王克平，洪安東，吳國棟

(海軍研究院 天津 300061)

0 引言

海洋測繪是測繪科學與技術的一個重要分支，是研究和解決在海洋環(huán)境下各種測繪理論、技術、方法、裝備及相關問題的工作，包括海洋上的定位、海底控制網(wǎng)的建立、海面形狀、海底地形測量、海洋重力測量以及海圖編制等[1-2]。新中國成立70 多年來，我國海洋測繪事業(yè)由小到大，從弱到強，取得了輝煌成就，研究成果豐碩，積累了豐富的數(shù)據(jù)和文獻資料[3-4]。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，我國海洋強國戰(zhàn)略的持續(xù)推進，海洋測繪步入了一個嶄新時代。本文力圖在對現(xiàn)有海洋測繪文獻資料計量分析的基礎上，從一個新的角度，立體認識我國海洋測繪領域研究的全貌，關注海洋測繪領域的研究動態(tài)，分析其知識演進特征和屬性，為后續(xù)研究提供有益的借鑒和參考。

科學知識圖譜分析是一種建立在科學計量基礎上，對文獻資料進行挖掘分析的方法，以數(shù)學方法表達科學知識發(fā)展進程和結構關系，將抽象的計量信息形象化，以圖譜方法進行可視化分析[5-7]，既具有計量分析的科學性、客觀性優(yōu)勢，同時具有圖形展示方法的易于理解認知優(yōu)勢，該方法在文獻挖掘領域得到廣泛應用。具體的分析內(nèi)容包括對作者、期刊、學科、關鍵詞等要素的引文分析、共現(xiàn)關系分析、多維尺度分析、詞頻分析、聚類分析、社會網(wǎng)絡分析等[6]。

Cite Space 是一款著眼于分析科學文獻中蘊含的潛在知識，在科學計量學、數(shù)據(jù)和信息可視化背景下，逐漸發(fā)展起來的一款多元、分時、動態(tài)的知識圖譜可視化分析軟件[8]。自2005 年Cite Space 引入中國以來，科學知識圖譜分析方法在科學學、醫(yī)學、管理學等領域得到廣泛應用[9-10]，然而，對海洋測繪文獻的知識圖譜分析基本屬于空白狀態(tài)。鑒于此，本文以海洋和測繪為主題，檢索獲取中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫的相關文獻，綜合利用知識圖譜分析方法進行科學文獻分析，揭示國內(nèi)海洋測繪領域的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，厘清其發(fā)展脈絡，填補海洋測繪研究的文獻計量分析空白，以期為海洋測繪研究發(fā)展提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究以1990—2020 年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的SCI 來源期刊、EI 來源期刊、中文核心期刊、CSSCI和CSCD 來源期刊為樣本數(shù)據(jù)來源，以“海洋”和“測繪”作為主題，檢索獲得相關學術期刊文獻資源共384 篇，通過人工篩選方式剔除期刊會議征稿、新聞報道、個人學術成果介紹、科研機構介紹、測繪詞條解釋以及無作者文獻等條目后，最終獲得256 篇有效的文獻資源作為研究對象。

1.2 研究方法

文獻記錄了科學發(fā)展的軌跡，在傳播和促進科學發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。文獻的特征項描述包括內(nèi)部和外部特征，如題名、作者、關鍵詞、摘要、機構以及參考文獻等。利用發(fā)展趨勢分析方法研究海洋測繪的發(fā)文量，利用共現(xiàn)關系分析方法研究海洋測繪的文獻關鍵詞動態(tài)。

共現(xiàn)是指文獻特征項描述的信息共同出現(xiàn)的現(xiàn)象，共現(xiàn)分析是對共現(xiàn)現(xiàn)象的定量研究，以揭示信息的內(nèi)容關聯(lián)和特征項隱含的知識。常見的共現(xiàn)類型包括文獻耦合、文獻同被引、作者同被引和共詞等。該方法的前提假設是：詞匯對在同一篇文獻中出現(xiàn)的次數(shù)越多，則代表這兩個主題的關系越緊密。由此，統(tǒng)計一組文獻的主題詞兩兩之間在同一篇文獻出現(xiàn)的頻率，形成共詞網(wǎng)絡，網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點之間的遠近反映主題內(nèi)容的親疏關系。

