1992-2019年我國水環境質量評價研究熱點可視化分析

王佳楠,程港椏,劉馨锘,程啟先,張欣怡

（1.山東師范大學地理與環境學院,山東濟南250000;2.信陽師范學院地理科學學院,河南信陽464000;3.南京信息工程大學環境科學與工程學院,江蘇南京210044;4.山西大學環境與資源學院,山西太原030006）

引言

水環境是自然界中水的形成、分布和轉化所處的空間環境[1]，水環境質量與整體環境質量息息相關。基于此，國內眾多學者展開了水環境質量評價文獻綜述的有關研究：夏星輝[2]等指出全球氣候變化對水環境質量有著深刻影響；劉宇麟[3]對水環境質量評價方法進行總結和歸納；石代軍[4]認為水環境質量與氣候變化關系值得深入探討；陳平[5]等就日本的水環境質量監測管理模式進行系統性闡述。上述學者就水環境質量評價的研究進展進行討論，對本研究領域內主要的觀點與焦點，以及新興的動態與趨勢進行總體把握，但對于我國總體水環境質量評價研究領域的熱點與主題等內容缺乏深入探討。

基于文獻計量的知識圖譜可視化分析為綜述類研究帶來了全新的技術手段：毛文山[6]對我國水生態環境的知識圖譜進行研究，表明文獻計量與可視化分析是水環境及其相關研究領域內綜述研究的可靠工具；唐果媛[7]、王耕[8]和李兆耀[9]等學者先后明確了Bicomb、SA?TI與SPSS、Pajek、Ucinet等軟件相結合的技術路徑，并為綜述研究的熱點與主題進行進一步討論與拓展。綜合上述學者的觀點，本研究擬運用Bicomb、SPSS與Ucinet軟件，結合CNKI中核心文獻數據庫進行我國水環境質量評價的研究熱點可視化分析，以期為我國相關領域研究提供一定的思路與參考。

1 數據與方法

1.1 數據來源

中國知網(CNKI,China National Knowledge Infrastructure)是世界上最大的中文學術數據庫。本研究選擇CNKI中的中文核心期刊、中國科學引文數據庫(CSCD,Chinese Science Ci?tation Database)、中文社會科學引文索引(CSS?CI,Chinese Social Sciences Citation Index)以及工程索引(EI,The Engineering Index)中的中文文獻為數據庫：“以主題=*水環境質量評價*”為檢索條目，以“時間=*1992-2019年*”為檢索時段，得到442篇相關文獻并導出其Note-First引文格式，作為本次研究的數據來源。

1.2 方法流程

①運用Bicomb 2.0進行數據來源的梳理，統計年度、作者、機構以及關鍵詞的頻次；②采用Price公式對機構、關鍵詞等內容進行篩選，公式為:Mp=0.749×√Npmax[10]，其中Mp為篩選閾值，Npmax為待篩選內容的最大頻次，導出篩選結果的excel格式文件并繪制統計分析圖或梳理統計分析表(如：圖1~3、表1~2)；③生成詞頻≥4的關鍵詞共現矩陣并導出為txt格式文件，將共現矩陣txt文件保存為Excel文件導入Ucinet 6.6，經由其轉碼為##h格式文件并生成共現分析圖(如圖4)；④生成詞頻≥6的關鍵詞詞篇矩陣并導出為txt格式文件，將轉碼(UTF-8)后的詞篇矩陣txt文件導入SPSS 23.0，經由其系統聚類分析模塊生成“組內聯接-皮爾遜相關性”的譜系分析圖(如圖5)。

2 年度與期刊分析

2.1 年度分析

年度是學術研究的主軸，發文年度情況是指該專業領域內不同年份所發表的文獻數量變化情況，進行文獻年度分析能夠對不同年度發表文獻的大體趨勢進行總體把握；一般來說，從事該專業領域研究的學者和機構數量越多，其發表的文獻數量就越多，反之則較少。依據不同年份的文獻數量變化情況繪制發文年度分析圖(見圖1)，我國“水環境質量評價”專業領域的核心文獻數量變化主要有“緩慢增長-迅速增長-快速波動”的3個階段：①“緩慢增長”階段：1992-2000年，該階段內發文數量在2~11篇之間，表明水環境質量評價的相關研究緩慢增多，海洋水、地表水(湖泊水)及地下水的質量綜合評價等水環境方面的研究工作逐漸開展；②“迅速增長”階段：2001-2009年，該階段內發文數量在9~36篇之間，表明水環境質量評價的相關研究迅速增多，尤其側重于水質狀況與檢測、水質類別與級別等水環境方面的研究工作；③“快速波動”階段：2010-2019年，該階段內發文數量在15~28篇之間，表明水環境質量評價的相關研究呈現出“常態化”趨勢，研究工作的重點也從對象和內容逐漸轉變為方法創新：區間數、熵權法、灰色聚類法、單因子評價法以及模糊綜合評價法等相繼成為高頻詞，即：從定量分析方法的層面，就水環境方面的研究工作開展了大量豐富與拓展的嘗試。

