利用信息可視化分析地震領域的研究前沿與熱點

沈奎林，邵 波，杜 瑾

0 引言

近幾十年來，頻繁的地震給人類帶來了深重災難，據(jù)對1918-2013年的相關資料統(tǒng)計，全球因地震死亡約150萬人，中國有61萬人。我國近幾年的四川汶川、雅安、青海玉樹等地發(fā)生的強地震，破壞更是巨大。本文運用文獻計量、知識圖譜分析等方法，通過繪制地震相關論文的知識圖譜進行前沿和熱點分析，展示研究現(xiàn)狀、熱點以及發(fā)展趨勢，期望對我國地震領域的研究以及實踐有所啟示。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

文章利用劉啟元編制的工具SATI對檢索所得的地震相關文獻進行初步的文獻計量學研究，利用陳超美團隊的CiteSpaceⅡ可視化分析工具進行知識圖譜分析，繪制聚類視圖和時區(qū)視圖等，以顯示地震領域研究發(fā)展的趨勢與動向。

1.2 數(shù)據(jù)來源

以Web of Science數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，以Title“earthquake”進行檢索，經(jīng)過篩選，得到相關文獻3251 篇，以此為樣本對地震領域研究文獻狀況進行知識圖譜分析。

2 地震研究狀況整體描述

關于地震研究的相關文獻，本次統(tǒng)計中最早出現(xiàn)于1900 年，是Mitzopulos，C 撰寫的《The Earthquake of Tripoli and Triphylia in the Years 1898 and 1899》[1]，其論述的是1898 和1899 年發(fā)生在的黎波里和特菲利亞的地震情況，本領域研究從20 世紀八九十年代受到廣泛關注，文獻量開始出現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。

2.1 核心作者

對作者發(fā)文數(shù)量和被引頻次進行統(tǒng)計分析，可以識別高產(chǎn)作者及其學術影響力。用SATI軟件統(tǒng)計以第一作者發(fā)文排名前20 位的作者和單篇共被引頻次前20 位的作者，得表1 和表2。

表1 發(fā)文量前20位的作者

表2 共被引頻次作者排名

（續(xù)表2）

從表1 和表2 可以看出，ALEXANDER，D和Sapper，K.以及Sapper，K.發(fā)文量都在20篇以上，是本領域研究的高產(chǎn)作者。同被引頻次最高的作者是Goenjian AK，頻率為269；其他的一些高被引作者被引頻次幾乎都在80 以上。

2.2 主要研究機構

從國別(地區(qū))上看，發(fā)文量前15位的機構中，美國占8 個，中國大陸3 個，臺灣地區(qū)2 個，日本和意大利各1 個，可見美國和中國在地震方面的研究比較活躍，處于核心地位。從類型上看，地震領域的研究機構主要集中在高校，說明高等院校是該領域的主要研究力量，見表3。

表3 發(fā)文量前15名的機構

（續(xù)表3）

打開CiteSpaceⅡ，網(wǎng)絡節(jié)點選擇Country與Institution，來源選擇title、abstract、descriptor 和identifiers， 算 法 選 擇Minimum Spanning Tree，數(shù)據(jù)抽取對象為top25，Time Scaling 的值為5，將1900- 2012 年分成23 個時段進行處理，經(jīng)過運算，將上述數(shù)據(jù)進行可視化展示，繪制出有關地震研究領域機構的知識圖譜，如圖1所示。其中圓形節(jié)點代表國家(地區(qū))。

圖1 地震領域研究機構圖譜

機構圖譜顯示出地震研究領域的論文主要來自中國和美國兩個簇，其次是英國、日本和土耳其。從圖1 可以看出，美國的中心度最高，圖中顯示加拿大、日本、英國、澳大利亞、德國、中國臺灣、伊朗、土耳其等國家(地區(qū))都與美國有直接或者間接的聯(lián)系，說明這些國家(地區(qū))在研究范式上與美國有相似之處。美國是這個共現(xiàn)網(wǎng)絡中的關鍵點，在地震研究領域方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。

