基于知識圖譜的工程施工風險可視化分析

摘 要：該研究旨在全面解析國內外工程施工風險評價領域的研究發展態勢。通過分析中國知網（CNKI）2003—2023年間的高水平文獻，結合文獻計量和可視化技術，研究發現近年來國內學者在該領域發表大量文章，但研究內容和進展有所局限，且學者與機構間的交流合作相對匱乏。通過關鍵詞聚類圖譜，識別出三大研究熱點：風險識別（含方法和歸類）、風險評價方法（含改進、組合和新方法探索）以及風險評價應用（主要關注基礎設施領域）。這些發現有助于深入理解該領域的研究現狀和未來發展趨勢。

關鍵詞：風險評價;工程施工;Cite Space;可視化分析;知識圖譜

中圖分類號：TU71 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0100-04

Abstract： This research aims to comprehensively analyze the research and development trend in the field of engineering construction risk assessment at home and abroad. By analyzing the high-level literature of China National Knowledge Infrastructure （CNKI） from 2003 to 2023， using bibliometrics and visualization technology， the research found that domestic scholars have published a large number of articles in this field in recent years， but the research content and progress are limited， and exchanges and cooperation between scholars and institutions are relatively scarce. Through the keyword cluster map， three major research hotspots were identified： risk identification （including methods and classification）， risk evaluation methods （including improvements， combinations and exploration of new methods）， and risk evaluation applications （mainly focusing on the infrastructure field）. These findings help us to deeply understand the current research status and future development trends in this field.

Keywords： risk assessment; engineering construction; CiteSpace; visual analysis; knowledge map

近年來，隨著我國經濟的快速發展，許多新技術和創新方法不斷涌現，全社會對建筑工程專業知識也越來越重視。由于工程施工風險難以量化，諸多專家學者深入探究工程施工風險，旨在有效管理實際工程建設過程中的安全風險，從而降低施工事故發生的可能性，減少相關損失。如張振中[1]鑒于傳統層次分析法在深基坑風險評估中的局限，優化了20d5c688d0bf47a17734e791447dd5ad其關鍵步驟——判斷矩陣的構造，并創新性地結合了熵權賦值，從而提出了全新的深基坑風險評估方法;Rafie等[2]在研究中，將失效模式與影響分析法（FMEA）和模糊推理系統（FIS）進行結合，以此來預測地下挖掘施工期間路面下沉的風險;李英攀等[3]提出了建筑裝配式工程安全性能云模型評估方法，以更客觀、準確地評價建筑裝配式工程的安全水平。通過文獻查閱分析，雖然工程施工風險評價領域已經吸引了國內外眾多學者的關注與研究，但現有的研究尚未對該領域進行系統、全面的梳理與總結。同時，對于該領域的研究熱點及演進趨勢也缺乏深入、系統的分析。

目前，國內綜述主要聚焦于對特定文獻集合的定性探討，這種方式在某種程度上限制了對特定研究領域的全面與深入洞察。相較之下，科學知識圖譜[4]作為一種創新的工具，以圖像化的方式揭示知識領域的演進脈絡與結構聯系。它通過揭示知識單元或群體間的隱性網絡、結構互動、交叉與演變關系，提供了一個全新的視角來審視和分析某一學科領域的知識發展軌跡。因此，知識圖譜在多個領域中得到了廣泛的應用，并且其相關技術也日趨成熟。例如，一些研究者利用知識圖譜對煤礦安全生產、交通行車安全等領域的研究進展進行了可視化呈現，從而有效地揭示了這些領域的研究熱點與前沿動態。

基于前述的探討，本文將借助CiteSpace[5]這一知識圖譜分析工具，并融合文獻計量學的手段，深入剖析工程建設安全領域的研究熱點與未來趨勢。以中國知網（CNKI）收錄的2003—2023年間的高質量文獻為基礎數據，通過高級檢索、篩選與深入研讀，篩選出關于“工程建設風險評估”的文獻作為研究樣本。隨后，運用文獻計量學的方法，對國內外研究文獻的發表概況、機構布局、作者合作及關鍵詞等核心要素進行深入分析，生成直觀的知識圖譜。通過這些圖譜，本研究將揭示近20年來工程建設風險評估領域的研究熱點與演變趨勢，總結該領域的研究進展，并最終形成一份系統、科學且全面的研究文獻分析報告，以供廣大研究者參考。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

