地圖學研究現狀的可視化分析

王 巖，蔡中祥，鄭束蕾，劉宏建，張琳翔，劉子義

（1.信息工程大學 地理空間信息學院，河南 鄭州450000）

地圖學是一門歷史悠久的學科，無論是在中國還是在西方國家，地圖均是伴隨人類文明的誕生而來。經過長期發展，如今地圖學已成為一門擁有一定理論基礎和現代化技術手段的學科[1]。19世紀末20世紀初，系統而完整的現代地圖學理論開始形成。地圖制圖技術和地圖應用手段日新月異。計算機技術的出現將地圖學研究再一次向前推進。針對地圖學研究現狀的分析，不僅是對現代革命后地圖學所取得成就的歸納總結，更是對目前地圖學研究發展的思考。

本文主要采用文獻計量法從時間和空間兩個尺度對國內外地圖學研究現狀進行可視化分析，力求從時間和空間兩個尺度上發現并解釋近年來地圖學發展的規律。文獻計量法，是以海量文獻為研究對象，采用數學、統計學等計量方法，研究某一學科文獻的數量關系、變化規律、分布結構和定量管理，進而探討某一學科的某些結構、特征和發展規律的一種方法[2]。分析工具主要采用美國費城德雷克塞爾大學陳超美博士開發的文獻計量軟件Citespace。

1 國內外地圖學研究基本情況可視化分析

1.1 國內地圖學研究重要作者可視化分析

了解國內地圖學研究現狀，首先需從地圖學研究的主體入手。研究人員和研究機構作為地圖學研究的主體，分別代表了權威的知識來源與知識分布。分析現有國內文獻的作者與機構，可為今后深入開展研究找到可參考的知識來源，也可與國際地圖學研究的知識來源進行對比，找出國內外研究的差距與不同。

本文利用Citespace軟件，以1 000條主題為地圖學的中國知網文獻數據為施引文獻，構建作者合作網絡，從網絡中探尋作者在網絡中的重要性和網絡屬性。施引文獻包括文章作者、機構、國家、標題、關鍵詞等信息[3]。圖1為地圖學文獻作者合作分析的年輪圖譜，是利用Citespace進行文獻分析時最為基礎的分析圖譜。每個節點的半徑與該節點對應作者的發文量成正比，節點間的連線代表兩位作者間的合作關系，年輪從內到外由冷色向暖色過渡，代表從早到晚的發文年代[4]，聚集在一起的作者為合作較多的作者。年輪圖譜利用數據可視化的方式清晰展現了地圖學文獻作者情況。為了尋找最權威的知識來源，通過圖譜已產生了一個直觀的映像，而導出作者發文量列表，則可直接從數量上判斷知識來源的權威性。表1為發文量前30位的文獻作者，這些文獻是今后研究的重要參考。結合圖譜和表格可以發現，國內地圖學研究者整體分散、部分聚集，說明國內的地圖學者有幾個主要研究方向，在各自研究方向內部合作較多，而跨方向的交流較少。

圖1 國內地圖學文獻作者合作分析年輪圖譜

表1 作者發文量情況表

1.2 國際地圖學研究重要作者可視化分析

對國際地圖學研究現狀進行分析，并與國內地圖學研究現狀進行對比，可找出國內外地圖學理論研究的不同視角，對理解地圖學基礎理論和發現未來地圖學研究的增長點，具有重要的作用。

國際地圖學文獻數據主要來源于科學網。科學網是美國Thomson Scientific基于Web開發的大型綜合性、多學科、核心期刊引文索引數據庫，包括3個引文庫（SCI、SSCI和A&HCI），兩個化學數據庫（CCR、IC），以及科學引文檢索展板（SCIE）、科技會議文獻期刊引文索引（CPCIS）、社會科學和人文科學會議文獻引文索引（CPCI-SSH）3個引文數據庫，以ISI Web of Knowledge為檢索平臺[3]。本文選取檢索主題詞為cartography的1 500條文獻數據，時間為1992～2017年，使用共引分析法確定被引用次數最多的文獻。Small于1973年提出的以文獻為單位的共引分析法，是將一批文獻（或著者、期刊）作為分析對象，利用聚類分析、多維標度等多元統計分析方法，借助計算機，把眾多分析對象之間錯綜復雜的共引網狀關系簡化為數目相對較少的若干類群之間的關系，并直觀表示出來的過程[5]。

利用Citespace生成的文獻作者共引圖譜，如圖2所示，可以看出，國際地圖學研究作者相對集中，以Maceachren A M為中心，延伸出以Robinson A H、Imhof E為代表，以Goodchild M F為代表和以Boudouresque C F、Meinesz A、Jenny B為代表的3個分支。通過查閱資料，對上述作者的研究進行了解。Maceachren A M是Geovista中心的領導者，他的研究領域非常廣泛，涵蓋了空間認知、空間分析、地理信息表示和可視化分析。Robinson A H是美國地圖學家，Imhof E是瑞士地圖學家，均致力于地圖學理論的研究，其中Imhof E詳細闡述了理論制圖學的研究范圍、涉及內容及其地位[6]。Goodchild M F主要從事地理信息科學、空間分析、地理數據不確定性等研究，在GIS理論、方法與應用領域做出了杰出貢獻，是地理信息科學的倡導者與積極推動者，在全球地理信息科學與技術領域享有崇高威望，是全球公認的GIS領域的學術權威[7]。Boudouresque C F、Meinesz A和Jenny B則主要從事生物生態領域的研究。檢索中cartography同時可作為生態種群圖的意義，表明在英文中cartography有著比地圖學更為廣泛的含義。當然，圖譜中還有諸如Bertin J這樣位于兩束之間的作者，說明Bertin J的理論與Goodchild M F和Robinson A H、Imhof E等的研究都有關聯，他提出了6個視覺變量的理論，并總結了地圖符號的構圖規律。綜上所述，被引次數最高的地圖學家主要包括地圖學理論、GIS和生態學制圖3大方向。

