基于科學知識圖譜的應急救援研究可視化分析

鄧 偉, 夏正洪

(1.中國民用航空飛行學院發展規劃處， 廣漢 618307；2.中國民用航空飛行學院空中交通管理學院，廣漢 618307)

應急救援是指針對突發事件采取預防、響應和恢復的活動和計劃，根據事件類型可分為衛生應急、交通應急、消防應急、地震應急、廠礦應急等。目前，中國應急救援研究成果多集中在應急救援體系[1]、應急救援預案[2]、應急救援虛擬演練[3]、救援物資轉運和路徑優化[4]等。但是，這些研究在一定程度上為應急救援提供了思路和方法，但是面對越來越難以預測與控制的應急救援安全形勢，單一知識點的微觀聚焦研究方法顯得太過單薄，亟需對該領域研究現狀整體格局的宏觀可視化分析。

科學知識圖譜是用于顯示科學知識發展進程和結構關系的圖形，既是具有時間序列化的知識譜系，又是可視化的知識圖形；可對知識或研究群體所構成的復雜網絡進行聚類分析，將海量數據以圖形、圖像等可視化集中表現形式，挖掘數據之間的潛在關聯，實現數據可視化信息處理，以協助人們做出科學合理的決策[5]。科學知識圖譜分析技術在大數據時代背景下發展迅速[6]，目前被廣泛應用于管理科學[7]、安全科學[8]、科技管理[9]等領域。

基于科學知識圖譜可視化軟件CiteSpace V[10]，以中國知網CNKI上的核心期刊為數據源，檢索應急救援領域近20年(2000—2019年)所載論文，分析研究成果產出時序、研究力量分布、關鍵詞及文獻共引、突變詞分析；通過科學知識圖譜的可視化分析呈現應急救援研究領域的知識結構、規律和分布情況，實現對應急救援領域研究動態的總體把握。

1 應急救援研究成果可視化分析

1.1 數據來源及方法

2020年1月10日，以“主題=應急救援”在CNKI上檢索最近20年(2000—2019年)的文獻，共得到12 826條數據；根據布拉德福定律可知，少數核心期刊集中了該研究領域的大量重要文獻，于是在高級檢索中將期刊來源類別同時勾選“EI源期刊、核心期刊、CSSCI、CSCD”，檢索條件：精確，得到文獻1 715篇，再經過篩選去除不相關的聲明、通知公告等，可得該領域的有效文獻1 693篇。

將檢索結果導出為Refworks文本文件，導入CiteSpace V中進行格式轉換，“Time Slicing”選擇2000—2019，“Years Per Slice”設置1年為一個時間分區，“TOP N Per Slice”選擇閾值50，即每個時區選擇高頻出現的前50個節點，采用網絡裁剪運算策略，繪制作者、機構合作網絡知識圖譜，有效地完成應急救援領域科學研究進行可視化分析。

1.2 論文產出時間圖譜

論文產出是衡量研究領域已有知識的累積量以及成熟程度的重要指標，將應急救援研究近20年(2000—2019年)的核心期刊論文進行時間圖譜分析如圖1所示：應急救援領域研究論文產出曲線基本符合科學文獻的指數增長規律——普賴斯邏輯增長曲線。2000—2003年，中國應急救援研究還處于初級階段，論文年平均不超過10篇，是普賴斯曲線緩慢增長的初級階段；2004—2007年，中國應急救援研究論文呈現線性增長趨勢；2008—2011年，該領域研究論文呈指數型增長趨勢，并于2011年達到了峰值153篇，該年研究成果占比總研究成果的9.05%；2012—2019年，該領域論文年均發文量基本穩定在133篇左右，標志著中國應急救援研究已經成熟。

圖1 2000—2019年應急救援研究論文產出時間圖譜Fig.1 Sequential maps of research papers of emergency rescue during 2000—2019

將刊載應急救援領域研究論文的北大核心期刊按其刊載量進行降序排列，前十位分別是《中國安全生產科學技術》(223篇)、《中國安全科學學報》(137篇)、《消防科學與技術》(134篇)、《煤礦安全》(58篇)、《災害學》(42篇)、《工業安全與環保》(37篇)、《中國煤炭》(33篇)、《礦業安全與環保》(30篇)、《工礦自動化》(29篇)、《煤炭技術》(28篇)。由此可見，該領域最核心區期刊所刊載的文獻數量約為總數的1/2，即中國應急救援領域已形成集中穩定的核心發文期刊群：《中國安全生產科學技術》《中國安全科學學報》和《消防科學與技術》。其中，《消防科學與技術》為北大核心，《中國安全生產科學技術》《中國安全科學學報》為北大核心和CSCD核心檢索；可見核心期刊群所發表的文章能代表該領域的熱點，是該領域后續學者的重要參考期刊源。進一步地對核心期刊群進行時序統計分析如圖2所示。