3 地震研究領域的知識基礎與研究前沿

“研究前沿”(Research Front)是美國科學家普賴斯提出的，用來描述研究領域的動態(tài)本質(zhì)。普賴斯認為某個領域的研究前沿是由科學家積極引用的文章所體現(xiàn)的，用來描述研究領域的瞬時特征。陳超美定義研究前沿為一組突現(xiàn)的動態(tài)概念和潛在的研究問題。而研究前沿的知識基礎則是它在科學文獻中的引文和共引軌跡[2]。

運行CiteSpaceⅡ，網(wǎng)絡節(jié)點選擇Cited Reference，在視圖結果中分別選擇Timeline和Timezone，用共引網(wǎng)絡圖譜來展示地震研究領域的學科知識基礎與研究前沿。具體分析如下：

3.1 地震研究領域的知識基礎分析

地震研究領域的知識基礎分析可以分為兩類：早期奠基性文獻和一組共被引頻次及其中心性都比較高的關鍵文獻，它們形成了地震研究領域的脈絡，組成了研究的基礎。

3.1.1 地震研究奠基性節(jié)點文獻分析

CiteSpaceⅡ的時間序列圖譜如圖2所示，從圖中可以清楚地看出地震研究領域的發(fā)展脈絡，以及奠基性文獻。

圖2 地震研究領域奠基性文獻的時間序列圖譜

第一篇地震領域的重要的奠基性文獻是WH Hobbs于1907年寫的《Earthquakes：an introduction to seismic geology》[3]，該書討論了地震的理論和起因，總結了地震多發(fā)地區(qū)并描繪了地震運動的類型以及地震對于地形地貌和河道的影響；重點描述了發(fā)生在美國的大地震。

第二篇重要文獻是東京大學物理系教授CG Knott在 1908 年 寫 的 《The physics of earthquake phenomena》 [4]。該書的引言回顧了引起地殼拉裂、流動、褶皺和斷裂的能導致地震的基礎條件。作者勾勒出了合乎情理的震動現(xiàn)象學：震動所造成的空氣折射，也許不到地震波千分之一的能量就能影響地震；沖積土能夠減弱聲音的震動，而較為堅硬的地層很可能傳遞聲波，造成更大的危害。

第三篇重要文獻是Imamura，A于1924年撰寫的論文《Preliminary Note on the Great Earthquake of Southeastern Japan on September 1，1923》[5]，描述了1923年9月1號發(fā)生在日本東南的大地震，該次地震幾乎摧毀了日本東南部，是日本發(fā)生的最為嚴重的地震之一。1906年，時為助教授的今村明恒發(fā)表了一篇文章，預測在50年內(nèi)日本相模灣將發(fā)生大地震。同樣曾在1906年發(fā)生了大地震的美國，學者瑞德提出了彈性回跳理論，自此地震預報成為民眾和科學家研究的重點。

第四篇重要文獻是Davidson C于1924年撰寫的《Fusakichi Omori and his work on earthquakes》[6]，該文主要介紹了日本地震學家大森房吉，他的研究涉及地震學的各個領域，他研究了1891年日本濃尾大地震及其余震，發(fā)現(xiàn)大地震的余震頻數(shù)隨時間作雙曲線式的衰減，由此得到大森余震公式。在地震觀測和研究中，他還發(fā)現(xiàn)近地震記錄中S波以前的振動持續(xù)時間與震源距成線性關系。這個關系后來成為測定震中位置的依據(jù)。

從總體上看，正是這些相關研究領域的發(fā)展才奠定了地震研究的堅實基礎。

3.1.2 地震研究領域的關鍵節(jié)點文獻分析

一般來說，某個研究領域的知識基礎與其研究前沿會隨著時間的變遷而不斷延伸和拓展，最終形成一個學科的核心文獻集合，并進而表現(xiàn)為該領域的高被引文獻簇。圖3中每個圓形的節(jié)點代表一篇文獻，節(jié)點的大小代表該文獻被引用的多少，年環(huán)的厚度與相應年份的引文數(shù)成正比。

