張 民 馬晨陽 仲崇武

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦，山東 濟寧 202118；2.江蘇省資源環(huán)境信息工程重點實驗室，江蘇 徐州 221116；3.兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦，山東 濟寧 202118）

本文采用知識圖譜探尋國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域的研究趨勢。知識圖譜能夠用直觀圖像展現(xiàn)出最前沿領(lǐng)域和學(xué)科知識的信息會聚點，從宏觀、中觀、微觀等不同層面來揭示一個領(lǐng)域或?qū)W科的發(fā)展概貌，便于人們?nèi)鎸徱曇粋€學(xué)科的結(jié)構(gòu)和研究熱點、重點等信息[1]。它可以把復(fù)雜的知識領(lǐng)域通過數(shù)據(jù)挖掘、信息處理、知識計量和圖形繪制而顯示出來，揭示知識領(lǐng)域的動態(tài)發(fā)展規(guī)律，為學(xué)科研究提供切實的、有價值的參考[2]。

近年來使用知識圖譜分析學(xué)科熱點在許多學(xué)科中得到了廣泛的運用。眾多學(xué)者利用知識圖譜開展了海洋經(jīng)濟[3]、教育大數(shù)據(jù)[4]、MOOC[5]、CiteSpace 應(yīng)用[6]、長江經(jīng)濟帶研究[7]、礦山開采沉陷合作[8]等相關(guān)研究，揭示了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。本文采用廣泛應(yīng)用的知識圖譜分析軟件CiteSpace整理近30 年開采沉陷相關(guān)的文獻，探尋了開采沉陷領(lǐng)域的研究趨勢以及近些年來的研究熱點。

1 數(shù)據(jù)來源

CiteSpace 可以分析常見的文獻數(shù)據(jù)庫。比較而言，CNKI 數(shù)據(jù)庫文獻數(shù)量較多、覆蓋面廣，因此本文選取來自CNKI 的數(shù)據(jù)樣本進行可視化分析。在CNKI 中選擇高級檢索，選擇主題檢索，檢索詞目為“開采沉陷”，選擇時間跨度為1989 年1 月1 日至2018 年12 月31 日，共檢索關(guān)聯(lián)性較強的2745 篇相關(guān)文獻。將得到的文獻進行整理，去除碩士學(xué)位論文以及非中文文獻，最后得到有效文獻1745 篇。

2 結(jié)果分析

2.1 發(fā)文量時間分析

圖1 給出了中國1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域各年的發(fā)文情況。從圖中可以看出，中國開采沉陷領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量經(jīng)歷了緩慢增長、迅猛增長、快速下滑三個階段。從1989—2005 年，開采沉陷領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量整體雖有增長，但是較為緩慢，中間幾年的發(fā)文數(shù)量在不斷地波動；從2005—2015 年，國內(nèi)的開采沉陷領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)迅猛式增長，說明開采沉陷領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，科研隊伍不斷地壯大；2015—2018 年，國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量迅速減少，截至2018 年，開采沉陷領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量降到了同比2005 年相近的水平。

圖1 中國開采沉陷研究的文獻統(tǒng)計

1989—2005 年這一階段，各高校的研究生招收數(shù)量并不多，開采沉陷領(lǐng)域的研究人員數(shù)量較少，開采沉陷領(lǐng)域的研究進展較為緩慢。研究生開始擴招始于2003 年，到2012 年到達頂峰。根據(jù)全國教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報，2003 年，我國招收研究生26.89 萬人；到了2012 年，我國研究生招生人數(shù)達58.97 萬人。此時，國內(nèi)各個領(lǐng)域的學(xué)者與研究生數(shù)量增加，同樣開采沉陷領(lǐng)域研究人員的數(shù)量也在迅猛增長，發(fā)文數(shù)量開始急劇上升。2015 年之后，國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域相關(guān)的文獻開始下降。經(jīng)過查詢并分析了WOS 數(shù)據(jù)庫中外文期刊文獻的數(shù)量增長情況，可以得知外文期刊文獻增長幅度巨大。增長部分的文獻，其作者有很大一部分是國內(nèi)的，從而導(dǎo)致國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域的投稿減少，國內(nèi)發(fā)文數(shù)量也隨之減少。