本研究主要借助Cite Space 軟件，繪制海洋測繪研究領域的知識圖譜，通過文獻資料可視化分析海洋測繪領域研究現(xiàn)狀和熱點。

2 知識圖譜分析

2.1 文獻產(chǎn)出時間分析

通過分析海洋測繪領域論文數(shù)量的時間分布，有助于了解該領域的研究歷史和現(xiàn)狀，揭示海洋測繪在理論體系建設和研究發(fā)展方面的總體趨勢。經(jīng)統(tǒng)計分析，1990—2020 年海洋測繪發(fā)文情況見圖1。

圖1 1990—2020年海洋測繪領域發(fā)文量示意圖Fig.1 Schematic diagram of amount of publications in field of marine surveying and charting from 1990 to 2020

對時間分布進行分析，發(fā)現(xiàn)海洋測繪領域的文獻發(fā)表數(shù)量總體呈現(xiàn)上升趨勢。在1990—2003 年間，年發(fā)文量整體平穩(wěn)且有小幅波動，處于低位徘徊期。在2004—2011 年，經(jīng)歷了比較大的波動期，2012 年以后，海洋測繪研究的發(fā)文數(shù)量開始進入快速增長期。整體而言，盡管海洋測繪研究起步相對較晚，并經(jīng)歷了一個較大的波動期，但近年來由于我國海洋強國戰(zhàn)略的持續(xù)推進，以及國民經(jīng)濟和國防建設對海洋測繪需求的增強，海洋測繪領域的發(fā)文量也快速增長。未來隨著國家建設海洋強國和海上絲綢之路戰(zhàn)略的持續(xù)推進，海洋測繪必將迎來更大的發(fā)展機遇。

2.2 關鍵詞分析

關鍵詞對文章內(nèi)容發(fā)揮著標簽的作用，能夠充分體現(xiàn)出文章的核心內(nèi)容和學術價值，因此對關鍵詞進行分析，可以有效把握海洋測繪領域的研究動態(tài)和熱點內(nèi)容。

2.2.1 關鍵詞聚類圖譜

利用Cite Space 以關鍵詞為節(jié)點進行可視化分析，可以得到關鍵詞的共現(xiàn)圖譜。Cite Space 提供了多種閾值設置方法，用來設定在各個時間窗內(nèi)所提取的對象的數(shù)量，如g-index、Top N、Thresholds、Citations 等。

經(jīng)過反復試驗，這里采用g-index 方法。g-index是軟件的知識單元提取方式，該算法是在增加規(guī)模因子k 的基礎上，按照修正后的g 指數(shù)排名，抽取知識單元。g 指數(shù)計算公式如下：

式中：k(k Z+∈)為規(guī)模因子，k 值取20；ic 為文章被引用的次數(shù)。計算網(wǎng)絡連接強度的常用方法有以下3 種：

式中：si為i 出現(xiàn)的頻次；sj為j 出現(xiàn)的頻次；cij為i和j 的共現(xiàn)次數(shù)。

當網(wǎng)絡比較密集時，可以通過保留重要的連線，以提高網(wǎng)絡的可讀性，Cite Space 提供了2 種網(wǎng)絡裁剪方法，分別是MST(minimum spanning tree)法和PFNET(pathfinder network)法。

本研究采用Cosion 算法，計算網(wǎng)絡連接強度，采用PFNET 法對網(wǎng)絡進行裁剪，最后得到的關鍵詞共現(xiàn)圖譜見圖2。

圖2 1990—2020年海洋測繪關鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.2 Co-occurrence atlas of key words in marine surveying and charting from 1990 to 2020

Cite Space 依據(jù)網(wǎng)絡結構和聚類清晰度，提供了模塊值Modularity 和平均輪廓值Mean Silhouette，作為評判圖譜繪制效果的依據(jù)[11]。

