中國開采沉陷領域研究趨勢的文獻可視化分析

張 民 馬晨陽 仲崇武

（1.兗州煤業股份有限公司楊村煤礦，山東 濟寧 202118；2.江蘇省資源環境信息工程重點實驗室，江蘇 徐州 221116；3.兗州煤業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開采沉陷領域的研究趨勢。知識圖譜能夠用直觀圖像展現出最前沿領域和學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域或學科的發展概貌，便于人們全面審視一個學科的結構和研究熱點、重點等信息[1]。它可以把復雜的知識領域通過數據挖掘、信息處理、知識計量和圖形繪制而顯示出來，揭示知識領域的動態發展規律，為學科研究提供切實的、有價值的參考[2]。

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

1 數據來源

CiteSpace 可以分析常見的文獻數據庫。比較而言，CNKI 數據庫文獻數量較多、覆蓋面廣，因此本文選取來自CNKI 的數據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，共檢索關聯性較強的2745 篇相關文獻。將得到的文獻進行整理，去除碩士學位論文以及非中文文獻，最后得到有效文獻1745 篇。

2 結果分析

2.1 發文量時間分析

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

圖1 中國開采沉陷研究的文獻統計

1989—2005 年這一階段，各高校的研究生招收數量并不多，開采沉陷領域的研究人員數量較少，開采沉陷領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。根據全國教育事業發展統計公報，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達58.97 萬人。此時，國內各個領域的學者與研究生數量增加，同樣開采沉陷領域研究人員的數量也在迅猛增長，發文數量開始急劇上升。2015 年之后，國內開采沉陷領域相關的文獻開始下降。經過查詢并分析了WOS 數據庫中外文期刊文獻的數量增長情況，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的，從而導致國內開采沉陷領域的投稿減少，國內發文數量也隨之減少。

2.2 關鍵詞分析

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

圖2 1989—2018 年開采沉陷領域關鍵詞圖譜

關鍵詞知識圖譜中出現次數最多的關鍵詞是“開采沉陷”，一共出現了915 次（為了知識圖譜更容易辨識，將“開采沉陷”節點隱去）。其他出現較高次數的關鍵詞有“概率積分法”“數值模擬”“地表沉陷”“GIS”“土地復墾”“地表移動”“煤礦開采”“沉陷”“預計參數”等。結合表1 中關鍵詞被引頻次以及排名，關注圖1 四周的一些小節點，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鍵詞分析知識圖譜。通過對比前后兩個時間段關鍵詞以及關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域的發展情況。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”“土地復墾”“礦山開采沉陷”“概率積分法”等領域，但是除了“開采沉陷”被引頻次比較高，其他關鍵詞的出現次數較低，此時間段開采沉陷有關的研究較為稀少。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鍵詞而言。

表2 1989—2004 年被引頻次排名前15 關鍵詞

在2004—2008 年關鍵詞分析知識圖譜中，“開采沉陷”“地理信息系統”“土地復墾”“地表移動”等關鍵詞出現次數較多，并且這一時間段的關鍵詞包含了前一時間段的絕大多數關鍵詞，表明開采沉陷領域的研究熱點在這幾年相對穩定。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“地質災害”“金屬礦山”，“地質災害”與前一時間段出現的關鍵詞“環境影響”有所聯系，最后經分析得出“金屬礦山”是當時開采沉陷領域研究的熱點。

表3 2004—2008 年被引頻次排名前16 關鍵詞

表4 2008—2012 年被引頻次排名前18 關鍵詞

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”在開采沉陷領域的重要性逐漸提高。同時，“土地復墾”“數值模擬”“地表沉陷”“可視化”“GIS”等依舊是這一領域內研究的熱點內容。和沉陷類似的關鍵詞有“地表沉陷”“沉陷控制”“開采沉陷預計”“沉陷預計”，這表明開采沉陷領域開始沿著不同研究方向進行發展?！癋LAC3D”是這一時間段新出現的關鍵詞，“FLAC3D”開始在開采沉陷領域普及。

2012—2015 年較于之前多出了關鍵詞“D-insar”“Matlab”“GPS”“厚松散層”等，數據采集技術在開采沉陷領域的使用已經普及。

到了2015—2018 年這一時間段，“采空區”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。

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

表5 2012—2015 年被引頻次排名前20 關鍵詞

表6 2015—2018 年被引頻次排名前21 關鍵詞

2.3 機構分析

對研究對象的1745 條檢索結果的發文機構進行分析，從CiteSpace 中得到如圖2 所示發文機構知識圖譜。圖中共有144 個節點，111 個連接，網絡密度為0.010 8，說明中國開采沉陷領域研究的機構間的聯系較多，但是學術交流有待加強。

圖2 1989—2018 年開采沉陷領域發文機構圖譜

合并所有的二級機構，中國礦業大學出現的頻次最多，其次是河南理工大學、安徽理工大學和遼寧工程技術大學。從區域角度上看，開采沉陷研究機構發文次數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文次數較高，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。

表8 1989—2018 年發文數量前21 的作者

2.4 作者分析

通過CiteSpace 制作作者共現分析知識圖譜，進行作者共現分析，能夠分析出某一領域或者學科在某一時間段內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，網路密度為0.009 7。從圖中可以看出，出現次數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 位作者發文數量在十篇以上，同時這21 位作者中有9 位作者的機構是中國礦業大學。從作者群體來看，中國開采沉陷領域研究比較集中，常見的研究團隊通常是同一機構組成的。如圖3，其中最大的作者群是以中國礦業大學的郭廣禮、吳侃和鄧喀中為中心包括查劍鋒、譚志祥、鄒友峰、王磊等作者的學術團隊。

圖3 1989—2018 年開采沉陷領域作者圖譜

3 總結與展望

利用CiteSpace 軟件，對CNKI 數據庫中1745篇開采沉陷領域相關的文獻進行分析和可視化研究，得到結論如下：

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

（2）關鍵詞分析表明：國內開采沉陷領域的研究熱點體現在“開采沉陷”“概率積分法”“數值模擬”和“地表沉陷”等領域。關鍵詞共現網絡結構較為嚴密，網路密度較高，各個關鍵詞的聯系較為密切。

（3）作者和機構分析表明：參與開采沉陷領域研究的機構較多，科研隊伍龐大，其中中國礦業大學發文數量最多。