2.2 關(guān)鍵詞分析

對某一領(lǐng)域的關(guān)鍵詞進行分析，有助于挖掘出該領(lǐng)域的研究熱點以及研究趨勢。利用CiteSpace對1745 篇文獻的關(guān)鍵詞進行分析，節(jié)點類型選擇為關(guān)鍵詞。提取不同時間段被引頻次最高的30 個關(guān)鍵詞，生成的關(guān)鍵詞知識圖譜如圖2。

圖2 1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域關(guān)鍵詞圖譜

關(guān)鍵詞知識圖譜中出現(xiàn)次數(shù)最多的關(guān)鍵詞是“開采沉陷”，一共出現(xiàn)了915 次（為了知識圖譜更容易辨識，將“開采沉陷”節(jié)點隱去）。其他出現(xiàn)較高次數(shù)的關(guān)鍵詞有“概率積分法”“數(shù)值模擬”“地表沉陷”“GIS”“土地復(fù)墾”“地表移動”“煤礦開采”“沉陷”“預(yù)計參數(shù)”等。結(jié)合表1 中關(guān)鍵詞被引頻次以及排名，關(guān)注圖1 四周的一些小節(jié)點，可以分析出在1989—2018 年這一時間段的研究熱點和研究前沿。

表1 1989 年—2018 年被引頻次排名前30 關(guān)鍵詞

為了更為直觀和準確地分析出開采沉陷不同年份或者不同時間段的研究熱點，在制作知識圖譜時將時間重新劃分，繪制出不同時間段的關(guān)鍵詞分析知識圖譜。通過對比前后兩個時間段關(guān)鍵詞以及關(guān)鍵詞被引頻次的變化，從而能夠更為清晰地看出開采沉陷領(lǐng)域的發(fā)展情況。將這30 年劃分為五個時間段：1989—2004 年、2004—2008 年、2008—2012 年、2012—2015 年、2015—2018 年，利用CiteSpace 重新繪制五個不同的關(guān)鍵詞分析知識圖譜。

通過表2 可以看出，在1989—2004 年間，研究熱點在“地理信息系統(tǒng)”“土地復(fù)墾”“礦山開采沉陷”“概率積分法”等領(lǐng)域，但是除了“開采沉陷”被引頻次比較高，其他關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)較低，此時間段開采沉陷有關(guān)的研究較為稀少。同時，這一時間段的研究熱點也僅僅是相較于其他提及較少的關(guān)鍵詞而言。

表2 1989—2004 年被引頻次排名前15 關(guān)鍵詞

在2004—2008 年關(guān)鍵詞分析知識圖譜中，“開采沉陷”“地理信息系統(tǒng)”“土地復(fù)墾”“地表移動”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)次數(shù)較多，并且這一時間段的關(guān)鍵詞包含了前一時間段的絕大多數(shù)關(guān)鍵詞，表明開采沉陷領(lǐng)域的研究熱點在這幾年相對穩(wěn)定。分析表3 以及表4 可以得出，2004—2008 年和前一時間段有所不同的是“地質(zhì)災(zāi)害”“金屬礦山”，“地質(zhì)災(zāi)害”與前一時間段出現(xiàn)的關(guān)鍵詞“環(huán)境影響”有所聯(lián)系，最后經(jīng)分析得出“金屬礦山”是當時開采沉陷領(lǐng)域研究的熱點。

表3 2004—2008 年被引頻次排名前16 關(guān)鍵詞

表4 2008—2012 年被引頻次排名前18 關(guān)鍵詞

2008—2012 年，“概率積分法”被引頻次第二，排名較于前幾年有了較大的提升，表明“概率積分法”在開采沉陷領(lǐng)域的重要性逐漸提高。同時，“土地復(fù)墾”“數(shù)值模擬”“地表沉陷”“可視化”“GIS”等依舊是這一領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點內(nèi)容。和沉陷類似的關(guān)鍵詞有“地表沉陷”“沉陷控制”“開采沉陷預(yù)計”“沉陷預(yù)計”，這表明開采沉陷領(lǐng)域開始沿著不同研究方向進行發(fā)展?！癋LAC3D”是這一時間段新出現(xiàn)的關(guān)鍵詞，“FLAC3D”開始在開采沉陷領(lǐng)域普及。

2012—2015 年較于之前多出了關(guān)鍵詞“D-insar”“Matlab”“GPS”“厚松散層”等，數(shù)據(jù)采集技術(shù)在開采沉陷領(lǐng)域的使用已經(jīng)普及。

