劉志慧 周卉

(長安大學(xué)土地工程學(xué)院，陜西 西安 710054)

引言

“3S”技術(shù)為科學(xué)研究、政府部門管理設(shè)置以及社會(huì)發(fā)展生產(chǎn)和制造貢獻(xiàn)了更先進(jìn)高效的觀察工具、描述語言和創(chuàng)新思維手段[1]，是一個(gè)自然發(fā)展趨勢，三者之間相互作用產(chǎn)生了“一個(gè)大腦，兩只眼睛”體系結(jié)構(gòu)[2]，即RS和GPS向GIS提供升級(jí)區(qū)域信息以及室內(nèi)外空間的精準(zhǔn)定位，GIS軟件對(duì)信息進(jìn)行空間分析和綜合集成，成為決策的科學(xué)依據(jù)[3]。3S集成技術(shù)運(yùn)用空間遙感和GPS實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)的能力，在實(shí)踐中達(dá)到降低成本、技術(shù)改進(jìn)和結(jié)合新領(lǐng)域應(yīng)用等多功能智能改造的效果[4]。

“3S”技術(shù)自20世紀(jì)初被提出以來發(fā)展迅猛，大量學(xué)者對(duì)3S技術(shù)溯源應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展進(jìn)程都進(jìn)行了深層次多領(lǐng)域探討。其中，何紹福[5]等闡述了“3S”系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展情況，尤其是“3S”集成系統(tǒng)在森林、草地、動(dòng)態(tài)監(jiān)測方面的發(fā)展。曾偉[6]等基于土地利用可持續(xù)發(fā)展角度對(duì)“3S”作用進(jìn)行追溯與歸納，對(duì)我國“3S”技術(shù)不同應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢進(jìn)行總結(jié)歸納。丁銳[7]等從農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測以及智慧城市建設(shè)方面對(duì)“3S”技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出了目前“3S”技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題和難以解決的技術(shù)突破[8]。

文獻(xiàn)計(jì)量是以大量科學(xué)文獻(xiàn)為對(duì)象研究文獻(xiàn)中的排列組合、變化趨勢和定量分析管理方法，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法總結(jié)數(shù)量特征從而反映研究領(lǐng)域熱點(diǎn)[9]。本文運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量法，對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫中1994—2019年收錄的有關(guān)“3S”技術(shù)的文獻(xiàn)進(jìn)行定量分析，擬通過對(duì)該類文獻(xiàn)的探究，梳理該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢，旨在系統(tǒng)認(rèn)識(shí)“3S”技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，為“3S技術(shù)”未來應(yīng)用和發(fā)展提供客觀科學(xué)的指導(dǎo)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本文基于CNKI中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，以“3S技術(shù)”、“3S集成技術(shù)”為主題詞進(jìn)行檢索，時(shí)間跨度選擇1994—2019年，以Endnote格式導(dǎo)出題錄數(shù)據(jù)，并在Endnote軟件中對(duì)標(biāo)題、摘要和關(guān)鍵詞進(jìn)行初步篩選，最終得到有效的4200篇文獻(xiàn)作為研究對(duì)象。將其分為“Journal Article(期刊文獻(xiàn))”、“Thesis(學(xué)位論文)”和“Conference Proceedings(會(huì)議論文)”3種不同類型的文獻(xiàn)，其中，Journal Article(期刊文獻(xiàn))3059篇，占72.83%；Thesis(學(xué)位論文)791篇，占18.83%；Conference Proceedings(會(huì)議論文)350篇，占8.33%，表明期刊是承載該類文獻(xiàn)主要形式。

2 結(jié)果分析

2.1 發(fā)文數(shù)量分析

分析特定階段的論文年度發(fā)文數(shù)量在很大程度上能夠反映出該研究領(lǐng)域在此階段的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢[10]。本文按照論文發(fā)表年份排序，得到論文發(fā)文數(shù)量年度分布圖，見圖1。如圖1所示，發(fā)文數(shù)量總體呈增長趨勢，大致可分為起步萌芽階段、高速增長階段和平穩(wěn)發(fā)展階段。1994—1999年為起步萌芽階段，文獻(xiàn)數(shù)量少且增幅小，“3S”技術(shù)在20世紀(jì)90年代初被提出，中國信息高速公路(China ISH)計(jì)劃啟用加速“3S”技術(shù)傳播[11]，先后有學(xué)者對(duì)“3S”技術(shù)應(yīng)用在土地管理、地質(zhì)礦產(chǎn)、測繪技術(shù)、土地利用、水利建設(shè)和林業(yè)[12]等方面進(jìn)行了初探；2000—2010年為高速增長階段，文獻(xiàn)數(shù)量增速快，擁有起初階段的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的積累下，在進(jìn)入21世紀(jì)后，我國“3S”技術(shù)迅猛發(fā)展，從圖1中可以看出，該階段年發(fā)文數(shù)量急速增長，平均增幅達(dá)30篇，并在2009年達(dá)到峰值；2011—2019年為平穩(wěn)發(fā)展階段，發(fā)文總數(shù)量有所減少，但整體呈波浪式發(fā)展，態(tài)勢較為平穩(wěn)，年均發(fā)文量為234.8篇，表明“3S”技術(shù)的研究正在趨于成熟，為各個(gè)領(lǐng)域提供了可靠的技術(shù)支持。