為確保分析數據的精準與全面，本研究針對“工程建設風險評估”這一主題，進行了高水平的期刊文獻檢索工作。所選用的數據均來源于中國知網（CNKI）數據庫。初步檢索結果顯示，2003—2023年間，與這一主題相關的文獻共有1 986條。為進一步提升研究文獻的科學性，在研究中從SCI、北大核心和CSSCI等高質量期刊中精選了211條文獻作為分析樣本。具體檢索和選取條件見表1。

1.2 研究方法

文獻計量學方法可以描述、評估和預測特定領域科技研究的現狀和趨勢。而知識圖譜作為一種先進的可視化技術，能夠直觀展現科學知識的內在結構關系，并具備出色的知識導航功能。在諸多知識圖譜工具中，如Ucinet、VOSviewer和SPSS等，各有其特色。然而，經過深入比較可以看出，美國德雷塞爾大學的陳超美教授所開發的CiteSpace軟件具有顯著優勢。該軟件不僅操作界面簡潔明了，易于上手，而且可視化效果出色，能夠清晰地展示知識結構和演變趨勢。此外，CiteSpace還具備全面的文獻分析功能，為研究者提供了強大的支持。因此，本研究最終選擇使用CiteSpace軟件進行知識圖譜的可視化研究與分析。

2 工程施工風險評價研究可視化分析

2.1 研究論文產出分析

圖1顯示了不同年份工程建設風險評估領域的論文產出情況，可以直觀地看出研究發展的趨勢。

根據圖1，可將發展趨勢分為2個階段：①初始增長階段（2003—2011年），該階段國內發表論文的數量并不多，雖然逐年呈上升趨勢，但每年發表論文的數量不超過3篇，部分原因是這一時期工程建設處于起步推廣階段，研究成果相對較少;②快速發展變化階段（2012—2023年），從2012年開始，國內發表論文的數量迅速突破，隨后每年平均發表論文的數量保持在17篇左右，呈穩定發展態勢。快速發展變化階段（2012—2023年），從2012年開始，國內出版物數量迅速突破，之后國內出版物數量略有波動，年均出版物數量保持在17種左右，呈穩定發展態勢。

2.2 文獻研究作者和機構分析

通過設定1年的時間跨度，并以作者和機構為節點，借助CiteSpace軟件，繪制出工程風險評估研究領域的作者和機構統計圖，如圖2所示。

在合作團隊方面，工程建設風險評估研究中較大的合作團隊有西安建筑科技大學土木工程學院、北京交通大學土木建筑工程學院、廣西大學土木建筑工程學院、中南大學資源與安全學院和中南大學土木工程學院等，其合作主要集中于特定的研究小組內部，不同團隊之間的合作聯系并不顯著。

對圖2深入分析，可以得出以下結論：①研究機構與作者之間的關聯相對稀疏，意味著學者與研究機構之間的合作與交流并不頻繁。這可能是由于在工程風險評估研究領域，我國的學者更傾向于依托實際案例進行應用研究，因此彼此間的引用與深入合作相對較少。這種研究模式可能限制了知識在該領域的廣泛傳播與深入發展。②吳賢國、馮宗保、吳兵兵、劉家良、黃端和陳輝浩等幾位作者在CNKI數據庫中的發文頻率較高，他們之間的關系密切。③高等院校是主要的研究機構，但它們傾向于獨立開展研究，與其他研究機構的合作較少。