Modularity 表示網(wǎng)絡模塊化指標，其值Q 越大表示網(wǎng)絡的聚類結果越好，Q 值介于0～1 之間，通常Q ＞0.3 表示劃分的聚類結構是顯著的。

Mean Silhouette 是用來衡量網(wǎng)絡同質(zhì)性的指標，其值S 越接近1 反映網(wǎng)絡同質(zhì)性越高，通常S 值在0.5 以上，即可認為該聚類結果是合理的。

圖中節(jié)點大小反映關鍵詞出現(xiàn)的頻次，節(jié)點間的連線表示共現(xiàn)關系，其粗細度表示共現(xiàn)強度，顏色對應節(jié)點第一次共現(xiàn)時間。圖中有317 個節(jié)點475 條連線，網(wǎng)絡密度為0.009 5，圖中僅標記1.0%的節(jié)點。這里Q 值為0.811 8，S 值為0.643 6，表示聚類結果顯著且合理。

通過關鍵詞共現(xiàn)圖譜顯示，在1990—2020 年間，我國海洋測繪的研究熱點主要圍繞海岸帶、重力測量、無人機測繪、信息化測繪、電子海圖、數(shù)字海洋、數(shù)據(jù)融合、地理信息標準、技術體系及基準等方向展開。

2.2.2 演化路徑分析

關鍵詞時區(qū)圖將海洋測繪研究的高頻關鍵詞投射到以時間為橫坐標的圖譜中，可以展示我國海洋測繪研究熱點主題變化的時間序列，見圖3。從圖中可看出海洋測繪領域研究熱點的演化和趨勢：從左下角到右上角的高頻詞中，反映1990—2020 年間海洋測繪研究的基本演化路徑，右上角的關鍵詞代表該領域近期的研究熱點。

圖3 1990—2020年海洋測繪關鍵詞時區(qū)示意圖Fig.3 Schematic diagram of time zones for keywords in marine surveying and charting from 1990 to 2020

突現(xiàn)詞解釋了某一研究方向發(fā)生的重要變化，代表了本領域的研究趨勢和新主題，彌補了時區(qū)圖中難以表現(xiàn)頻次低但突現(xiàn)性強的關鍵詞的缺陷。因此本文進一步利用Cite Space 計算作突現(xiàn)分析，選取了前17 個突變詞，按照突變開始時間排序，見圖4。

圖4 1990—2020年海洋測繪突現(xiàn)詞分析結果示意圖Fig.4 Schematic diagram of analysis results of emergent words in marine surveying and charting from 1990 to 2020

從時間劃分來看，以2016 年為節(jié)點，在此之前，突變詞出現(xiàn)較少，這一時期我國海洋測繪研究基礎較為薄弱，理論研究體系尚不夠完善。2016 年以后，突變詞頻繁出現(xiàn)，表明海洋測繪領域的研究主題開始逐漸豐富，關注度得到提升，實現(xiàn)了與國際前沿接軌，研究范圍朝著多元方向發(fā)展，進入快速發(fā)展時期。關鍵詞“海岸帶”作為研究熱詞出現(xiàn)的跨度最長，在2006—2015 年間一直保持較高的使用頻次，突變強度是1.64，且占文獻比重為4.30%，這與海岸帶獨特的戰(zhàn)略地位有關，海岸帶處于海陸交互地帶，作為第一海洋經(jīng)濟區(qū)，擁有豐富的自然資源。

時區(qū)圖與突現(xiàn)詞列表圖共同表現(xiàn)了海洋測繪研究的演化路徑。

2.3 社會網(wǎng)絡分析

2.3.1 作者分析

通過作者分析，能夠識別出該領域的核心作者及其之間的合作關系。這里是對論文所有署名作者進行分析，結果顯示：在1990—2020 年，海洋測繪領域發(fā)文數(shù)量最多的作者是翟國君，共發(fā)表文獻24 篇；歐陽永忠、陸秀平、鄧凱亮、黃謨濤、吳太旗等共計11 位作者發(fā)文數(shù)量在10 篇以上，具體見表1。

