)境)和Offshore Structure(海上結(jié)構(gòu))。進(jìn)一步挖掘各細(xì)分領(lǐng)域的研究發(fā)展情況,進(jìn)行主題聚類與研究前沿趨勢(shì)分析。
圖5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)與聚類分析Fig.5 Keywords co-occurrence and cluster analysis
文獻(xiàn)共被引反映一個(gè)學(xué)科或一個(gè)研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)。知識(shí)基礎(chǔ)是有利于進(jìn)一步明確研究熱點(diǎn)的本質(zhì)概念。如果把研究前沿定義為一個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r,那么研究前沿的引文就構(gòu)成了相應(yīng)的知識(shí)基礎(chǔ)。
表4 主題詞出現(xiàn)頻次排序Tab.4 Ranking of occurrence frequency of subject words
進(jìn)行共被引網(wǎng)絡(luò)聚類,生成圖6的網(wǎng)狀圖,從施引文獻(xiàn)的標(biāo)題中提取聚類命名術(shù)語,聚類名稱可反映研究前沿領(lǐng)域,采用LLR聚類方法得到最大的6種聚類:Archaeal Communities(古生菌群)、Oil Spill Problem(溢油問題)、Biological Effect(生態(tài)圈影響)、Emerging Challenge(新興的挑戰(zhàn))、Oil Spill Tracking Application(溢油跟蹤應(yīng)用)、Offshore Platform(海上平臺(tái))。
由聚類結(jié)果看出海洋油氣安全領(lǐng)域的研究主要分布在后5個(gè)區(qū)域中,這5個(gè)研究區(qū)域中的主要施引文獻(xiàn),見表5。
圖6 引文共被引聚類圖譜Fig.6 The cluster map of co-citation
從每一研究區(qū)域的時(shí)間線發(fā)展情況來看(圖7),溢油問題類的研究一直以來備受研究關(guān)注,在2013年出現(xiàn)了關(guān)鍵性的研究成果;新興挑戰(zhàn)類的研究在2010年和2013年都出現(xiàn)了重要的文章發(fā)表;海上平臺(tái)類的研究在2004年的研究成果受到高頻次的引用,近年來突破性研究成果較少。為進(jìn)一步挖掘各細(xì)分領(lǐng)域的研究發(fā)展情況,分別針對(duì)海洋油氣事故研究和海洋油氣應(yīng)急技術(shù)研究領(lǐng)域開展進(jìn)一步分析。
圖7 共被引文獻(xiàn)時(shí)間線Fig.7 Time line of co-citation documents
表5 五個(gè)聚類領(lǐng)域下的主要施引文獻(xiàn)
3.5.1 海洋油氣事故研究前沿趨勢(shì)分析
進(jìn)行共被引網(wǎng)絡(luò)聚類,生成圖8的網(wǎng)狀圖,從施引文獻(xiàn)的標(biāo)題中提取聚類命名術(shù)語,聚類名稱可反映研究前沿領(lǐng)域,采用LLR聚類方法得到最大的5種聚類:Major Accident(重大事故)、Sustainable Response Strategies(持續(xù)響應(yīng)策略)、Challenging Oil Bioremediation(挑戰(zhàn)石油生物修復(fù))、Prestige Oil Spill(威望號(hào)原油泄漏)與Preventing Offshore Oil(防止海上溢油)。
圖8 海洋油氣事故研究共被引文獻(xiàn)聚類Fig.8 Clustering of co-citationcited articles in the study of offshore oil and gas accidents
3.5.2 海洋油氣應(yīng)急技術(shù)前沿趨勢(shì)分析
分析作者共被引分布,同樣從施引文獻(xiàn)標(biāo)題中提取聚類命名術(shù)語進(jìn)行聚類,得到最大的4種聚類分別為:Evacuation Operation(逃生操作)、Emergency Condition(應(yīng)急狀態(tài))、Gas Industry(油氣產(chǎn)業(yè))與Training Standard(培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn))。同時(shí)進(jìn)行共被引網(wǎng)絡(luò)聚類,生成圖9的網(wǎng)狀圖,從施引文獻(xiàn)的標(biāo)題中提取聚類命名術(shù)語,聚類名稱可反映研究前沿領(lǐng)域,采用LLR聚類方法得到一個(gè)聚類,即Offshore Emergency Condition(海上應(yīng)急狀態(tài))??梢娫诤Q笥蜌鈶?yīng)急技術(shù)的研究方面相對(duì)其他研究方向較為獨(dú)立,研究合作相對(duì)較少。
圖9 海洋油氣應(yīng)急救援研究共被引文獻(xiàn)聚類Fig.9 The co-citation clustering of research on offshore oil and gas emergency rescue
基于WOS數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果,運(yùn)用科學(xué)知識(shí)圖譜的方法對(duì)海洋油氣生產(chǎn)安全領(lǐng)域的發(fā)表成果分析結(jié)果如下:
(1)海洋油氣安全領(lǐng)域整體發(fā)文量呈上升趨勢(shì),其中該領(lǐng)域的7個(gè)主要研究主題,包括重大事故風(fēng)險(xiǎn)演化與災(zāi)變機(jī)理、安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和事故預(yù)警、關(guān)鍵設(shè)施健康狀態(tài)及結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)控、事故預(yù)防與控制(安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù))、重大事故應(yīng)急技術(shù)及裝備、典型事故仿真及模擬軟件,發(fā)文量也表現(xiàn)出相似同步的上升趨勢(shì)。
(2)從發(fā)文國家來看,美國是發(fā)文量最多的國家,挪威表現(xiàn)出最活躍的國際學(xué)術(shù)合作。中國發(fā)文量與中心性都位于第二,機(jī)構(gòu)發(fā)文量排名前九中有三位是中國科研機(jī)構(gòu),說明我國對(duì)于海洋油氣安全領(lǐng)域研究基數(shù)大且在國際間合作密切。
(3)對(duì)引文共被引進(jìn)行分析,挖掘出了以施引文獻(xiàn)標(biāo)題命名聚類名稱的6類主要研究前沿領(lǐng)域,得到每個(gè)領(lǐng)域的時(shí)間線發(fā)展情況和關(guān)鍵文獻(xiàn)。對(duì)作者共被引進(jìn)行分析,Camilli R和Hazen TC是在海洋油氣安全領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的學(xué)者。
(4)進(jìn)行主題詞共現(xiàn)分析,主題詞反映了主要研究領(lǐng)域,“海洋油氣”和“溢油”是該領(lǐng)域文獻(xiàn)使用頻率最高的兩個(gè)關(guān)鍵詞,對(duì)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜進(jìn)行聚類,得到與檢索題錄時(shí)使用的關(guān)鍵詞一致的聚類結(jié)果。