3 工程施工風險評價研究熱點確定

3.1 關鍵詞共現分析

關鍵詞作為文獻中研究主題的凝練表達，其高頻出現往往映射出某一時期內的研究焦點。在進行可視化分析時，設定如下參數：以1年為時間片進行切片，節點類型選定為“Keyword”，并采用g-index（K=25）作為篩選閾值。如圖3所示，構建出工程建設風險評估的關鍵詞共現圖譜。

在圖3中，研究共觀察到178個節點和388條連線，整個網絡的密度為0.024 5，這揭示了工程風險評估領域關鍵詞之間的關聯程度及研究熱點的分布情況。結果表明，“風險評價”“風險評估”“施工風險”“安全工程”“施工安全”“深基坑”這6個關鍵詞在圖譜中占據了核心地位。

3.2 關鍵詞聚類分析

針對工程施工安全領域的科技文獻，利用CiteSpace軟件和LLR算法進行關鍵詞聚類分析，科學地確定了該領域的研究熱點。根據Q值，得到聚類結果為0.85（大于0.3），同時Mean Silhouette值為0.871 8（大于0.5），這2個指標均表明聚類結構是合理的，且聚類效果良好。因此，可認為此次研究熱點分析是較科學且合理的。鑒于數據量較為龐大，涉及聚類關鍵詞也較多，本研究從中選取排名前9位的關鍵詞進行映射分析，具體結果如圖4所示。

圖4中總共形成了9個聚類標簽：“#0風險評估”“#1風險評價”“#2安全工程”“#3施工風險”“#4地鐵施工”“#5盾構隧道”“#6深基坑”“#7風險分析”“#8專家法”。各群組涵蓋了眾多緊密相關的關鍵詞，其中群組標簽的數值越小，意味著該群組所包含的關鍵詞數量越多。

在此之中，“#4地鐵施工”作為工程施工群組中關鍵詞較為集中的一部分，這充分顯示出在2003年至2023年間，地鐵施工在施工風險研究領域中的熱點地位。地鐵施工的風險評估與管控成為眾多學者和工程師關注的焦點。

4 工程施工風險評價研究熱點分析

通過對關鍵詞的共現現象以及聚類分析結果的深入研究，可以將地鐵施工風險評估研究熱點概括為以下三大類別，即工程施工風險評估的基礎研究、工程施工風險評估方法的研究和工程施工風險評估的應用研究。

4.1 工程施工風險評價研究

從圖3可以看出，在關鍵詞共現分析中，深基坑開挖、地鐵施工和盾構施工的重要性排在前十位，從圖4可以看出，地鐵施工是包含關鍵詞數量最多的群組，可見地鐵施工作為工程建設風險研究領域的重點對象，已經成為研究的主要內容。通過文獻綜述，從國家政策導向、城市發展需求和工程性質特點3個層面分析了地鐵施工成為工程建設風險評估領域熱點的原因。

4.1.1 國家政策導向

習近平總書記在2016年全國科技創新大會、兩院院士大會、中國科協第九次全國代表大會上強調：“向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題。”在“十三五”期間，我國把地球深部探測作為土地利用戰略的重點，把城市地下基礎設施開發建設作為國家重點發展戰略。作為城市地下建設的重要組成部分，地鐵施工安全受到人們的廣泛關注。

4.1.2 城市發展需求

由于城市用地空間有限，為了最大限度地利用土地空間，同時保證交通順暢，地鐵成為解決城市用地矛盾的最佳選擇。地鐵交通已成為城市發展的關鍵因素，可以反映城市的發展水平。

4.1.3 工程性質特點

地下工程往往面臨著工程規模大、施工條件復雜、技術復雜程度高和隱蔽性強等特點。在地下施工過程中，一旦發生事故，將直接威脅到施工人員和周圍群眾的人身安全，同時也會對社會造成重大影響。因此，為了預防地鐵施工事故的發生，有效降低事故風險和事故發生后的損失，全面了解地鐵施工事故風險并對其進行評估尤為必要。

4.2 工程施工風險評價方法研究

通過圖4的展示，可以清晰地看到“專家法”在可視化分析中形成了一個獨立的聚類標簽，凸顯了其在工程施工風險評估中的獨特地位。合理選擇和應用評估方法，能夠更加有效地對工程施工進行風險評估，進而提升風險管理的水平，降低項目成本，為工程建設的順利進行提供有力保障。