圖3 地震研究的關鍵被引文獻圖譜

從圖看出，最重要的兩篇文獻是American Psychiatric Association 于 1994 年 撰 寫 的《Ethnic minority elderly：A task force report of the American Psychiatric Association》[7]一書以及1994年AK Goenjian撰寫的論文《Posttraumatic stress disorder in elderly and younger adults after the 1988 earthquake in Armenia》[8]。前一篇主要闡述了精神病關懷和治療方面的課題，主要是關注少數(shù)民族老人的精神病患者的問題，其中涉及到精神問題分析、治療，人性關懷等話題。AK Goenjian的論文闡述的是1988年亞美尼亞地震發(fā)生1年半后，對老人和年輕的成年受害者遭受創(chuàng)傷后應激反應的頻率和嚴重性評估進行研究，以及評估曝光、年齡、性別以及家庭成員死亡等事件或行為和這些反應的關系等。

第三篇關鍵文獻是FH Norris等人撰寫的《60，000 disaster victims speak：Part I.An empirical review of the empirical literature，1981-2001》[9]，從災難幸存者選出160個為樣本，以樣本類型、災害類型、災害位置、觀察到的結果和風險因素以及整體損害的嚴重性方面為樣本進行編碼；對一些具體的問題包括心理問題、非特異性的困擾、健康問題、生活中的慢性問題、資源流失以及針對青年的特定問題進行了調(diào)查和研究。

第四篇重要文獻是RSPynoos等人撰寫的《Post-traumatic stress reactions in children after the 1988 Armenian earthquake》[10]，文章調(diào)查了1988年亞美尼亞毀滅性地震一年半后，來自3個城市的距震源不同距離的231名地震幸存兒童，測試他們創(chuàng)傷后應激反應的頻率和嚴重程度，應用的方法是兒童PTSD反應指標(CPTSD-RI)。

3.2 地震研究領域的前沿節(jié)點文獻分析

圖4所示是地震研究前沿的時區(qū)視圖。圖中右上角顯示的是由一組最新熱點研究文獻構成的研究前沿，它代表著一個研究領域的思想現(xiàn)狀。從該圖可以看到地震研究領域最近幾年的發(fā)展脈絡、以及研究前沿與知識基礎之間的聯(lián)系。

圖4 地震領域研究前沿時區(qū)圖譜

從圖4可以看到代表前沿節(jié)點的有Kun P(鯤鵬)等人于2009年發(fā)表的論文《Prevalence of post-traumatic stress disorder in Sichuan Province， China after the 2008 Wenchuan earthquake.》[11]，作者主要使用橫截面多集群抽樣的調(diào)查方法，在四川北川縣和閬中縣調(diào)查了2008年汶川地震后其中的1002名幸存者，使用結構化面試和哈佛創(chuàng)傷問卷收集數(shù)據(jù)，評估汶川大地震后不同地區(qū)創(chuàng)傷后應激障礙的流行程度以及其他相關的危險因素。調(diào)查和評估結果顯示：家庭收入、居住條件(定居點)、親屬死亡、家庭受損等因素明顯與疑似PTSD的發(fā)生率有關。應當把重點放在沒有家庭收入的個人、沒有住所或住在臨時住所的人群、房屋全部被毀和親人去世的這些人群里。政府應改善生活條件，并提供常見的精神障礙的治療。

另一個前沿節(jié)點是PM Ho等人于2009年撰寫的《Risk of Adverse Outcomes Associated With Concomitant Use of Clopidogrel and Proton Pump Inhibitors Following Acute Coronary Syndrome》[12]，文章主要從生物藥學角度對治療藥物作了對比研究和分析，研究了同時使用氯吡格雷和質(zhì)子泵抑制劑可能造成急性冠脈綜合征的危險和不良后果，而這些藥物常用于地震后創(chuàng)傷后應激障礙等癥狀和疾病的治療。

第三個前沿節(jié)點是Giannopoulou I等人撰寫的論文《Post-traumatic stress reactions of children and adolescents exposed to the Athens 1999 earthquake》[13]，這項研究是在1999年雅典地震后的6-7個月進行的，目的是探索創(chuàng)傷后應激障礙(PTSD)、焦慮和抑郁癥狀在遭受地震和沒有遭受地震孩子之間的區(qū)別，但是兩組孩子可能處于相同級別的地震災后逆境。研究表明遭受地震組(N=1752)相比間接遭受地震組(N=284)有明顯較高的焦慮和PTSD的分數(shù)，但是在抑郁癥的得分上沒有顯著差異。