圖1 年度分析圖

2.2 期刊分析

期刊是學術研究的載體，載文期刊情況是指該專業領域內不同期刊所發表的文獻數量差異情況，進行文獻期刊分析能夠對不同期刊刊載文獻的大致情況進行總體把握。一般來說，與該專業領域越相近的期刊、或該專業領域越“熱”，其刊載的文獻數量就越多，反之則較少。依據Price公式(Mp≥3.26)和不同期刊的文獻數量差異情況梳理刊載期刊分析表(見表1)，我國“水環境質量評價”專業領域的核心文獻期刊學科主要有“環境科學與資源利用，水利水電工程，農業科技與資源科學”的3個類型：①“環境科學與資源利用”類：主要期刊有環境工程(19)、環境科學與技術(15)、中國環境監測(15)、水資源保護(11)、海洋環境科學(10)等，此類期刊主要從環境質量評價、水環境與水質評價、海洋環境質量評價等方面進行水環境質量評價的研究；②“水利水電工程”類：人民黃河(18)、人民長江(16)、水文(15)、水電能源科學(7)、水利水電技術(6)等，此類期刊主要以某一具體河段或流域為例，運用水質采樣點(站點)或監測斷面的面板數據進行區域水環境質量評價的研究；③“農業科技與資源科學”類：主要期刊有安徽農業科學(13)、節水灌溉(11)、干旱區資源與環境(11)、水土保持研究(5)等，此類期刊主要以某一具體水庫、濕地或農業用地區為例，結合水質評價的具體方法進行分析與評價，并為農業生產、生態環境保護等工作的開展提供一定的對策方案與決策支持。

表1 期刊分析表

3 作者與機構分析

3.1 作者分析

作者是學術研究的主體，發文作者情況是指該專業領域內不同作者所發表的文獻數量差異情況，進行文獻作者分析能夠對不同作者發表文獻的大體趨勢進行總體把握：一般來說，該專業領域研究的熱點越多(或越強)，從事該專業領域的學者數量就越多，反之則較少。依據Price公式(Mp≥1.67)和不同作者的文獻數量差異情況梳理發文作者分析表(見表2，受篇幅限制，僅展示發文量大于3篇的作者)，我國“水環境質量評價”專業領域的作者主要呈現出“整體聚集-局部零散”的2個特點：①“整體聚集”特點：核心作者(發文量≥2)的人數約為109人，占到總體作者數量的9.39%，表明該研究領域核心作者整體上是集聚的，尤其是“周金龍+趙江濤”“王宏鵬+王新華+紀炳純”“王鐵良+張欣”等若干核心作者群初具雛形，但上述作者群的規模較小，仍有待進一步發展；②“局部零散”特點：核心第一作者(發文量≥2)的人數約為17人，占到總體第一作者數量的4.04%，表明該研究領域核心第一作者局部上是零散的，絕大多數(84.40%)核心作者以第一作者身份的發文量不足2篇，僅有汪萬芬、王新華和陳繼光等少數作者的第一作者身份發文量達到了3篇，且核心第一作者的發文數量約為38篇，只占到總體發文數量的8.60%，上述情況也不利于該專業領域的可持續發展。

表2 作者分析表

3.2 機構分析

機構是學術研究的平臺，發文機構情況是指該專業領域內不同機構所發表的文獻數量差異情況，進行文獻機構分析能夠對不同機構發表文獻的大體趨勢進行總體把握：一般來說，該專業領域研究的熱點越多(或越強)，從事該專業領域的機構數量也越多，反之則較少。依據Price公式(Mp≥3.35)和不同機構的文獻數量差異情況繪制發文機構分析圖(見圖2)，我國“水環境質量評價”專業領域的機構主要呈現出“高等院校為主-科研院所為輔”的2個特點：①“高等院校為主”特點：核心機構(發文量≥4)的數量約為31個，其中高等院校約為24個，占到總體機構的77.42%，且核心機構發文數量約為141篇，表明該專業領域內的發文機構呈現以高等院校為主的特點；②“科研院所為輔”特點：核心機構中科研院所的數量較少、比例較小，其中只有中國科學院大學的發文量較多，達到20篇(含：中國科學院研究生院、中國科學院寒區旱區環境與工程研究所、中國科學院東北地理與農業生態研究所、中國科學院南京地理與湖泊研究所、中國科學院青海鹽湖研究所，發文量分別為5、4、4、4、3篇)，其余機構如：中國地質科學院水文地質環境地質研究所、北京市水文地質工程地質大隊和中國環境監測總站等科研院所的發文量都較少，分別為7、6和6篇,表明該專業領域內的發文機構呈現以科研院所為輔的特點。