2.2 發(fā)文作者及機(jī)構(gòu)分析

2.2.1 發(fā)文作者情況分析

文獻(xiàn)被引用的次數(shù)和發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量質(zhì)量在一定程度上代表該領(lǐng)域?qū)W者研究水平，且研究機(jī)構(gòu)學(xué)術(shù)水平和成果也與該機(jī)構(gòu)學(xué)者學(xué)術(shù)影響力成正比[13]。在本文所選取的4200篇文獻(xiàn)中，作者人數(shù)共計(jì)7398位。文獻(xiàn)計(jì)量分析中通常使用洛特卡定律[14]來研究科學(xué)領(lǐng)域研究成熟度，即寫N篇論文的作者數(shù)量大約是寫一篇論文的作者數(shù)的1/N2，滿足如下關(guān)系：

y(x)=y(1)/x2

(1)

式中，y(x)表示發(fā)表x篇論文的作者數(shù)；y(1)表示發(fā)表1篇論文的作者數(shù)。

表1 作者發(fā)文量分布

從表1可以看出，僅發(fā)表過1篇與“3S”技術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)作者人數(shù)有6124人，占比82.78%，這與洛特卡定律中發(fā)表1篇論文的作者數(shù)量的參比60%相去甚遠(yuǎn)。從一定程度上反映了在“3S”技術(shù)這個(gè)研究領(lǐng)域里，研究人員結(jié)構(gòu)較為松散，尚未形成一個(gè)具有一定研究深度的體系，也從一定層面上反映了我國“3S”技術(shù)的研究目前正處于一個(gè)尚未完全成熟的階段，需要進(jìn)一步的深入。

2.2.2 核心作者群及發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

一個(gè)領(lǐng)域只有出現(xiàn)大量論文文獻(xiàn)流并呈現(xiàn)有規(guī)律的變化才可以了解該學(xué)科發(fā)展歷程和研究方向。普賴斯公式基于此被用于確定高被引文獻(xiàn)成果，從而劃定某研究領(lǐng)域內(nèi)核心作者和學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)[15]，關(guān)系式：

(2)

式中，Nmin表示核心作者群中發(fā)文量最少作者的論文數(shù)量；Nmax表示核心作者群中發(fā)文量最多作者的論文數(shù)量。

據(jù)表1可得，本研究領(lǐng)域中Nmax=26篇，根據(jù)式(2)得出Nmin=3.8篇，因此本文限定發(fā)文量大于4篇的作者構(gòu)成核心作者群，共計(jì)169人，本文選取發(fā)文量>8篇的作者進(jìn)行說明，結(jié)果詳見表2。

表2 高產(chǎn)作者情況

據(jù)表2可知，從事“3S”領(lǐng)域研究的學(xué)者中，馮仲科發(fā)文最多為26篇，該學(xué)者主要研究森林資源監(jiān)測和林火防治[16]；其次為楊武年學(xué)者發(fā)文量為18篇，主要研究土地利用和景觀生態(tài)[17]；其后依次為周立、周林飛、杜會(huì)石、劉健等，研究領(lǐng)域涵蓋生態(tài)、農(nóng)林業(yè)等多個(gè)方向。

在本文所研究的4200篇文獻(xiàn)中，剔除發(fā)文作者機(jī)構(gòu)不詳?shù)臄?shù)據(jù)后，剩余3346個(gè)樣本，對(duì)此樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇發(fā)文量大于9篇的機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明，得到作者發(fā)文機(jī)構(gòu)分布，結(jié)果詳見表3。

表3 作者發(fā)文機(jī)構(gòu)分布

論文數(shù)量及作者所在地區(qū)或系統(tǒng)可揭示各系統(tǒng)各地區(qū)學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)在某領(lǐng)域的活躍程度與影響力，便于發(fā)現(xiàn)有關(guān)專業(yè)人才聚集點(diǎn)和地區(qū)熱點(diǎn)問題[18]。據(jù)表2、3可知，發(fā)文作者多數(shù)來自于高校和研究院(所)，表明我國從事“3S”技術(shù)的研究人員主要來自以中國科學(xué)院、北京林業(yè)大學(xué)為代表的高校和研究機(jī)構(gòu)，且多數(shù)機(jī)構(gòu)都以農(nóng)林業(yè)為主要研究領(lǐng)域，共計(jì)3346個(gè)研究機(jī)構(gòu)。對(duì)研究機(jī)構(gòu)所屬區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并在ArcGIS中進(jìn)行大數(shù)據(jù)可視化以獲取圖2。