到了2015—2018 年這一時間段，“采空區(qū)”的研究逐漸增多，其他的研究熱點與之前一個時間段的大致相同。

開采沉陷領(lǐng)域最為熱門的幾個方向或領(lǐng)域為“開采沉陷”“概率積分法”“數(shù)值模擬”“沉陷預(yù)計”“預(yù)計參數(shù)”等。在整個時間段的前15年，開采沉陷領(lǐng)域關(guān)鍵詞被引頻次相對偏少，表明開采沉陷領(lǐng)域的研究較少。到了后15 年，各種技術(shù)以及軟件普遍用于開采沉陷領(lǐng)域的研究，如：“GPS”“D-insar”“Matalb”等。

表5 2012—2015 年被引頻次排名前20 關(guān)鍵詞

表6 2015—2018 年被引頻次排名前21 關(guān)鍵詞

2.3 機構(gòu)分析

對研究對象的1745 條檢索結(jié)果的發(fā)文機構(gòu)進行分析，從CiteSpace 中得到如圖2 所示發(fā)文機構(gòu)知識圖譜。圖中共有144 個節(jié)點，111 個連接，網(wǎng)絡(luò)密度為0.010 8，說明中國開采沉陷領(lǐng)域研究的機構(gòu)間的聯(lián)系較多，但是學(xué)術(shù)交流有待加強。

圖2 1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域發(fā)文機構(gòu)圖譜

合并所有的二級機構(gòu)，中國礦業(yè)大學(xué)出現(xiàn)的頻次最多，其次是河南理工大學(xué)、安徽理工大學(xué)和遼寧工程技術(shù)大學(xué)。從區(qū)域角度上看，開采沉陷研究機構(gòu)發(fā)文次數(shù)在地域分布上并不平均，其中徐州、河南、安徽、遼寧、太原等礦山資源較為豐富的地方發(fā)文次數(shù)較高，一定程度上說明了開采沉陷的科研能力與礦山資源的分布有關(guān)。

表8 1989—2018 年發(fā)文數(shù)量前21 的作者

2.4 作者分析

通過CiteSpace 制作作者共現(xiàn)分析知識圖譜，進行作者共現(xiàn)分析，能夠分析出某一領(lǐng)域或者學(xué)科在某一時間段內(nèi)的核心作者群以及作者之間的合作強度。如圖3，圖譜中共有313 個基點，472 個連接，網(wǎng)路密度為0.009 7。從圖中可以看出，出現(xiàn)次數(shù)最多的兩個作者是吳侃和鄧喀中，都是49 篇，其次是郭廣禮、譚志祥、王磊、鄒友峰、查劍鋒和柴華彬等，有21 位作者發(fā)文數(shù)量在十篇以上，同時這21 位作者中有9 位作者的機構(gòu)是中國礦業(yè)大學(xué)。從作者群體來看，中國開采沉陷領(lǐng)域研究比較集中，常見的研究團隊通常是同一機構(gòu)組成的。如圖3，其中最大的作者群是以中國礦業(yè)大學(xué)的郭廣禮、吳侃和鄧喀中為中心包括查劍鋒、譚志祥、鄒友峰、王磊等作者的學(xué)術(shù)團隊。

圖3 1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域作者圖譜

3 總結(jié)與展望

利用CiteSpace 軟件，對CNKI 數(shù)據(jù)庫中1745篇開采沉陷領(lǐng)域相關(guān)的文獻進行分析和可視化研究，得到結(jié)論如下：

（1）發(fā)文量時間分析表明：國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域在1989—2005 年間發(fā)展較為緩慢；2005—2015年發(fā)文量迅猛增長，發(fā)展迅速；2015 年之后，國內(nèi)大部分作者傾向于投稿外文期刊而忽視了國內(nèi)期刊，導(dǎo)致國內(nèi)文獻發(fā)文數(shù)量急劇減少。

（2）關(guān)鍵詞分析表明：國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域的研究熱點體現(xiàn)在“開采沉陷”“概率積分法”“數(shù)值模擬”和“地表沉陷”等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為嚴密，網(wǎng)路密度較高，各個關(guān)鍵詞的聯(lián)系較為密切。

（3）作者和機構(gòu)分析表明：參與開采沉陷領(lǐng)域研究的機構(gòu)較多，科研隊伍龐大，其中中國礦業(yè)大學(xué)發(fā)文數(shù)量最多。