圖2 國際地圖學文獻作者共引圖譜

2 地圖學研究時間分布可視化分析

關鍵詞是一篇文獻內容最精煉的表達，對關鍵詞進行統計分析，是總結文獻研究方向與內容最簡單也是最直接的方法。以文獻發表時間為一種尺度統計不同年份出現的關鍵詞，是研究地圖學發展在時間尺度上變化的一種方式。利用中國知網數據，對地圖學文獻的關鍵詞進行統計，并選取出現頻率大于15的關鍵詞，按照時間順序列表，如表2所示，可以看出，關鍵詞可分為5大類：①關于地圖學史研究，②關于地圖學經典理論，③關于制圖技術，④關于地圖應用，⑤關于地圖學機構和地圖學家。這些關鍵詞正好對應了地圖學的學科框架，即地圖學理論、制圖技術和地圖應用，其中地圖學理論包含了地圖學史，為研究地圖學指明了方向。從年份來看，前期關于制圖技術和地圖學史的研究較多，而后期關于地圖應用的研究較多，說明在當前的國內地圖學研究中，對地圖學應用的關注度最高。

表2 國內地圖學關鍵詞演變表

本文同時對科學網中的1 500條文獻數據做了關鍵詞分析，并導出關鍵詞分析列表，選取出現頻率高于10的關鍵詞，按照時間順序列表。由表3可知，國際地圖學研究的關鍵詞主要可分為4大類：①制圖技術，如mapping、visualization、remote sensing和photogrammetry；②地圖概念，如GIS、digital cartography、scale和model；③地理名稱，如france和mediterranean sea；④生態種群，如posidonia oceanic、antigenic cartography和conservation。在國際地圖學研究的歷史中，不同的研究方向沒有太明顯的階段性，說明國際地圖學研究的持續性很強，不同方向都有不同學者進行長期研究，這種針對一個研究方向的持續性研究值得學習和借鑒。

表3 國際地圖學關鍵詞演變表

3 地圖學研究空間分布可視化分析

研究地圖學的發展現狀，除了以時間為尺度進行分析外，還可在空間上研究地圖學發展的分布情況。從空間上分析地圖學的發展，可清晰地找出國際地圖學研究的核心區域。利用科學網上主題為cartography的1 500條文獻數據，制作國家合作圖譜，如圖3所示，可以看出，國際地圖學研究發文量最多的是法國和美國，其次是西班牙、意大利、德國和英國等歐洲國家。為了能更加直觀地研究國際地圖學領域發文量的空間分布情況，本文以各國發文量為基礎數據，制作了全球地圖學發文數量表，如表4所示。

圖3 國際地圖學研究國家合作圖譜

表4 全球地圖學發文數量表

圖4 地圖學文獻各大洲發文量占比

由表4和圖4可知，歐洲是地圖學發文量最高的地區；其次是北美地區，其中美國占了很大比例，但它的發文密度相對于歐洲，尤其是西歐低了很多；其余3個大洲的發文量就要低很多，表明歐洲是世界地圖學研究的核心區域。因為美國的科學研究更注重實際應用，所以美國在許多技術性、實踐性強的學科發文量較多；而歐洲的理論研究是世界領先的，地圖學又恰恰是一門理論性很強的學科，這就不難解釋為何歐洲的發文量如此之多。結合世界地圖學研究機構合作的情況，可以得出以下結論：從空間上看，歐洲是世界地圖學研究的核心區域，歐洲的研究機構和文獻著作往往能代表地圖學研究的最高水平和最前沿方向。

4 結 語

本文通過對國內外地圖學文獻的分析，總結了近30 a地圖學發展的特點，主要結論包括：

1）國內地圖學研究的作者呈整體分散、部分聚集的趨勢；而國際地圖學研究的作者主要分為理論地圖學、GIS和生態學制圖3支。其中，研究生態學制圖在一般意義上只屬于制圖領域而不屬于地圖學領域，從另一方面也說明cartography不僅指地圖制圖學，應該也包含其他領域的制圖技術。

2）世界地圖學研究從空間分布上看，歐洲是地圖學研究的核心地區。世界上最重要的地圖學研究機構大多位于歐洲，歐洲的地圖學研究處于國際領先地位。

3）地圖學研究從時間序列上看，國內地圖學研究在不同時間段的研究熱點往往屬于不同方向，地圖學研究往往跟隨當時的新技術與新熱點；而國際地圖學研究的持續性較強，不同方向均有學者長期持續研究，不同時間段各方向均有學者進行持續跟進研究。

綜上所述，在今后研究地圖學時，應充分考慮國內外地圖學的發展特點，充分利用以上結論，找出重點關注的研究方向與專家學者，做到有的放矢，對癥下藥。