圖2 機構分析圖

4 關鍵詞強度、共現與譜系分析

4.1 關鍵詞強度分析

關鍵詞是學術研究的主題，關鍵詞強度情況是指該專業領域內不同關鍵詞的強度差異情況，進行關鍵詞強度分析能夠對不同關鍵詞的大體趨勢進行總體把握：該專業領域內某一關鍵詞出現的頻次越多，該關鍵詞的強度也越大，反之則較小。依據Price公式(Mp≥8.10)和不同關鍵詞的頻次差異情況繪制關鍵詞強度分析圖(見圖3)，我國“水環境質量評價”專業領域的關鍵詞主要分為“評價-對象-方法”的3個類型：①“評價”類：指名稱中含有“評價”的關鍵詞，主要有水質評價、水環境質量評價、評價、地下水質量評價、綜合評價和環境質量/影響評價等，其強度分別為117、54、28、26、25和22/15次；②“對象”類：指與評價的具體對象有關的關鍵詞，主要有水環境質量、水環境、地下水、水質、地表水和富營養化等，其強度分別為70、53、23、12、11和10次；③“方法”類：指與評價的具體方法有關的關鍵詞，主要有模糊綜合評價(法)、灰色聚類法、層次分析法和BP神經網絡等，其強度分別為15、10、10和9次。

圖3 關鍵詞強度分析圖

4.2 關鍵詞共現分析

關鍵詞共現分析是利用關鍵詞間共同出現的規律，按照方法流程中構建共現矩陣，并生成共現分析圖：一般來說，關鍵詞的聯系越緊密，其中心度就越高，反之則較低。本研究中展示詞頻≥4的60個關鍵詞的共現分析圖(見圖4)。依據Price公式(Mp≥8.07)和不同關鍵詞的中心度差異情況梳理關鍵詞中心度分析表(見表3)。結合圖(表)能夠得出：①水質評價、水環境質量和水環境是中心度最高的3個關鍵詞，其中心度分別為116、76和63；②水環境質量評價、地下水質量評價、環境質量評價和環境影響評價等關鍵詞的強度大于中心度，水環境、綜合評價、模糊綜合評價和地表水等關鍵詞的強度小于中心度，水質評價、質量評價、層次分析法和水環境評價等關鍵詞的強度與中心度較為接近；③關鍵詞的中心度X與強度Y存在函數關系式：Y=0.9647X-1.2119(R2=0.9059)，表明關鍵詞的中心度與強度具有正相關的線性關系。

表3 關鍵詞中心度分析表

圖4 關鍵詞共現分析圖

4.3 關鍵詞譜系分析

關鍵詞譜系分析是利用關鍵詞間物譜系統的規律，按照方法流程中構建詞篇矩陣，并生成譜系分析圖：一般來說，關鍵詞的聯系越緊密，其譜系情況就越相似，分組也越接近。本研究中展示詞頻≥6的30個關鍵詞的譜系分析圖(見圖5)。我國“水環境質量評價”專業領域的關鍵詞主要分為3個基類的6個子類：①“水環境質量+環境影響評價”基類：共有10個關鍵詞，其中水環境質量、評價、綜合評價、環境影響評價和水質是主要的關鍵詞，其總排序分別為2、5、7、10和13，該基類有“水環境質量”和“環境影響評價”2個子類；②“地表水+水環境”基類：共有10個關鍵詞，其中水環境、環境質量評價、質量評價、地表水和層次分析法是主要的關鍵詞，其總排序分別為4、9、12、14和17，該基類有“地表水”和“水環境”2個子類；③“水質評價+水環境質量評價”基類：共有10個關鍵詞，其中水質評價、水環境質量評價、地下水質量評價、地下水和模糊綜合評價是主要的關鍵詞，其總排序分別為1、3、6、8和11，該基類有“水質評價”和“水環境質量評價”2個子類。

圖5 關鍵詞譜系分析圖

5 結語

（1）本研究結合CNKI中核心文獻數據庫與Bicomb、SPSS、Ucinet等文獻計量軟件，進行了我國水環境質量評價的研究熱點可視化分析，發現在我國“水環境質量評價”專業領域的核心文獻中：①年度數量變化主要有“緩慢增長-迅速增長-快速波動”的3個階段；②期刊學科主要有“環境科學與資源利用、水利水電工程、農業科技與資源科學”的3個類型；③發文作者主要呈現出“整體聚集-局部零散”的2個特點；④發文機構主要呈現出“高等院校為主-科研院所為輔”的2個特點；⑤核心關鍵詞主要分為“評價-對象-方法”的3個類型，其共現分析的結果表明中心度與強度具有正相關的線性關系，其譜系分析則主要分為3個基類的6個子類。

（2）水環境質量評價是整體環境質量評價的重要組成部分，進行水環境質量評價的研究熱點可視化分析，能夠為水生態保護[11]、水環境治理[12]等工作的開展提供一定的意見與建議，并為我國大氣環境[13]、土壤環境[14]和光環境[15]等相關領域研究提供一定的思路與參考。本研究主要存在以下不足：一是僅選取了CNKI的中文核心期刊中的以水環境質量評價為主題的442篇文獻作為數據來源，未進行中外數據庫比較、選取主題略小且數據量較少；二是僅采用了較為基礎的文獻計量與可視化方法，后續研究有待Citespace[16]、VOSviewer[17]等技術路徑的進一步豐富與完善。