另外，重要的前沿節(jié)點還包括Sandro Galea等人于2005年發(fā)表的文獻《The Epidemiology of Post-Traumatic Stress Disorder after Disasters》[14]，這篇文獻主要闡述了災害后PTSD的流行病學。文章講到，人一般會遇到很多災害經(jīng)歷，超過2/3的人類可能會遇到重大的創(chuàng)傷性事件，諸如洪水、地震和交通意外等是很多人經(jīng)歷的創(chuàng)傷性事件，可能會導致精神和身體方面的各種問題。

從這些文獻中可以看出，地震災后的心理創(chuàng)傷的原因、狀態(tài)和治療等研究已經(jīng)成為這一領域的研究前沿和熱點。

4 地震研究領域的結構分析

4.1 知識圖譜的整體描述

在CiteSpaceII軟件中，時間選取1900-2012年，以5年為一個間隔，網(wǎng)絡的節(jié)點選擇Cited Reference，Top N per slice選擇25%，其他參數(shù)不變，生成以引用文獻聚類的知識圖譜。圖中每個圓形的結點代表被引文獻，結點大小一致，如圖5所示。從圖5可以看出，整體的知識圖譜比較緊密，每個類之間的聯(lián)系比較密切。從聚類列表可以看出知識圖譜的展示符合人們對地震研究領域的一般認知，可以看出隨著時間的變化，地震研究的主題領域是變化著的。

圖5 地震研究文獻共被引網(wǎng)絡聚類

4.2 知識圖譜的結構分析

選取Log-likehood ratio(LLR)法則從施引文獻關鍵詞中抽取的結果對每個聚類進行自動標識，得出56個聚類，對這些聚類的文本信息以及文獻進行閱讀分析，可以看出地震研究的主要有如下內(nèi)容：

(1)具體地震實例的情況闡述及其相關情況。

關鍵詞一般會出現(xiàn)alaskan earthquake、guatemala earthquake、 south italian earthquake、messina earthquake、wenchuan earthquake、great japanese earthquake等。主要闡述災情、地質(zhì)原因、災后重建等具體的一些情況。

(2)地震預測、預報的研究主題。關鍵詞多為earthquake dating、research、subsequent condition、comparative study等。主要闡述的是全球地震帶研究、地質(zhì)地理研究、氣候等自然狀況來預測地震。

(3)地震相關的地理、地質(zhì)、地球、環(huán)境、自然和大氣環(huán)境等相關領域的研究。出現(xiàn)的關鍵詞主要有physical environment、historical earthquake activity、seismic phenomena、acoustic emission、physical environment、biological reaction、geology、long beach earthquake等。

(4)地震應急反映、處理、現(xiàn)場救助等主題的研究。關鍵詞主要有decision-making、relocation housing、assessment、earth quakes result、influence、early warning、emergency handling等。

(5)災后心理救助、疾病治療、傳染病預防等研究主題。關鍵詞多為disease surveillance、posttraumatic stress disorder、hospital、mental-health profession等。目前這個領域是地震研究相關領域的核心前沿。災后心理障礙類別研究、災后心理障礙重點人群研究、災后重建、災后心理干預研究以災后心理干預志愿者、心理重建、醫(yī)療救援、突發(fā)事件中政府及相關組織的職責作用等都是研究的重點。

5 結論

重大自然災害的頻發(fā)，給人類造成了很大的傷害，本文試圖從文獻計量和知識圖譜方面探討地震研究領域的前沿和熱點話題，以期能對地震領域?qū)W者的研究提供參考。筆者利用文獻計量和知識圖譜對相關文獻進行分析，研究了各年文獻量、主要作者和相關機構、知識基礎、研究熱點和前沿。得出結論：地震領域的研究的熱點主要在地震等自然災害的監(jiān)控預報和預防，以及災后受災人群的心理障礙治療和疾病治療等領域。

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