據(jù)圖2可以看出，本研究領(lǐng)域的作者所屬機(jī)構(gòu)主要分布在中部地區(qū)，以及北京和部分經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)的地區(qū)。前人在2001年的研究成果表明，地理學(xué)的研究力量集中分布于東部地區(qū)，相較其研究成果，可以從一定層面上表明，我國中部地區(qū)地理學(xué)的研究力量正在擴(kuò)大，地理技術(shù)分支的研究也出現(xiàn)向中部地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢。

2.3 載文期刊分析

在所分析的4200篇文獻(xiàn)中有3059篇來自學(xué)術(shù)期刊，并分布于1017個(gè)不同的期刊。本文根據(jù)布拉德福定律[19]來確定核心期刊，將1017種期刊樣本按照載文量進(jìn)行降序排列，并劃分為3個(gè)區(qū)，公式：

n1:n2:n3=1:a:a2(a>1)

(3)

式中，a是比例常數(shù)；n1種期刊是核心區(qū)；n2種期刊是相關(guān)區(qū)；n3種期刊是外圍區(qū)。

本文所研究的1017種期刊里，n1=55，n2=213，n3=749，比例約為1∶4∶14，依據(jù)布拉德福定律，將該研究領(lǐng)域中前55種期刊確定為第一區(qū)(核心區(qū))，并選取前20種期刊進(jìn)行說明，詳見表4。

由表4可以看出，載文最多的是《測繪與空間地理信息》，共計(jì)63篇，占比6.19%；其次是《黑龍江科技信息》，共計(jì)51篇，占比5.01%。在本文確定的核心區(qū)期刊中，多數(shù)期刊都與空間測繪、農(nóng)林資源相關(guān)，表明“3S”技術(shù)目前在空間測繪、農(nóng)林資源方面的應(yīng)用最為廣泛。同時(shí)也可以看出，該研究領(lǐng)域期刊較為分散，集中度不高，說明該領(lǐng)域的核心期刊群尚未完全成型，該領(lǐng)域還處于發(fā)展階段。

表4 核心期刊及載文量

2.4 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞可以表達(dá)文獻(xiàn)主題和揭示研究成果內(nèi)容特征，選取其中出現(xiàn)頻次>20的關(guān)鍵詞進(jìn)行說明，結(jié)果見圖3。

本文對(duì)4200篇文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行提取得到6489個(gè)獨(dú)立樣本數(shù)據(jù)，對(duì)相似樣本進(jìn)行歸并處理。如圖3所示，“土地利用”位于第1，“動(dòng)態(tài)監(jiān)測”緊隨其后，在此之后多為農(nóng)業(yè)和生態(tài)，可見土地利用與動(dòng)態(tài)監(jiān)測成為與“3S”技術(shù)相關(guān)度高，客觀表明“3S”技術(shù)在此階段主要應(yīng)用于土地、森林、生態(tài)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)CNKI中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中1994—2019年以“3S”技術(shù)為主題的4200篇文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，從發(fā)文量、發(fā)文作者、發(fā)文機(jī)構(gòu)、載文期刊和關(guān)鍵詞分別進(jìn)行計(jì)量分析得到如下結(jié)論。

該領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)展態(tài)勢分為3個(gè)階段。1994—1999年萌芽階段文獻(xiàn)數(shù)量少且增幅較小，客觀體現(xiàn)出我國“3S”技術(shù)領(lǐng)域的研究于此開始；2000—2010年高速增長階段文獻(xiàn)數(shù)量激增發(fā)展迅猛，表明我國在該領(lǐng)域不斷深入；2011—2019年平穩(wěn)發(fā)展階段發(fā)文量有所減少但總體呈波浪式發(fā)展，說明我國在“3S”技術(shù)領(lǐng)域的突破尚少，正處于穩(wěn)步前進(jìn)的階段。

“3S”技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸形成以馮仲科、楊武年等為代表的研究力量，在這些核心作者中，多數(shù)來自于高校和研究院(所)這2個(gè)系統(tǒng)，且集中分布于中部地區(qū)。

本文依據(jù)布拉德福定律確定的核心區(qū)期刊中，《測繪與空間地理信息》成為承載與“3S”相關(guān)文獻(xiàn)的主要期刊，載文量為63。在核心區(qū)期刊中，多數(shù)期刊都與空間測繪、農(nóng)林資源有關(guān)，表明“3S”技術(shù)目前主要服務(wù)于土地利用、農(nóng)林、生態(tài)等領(lǐng)域。

通過關(guān)鍵詞詞頻分析，得出頻次最高的為“土地利用”，其次為“動(dòng)態(tài)監(jiān)測”，表明“3S”技術(shù)多應(yīng)用于土地行業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域中，與農(nóng)林牧漁業(yè)聯(lián)系緊密。

我國“3S”技術(shù)的發(fā)展近乎30載，隨著“3S”技術(shù)的普及和廣泛應(yīng)用，也逐漸產(chǎn)生了許多亟待解決的難題。眾多地理信息系統(tǒng)軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題；高分辨率衛(wèi)星遙感海量數(shù)據(jù)快速存儲(chǔ)與處理問題；為提高數(shù)據(jù)分析處理效率，3S集成技術(shù)如何服務(wù)大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代都是需要突破的問題。