圖2 應急救援領域核心期刊群時序分析圖Fig.2 Sequential maps of core periodicals in the emergency rescue

可見，中國應急救援研究成果最高產和次高產年度2011年、2016年，分別產出51篇和45篇論文。《中國安全生產科學與技術》年均發文量約為12篇，且在2011年論文產出高達28篇，是該領域發文量最多的刊物。根據2019年CNKI統計的數據顯示：《中國安全生產科學與技術》的復合影響因子和綜合影響因子分別為1.407和0.962，《中國安全科學學報》的復合影響因子和綜合影響因子分別為1.770和1.294，《消防科學與技術》的復合影響因子和綜合影響因子分別為0.744和0.504。因此，綜合發文量和影響因子可知，《中國安全生產科學與技術》是中國應急救援領域最權威的核心期刊。

1.3 學科分布

通過對應急救援領域近20年的研究論文分析，提取研究成果的學科分類如表1所示。其中，安全科學與災害防治方向應急救援研究成果最突出(717篇)，占總研究成果的42.53%；其次是礦業工程方向(369篇)，占總研究成果的21.79%；行政學及國家行政管理方向發文207篇(占比12.22%)；地質學方向發文量為157篇(9.27%)；公路與水路運輸方向發文量126篇(占比7.44%)。進一步分析研究論文的基金來源：約有18.91%的論文受國家自然科學基金資助，8.18%的論文受國家支撐計劃支持，4.43%的論文受國家社會科學基金的資助；應急救援研究領域所涉工程技術、基礎與應用基礎研究以及政策和行業規范等層次。

表1 應急救援研究成果學科分布

2 應急救援研究合作圖譜分析

2.1 作者合作圖譜

圖3 應急救援研究論文作者合作網絡Fig.3 Author cooperation network of emergency rescue research papers

作者合作網絡節點間的連線越粗表示作者間的合作次數越多，網絡密度為0.007 6，說明作者之間的合作關系網絡整體較為松散，即應急救援領域沒有形成聯系緊密的合作網絡。但是，以來自同一院校師生之間的局部合作網絡較多，如北京科技大學的蔣仲安、鄧云峰、蓋文妹、李競、杜焱等組成的最大子網絡如圖4所示。該網絡中的學者在應急救援領域的平均發文量約4篇，合作網絡連接多達28條，連接線越粗則表示學者間合作次數越多；節點間的連線也呈現不同的顏色，分別對應作者合作的時間分區，其中冷色調和暖色調表示時間由遠到近。通過發揮團隊集體優勢，承載應急救援知識的延續性，提高在該領域的科研產出效率。

圖4 應急救援研究論文作者合作最大子網絡Fig.4 The largest author cooperation sub-network of emergency rescue research papers

2.2 機構合作圖譜

機構合作圖譜分析可以揭示某研究領域的主要科研力量分布及其之間的合作關系，挖掘出該領域具有較大影響力的科研機構，為學術交流提供參考。筆者通過分析應急救援研究論文的機構合作網絡如圖5所示，近20年機構合作網絡節點數162，合作關系數69，網絡密度為0.005 3。網絡節點的大小反映其發文量的多少，節點由不同顏色的年輪構成，每個年輪對應不同的時間分區，該時區內產出越多則其年輪越厚。該領域論文發表量排名前五的機構包括中國安全生產科學學研究院(35篇)、中國人民武警部隊學院(34篇)、中國礦業大學(26篇)、中國煤炭科工集團(21篇)、北京科技大學(18篇)，以上及機構在應急救援領域的研究比較活躍。網絡中節點與節點之間的連線表示機構之間合作關系，連接線越粗表示機構之間的合作產出越高，連線顏色越鮮艷表明機構合作時間越近。

圖5 應急救援研究論文機構合作網絡Fig.5 Institution cooperation network of emergency rescue research papers