本研究采用Cosion 算法計算網(wǎng)絡連接強度，PFNET 法進行網(wǎng)絡裁剪，圖譜中共有節(jié)點數(shù)298 個，連線為219 條，網(wǎng)絡密集程度為0.004 9，Q 值為0.919 2，S 值為0，表示聚類結果不顯著。海洋測繪研究作者合作圖譜(局部)見圖5。由于作者比較多，圖中僅列出存在合作關系的作者合作群，圖中連線表示作者之間存在合作關系。海洋測繪研究作者分布相對集中，表現(xiàn)出明顯的團隊合作特點，主要合作群是海軍海洋測繪研究所團隊、海軍大連艦艇學院團隊和國家海洋局團隊。

2.3.2 發(fā)文機構分析

這里僅統(tǒng)計第一作者所在機構。統(tǒng)計機構發(fā)文信息顯示，軍隊研究所和高校為主要發(fā)文機構，見表2。海軍作為我國海洋基礎測繪的主管部門，我國海洋測繪的開展最早是由海軍來完成。通過表2 可知，海洋測繪研究發(fā)文的機構主要是海軍海洋測繪研究所和海軍大連艦艇學院，地方高校主要是山東科技大學、武漢大學以及上海海洋大學，皆為海洋測繪事業(yè)的發(fā)展做出了突出貢獻。

表2 1990—2020年間海洋測繪研究高產(chǎn)機構Tab.2 Productive institutions of marine surveying and charting research from 1990 to 2020

2.3.3 發(fā)文期刊分布

按期刊名稱分別統(tǒng)計了各期刊的載文數(shù)量，表3統(tǒng)計了1990—2020 年期刊的文獻貢獻分布情況，《海洋測繪》期刊的刊文數(shù)量最多為100 篇，貢獻了該領域超過39%的文獻，為我國海洋測繪事業(yè)的發(fā)展做出了突出貢獻。

表3 1990—2020年間海洋測繪研究高產(chǎn)期刊Tab.3 Productive journals of marine surveying and charting research from 1990 to 2020

3 結語

本文主要以1990—2020 年CNKI 核心中文文獻為研究對象，對我國海洋測繪領域近30 年來的期刊文獻資料進行文獻統(tǒng)計可視化知識圖譜分析。利用Cite Space 軟件，繪制文獻產(chǎn)出時間和發(fā)文量示意圖，以及作者、機構、期刊、關鍵詞時區(qū)圖譜、關鍵詞聚類圖譜、關鍵詞共現(xiàn)圖譜等，并通過對各圖譜的分析，揭示我國海洋測繪事業(yè)的發(fā)展過程，得出海洋測繪領域研究進展及研究熱點。通過對1990—2020 年文獻數(shù)量變化分析，發(fā)現(xiàn)近年來該領域的關注度隨著時間的推移逐漸上升；通過對關鍵詞分析，發(fā)現(xiàn)研究熱點主要圍繞海岸帶、重力測量、無人機測繪、信息化測繪、電子海圖、數(shù)字海洋、數(shù)據(jù)融合、地理信息標準、技術體系及基準等方向展開；通過對海洋測繪研究作者、機構及載文期刊分析發(fā)現(xiàn)，翟國君、歐陽永忠、陸秀平等作者是該領域主要核心作者，海軍海洋測繪研究所、海軍大連艦艇學院、山東科技大學等單位是主要研究機構；《海洋測繪》是該領域主要載文期刊，為我國海洋測繪事業(yè)的發(fā)展做出了突出貢獻。

隨著我國海洋強國戰(zhàn)略的持續(xù)推進，以及現(xiàn)代科技的快速發(fā)展和海洋測繪理論、方法、技術、設備等的不斷進步，海洋測繪必將在實現(xiàn)“中國夢”的進程中，受到更多關注、發(fā)揮更大的作用。