2.3 關鍵詞共現圖譜

關鍵詞是對所述文章思想和觀點的高度概括，通過對關鍵詞的共現分析可挖掘該領域研究內容的內在聯系和微觀結構。近20年應急救援領域1 693篇核心期刊論文的關鍵詞共有3 873個，通過統計分析得到該領域前10個高頻關鍵詞及其頻次分別為：應急救援(522次)，應急管理(129次)、突發事件(63次)、應急預案(58次)、煤礦(47次)、消防(39次)、GIS(35次)、安全生產(32次)、地震(27次)、重大危險源(25次)、應急能力(23次)。將該數據導入CiteSpace V 中進行關鍵詞共現知識圖譜如圖6所示，threshold=10。其中，圖譜共生產節點343個，982條連線，網絡密度為0.016 7。知識圖譜中節點字體及其黃色方框區域的大小代表該節點的重要程度，字體越大、黃色區域面積越大則表示該關鍵詞出現的次數越多，重要性等級越高，越有可能成為網絡的核心節點；連接線上的數字表示共現次數，表示關鍵詞之間的關聯程度大小。CiteSpace軟件中提供了一個可量化某一節點在連接其他節點中的重要程度的指標——中心度，若某節點的中心度大于等于0.1，說明該節點處于核心位置或對信息的流動起到控制作用。從圖譜中可知，關鍵詞中應急救援(0.95)、應急管理(0.33)、突發事件(0.11)等節點在圖譜中發揮了重要的樞紐媒介作用。綜合關鍵詞頻次及其中心度，以上節點可視為共現網絡的關鍵節點，反映了應急救援領域的核心研究主題。

圖6 應急救援研究關鍵詞共現分析Fig.6 Keyword co-citation of emergency rescue research key words

2.4 應急救援文獻共引分析

通過對應急救援領域文獻共引分析可知，表2中的成果是排名前5位的高被引文獻，其被引次數平均約為178次，平均下載次數3 364次，說明其學術水平較高，有較高的參考價值。高被引文獻研究內容涉及應急救援物資轉運、救援手段、救援技術和救援管理

表2 應急救援文獻共引分析

平臺等，期刊來源均為公認度較高的核心期刊。其中，陳志宗在2006年發表于《管理科學》上題名為《重大突發事件應急救援設施選址的多目標決策模型》的研究成果，其被引次數高達231次，在高被引文獻TOP5中占比25.94%，且下載次數高達3 744次，所構建的應急救援設施選址是現代應急救援研究的基礎，是后續學者的重要參考來源。

2.5 關鍵詞突變分析

科學知識圖譜能夠顯示知識的演化和衍生關系，可通過關鍵詞頻增長率顯著變化和突變詞檢測來明確新研究主題或研究熱點；而CiteSpace V 不僅能夠實現對高頻節點和聚類的解讀，也能通過“突變詞語”的突變檢測來實現對學科研究前沿的探測。通過對應急救援研究領域近20年的1 693篇文獻進行突變詞提取分析，其結果如表3所示。突變詞“重大危險源”的突變強度最大，達到5.161 1，其突變時間段為2006—2009年，說明該時間段學者們集中關注“突發危險事件”和“重大危險源”[11]影響下的應急救援；之后逐漸開始開發基于地理信息系統(geographic information system,GIS)的應急救援平臺和管理系統[12]；2010—2014年期間，研究方向逐漸轉換為應急救援路線[13]、物資分配模型[14]的優化問題上，因此“優化模型”[15]和“礦山事故”[16]突變和使用頻次顯著增加；2013—2017年，“地震應急”[17]相關的應急救援成為研究者們青睞的新主題和熱點，“地震應急救援”突變強度達到3.305 9；2017—2019年，研究熱點又演變為應急救援相關的“多目標優化”[15]和 “應急救援物資”[18]方向。

表3 應急救援研究關鍵詞突變分析Table 3 Keywords burst analysis of emergency rescue research

3 結論

以CNKI近20年收錄的主題為“應急救援”的核心期刊論文為數據源，借助CiteSpace V 對其研究成果、學者、機構、關鍵詞共引、文獻共引、突變詞等進行可視化分析。

(1)中國應急救援研究論文產出符合普賴斯邏輯增長曲線，且安全科學與災害防治學科方向論文產出最高，研究成果主要刊載在《中國安全生產科學技術》《中國安全科學學報》和《消防科學與技術》上；綜合發文量和期刊的影響因子可知，《中國安全生產科學技術》是中國應急救援領域最權威的核心期刊。

(2)作者以郭其云、夏一雪、郭德勇等為核心，機構集中于中國安全生產科學學研究院、中國人民武警部隊學院和中國礦業大學，且作者合作和機構合作關系網絡均較為松散。

(3)應急救援、應急管理和突發事件等是該領域的核心關鍵詞，突變詞“多目標優化”和“應急物資”代表當前應急救援研究的熱點和前沿。