地鐵施工，作為工程施工風險評估領域的核心議題，吸引了眾多學者對其安全事故進行深入研究和總結。趙萌萌等[6]通過事故樹分析法，對地鐵施工中的水侵事故進行了詳盡剖析，成功識別了導致水侵事故的關鍵要素。陳吉輝[7]則運用層次分析法，對地下車站爆破安全影響因素進行了有序排列。

因此，如何克服主觀評估的局限性，以更客觀、全面的視角分析地鐵施工安全相關的事故，并對不同類型事故的風險進行量化排序，仍然是一個亟待解決的挑戰。未來研究應致力于探索更加客觀、科學的風險評估方法，以提升地鐵施工安全管理水平，確保工程建設的順利進行。

4.3 工程施工風險評價應用研究

通過仔細分析圖4中的聚類節點，可以發現，針對深基坑、既有鐵路、橋梁施工等基礎設施項目的風險評估研究已經取得了顯著成果。這些研究不僅揭示了項目中的潛在風險，還提出了相應的風險應對措施，為實際工程的安全施工提供了重要參考。

近年來，隨著地下空間開發的不斷推進，盾構隧道、海底隧道、地鐵車站等地下建設項目也逐漸成為研究的熱點。這些項目由于施工環境復雜、技術難度高，其風險評估研究顯得尤為重要。通過不斷深入研究這些地下建設項目的風險評估，有望為未來的地下工程建設提供更加全面、準確的風險評估方法和技術。

5 結束語

本研究借助CiteSpace軟件，對2003—2023年間CNKI收錄的工程施工風險評價文獻進行了深入的計量可視化分析。在這一過程中，特別關注了該領域文獻的發表時間、作者和機構分布，以及關鍵詞的頻次和聚類情況，以此構建知識圖譜，深入剖析該領域的研究熱點和趨勢。

1）我國在工程建設風險評估研究方面已有一定進展，但因起步晚，成果集中度不足，研究機構間合作薄弱。為促進領域發展，應加強學術交流與合作，共同解決復雜問題，提升研究質量及影響力。

2）地鐵施工風險評估是工程建設風險評估的重要研究熱點，受國家政策、城市發展和工程特點推動。盡管尚無權威評估方法，但該領域已形成成熟的理論體系，顯示了其重要性及研究人員對科學有效評估方法的探索努力。

3）在風險評估方法的選擇上，定性研究與定量研究各有特點。未來，綜合運用不同方法以實現風險評估更加合理與全面，將成為重要的研究方向。

參考文獻：

[1] 張振中.基于改進AHP-熵值法的地鐵車站深基坑施工風險評估[J].現代隧道技術，2022，59（S2）：13-21.

[2] RAFIE M， SAMIMI NAMIN F. Prediction of subsid-ence risk by FMEA using artifieial neural network and fuwzy inference system[J].International Journal of Mining Science and Technology，2015，25（4）：655-663.

[3] 李英攀，劉名強，王芳，等.裝配式建筑項目安全績效云模型評價方法[J].中國安全科學學報，2017，27（6）：115-120.

[4] 陳悅，陳超美，劉則淵，等.CiteSpace知識圖譜的方法論功能[J].科學學研究，2015（2）：242-253.

[5] 徐森，陳耀國.政府與社會資本合作項目風險分擔研究綜述——基于2009—2018年文獻的Cite Space可視化分析[J].會計之友，2020（16）：67-74.

[6] 趙萌萌，常慶海.事故樹法在地鐵隧道透水事故分析中的應用[J].市政技術，2020，38（4）：178-179，207.

[7] 陳吉輝.基于AHP的爆破安全事故影響因素研究[J].內蒙古煤炭經濟，2016（15）：11-13.

基金項目：中鐵十二局集團華南工程有限公司科技項目（107-441223078）

第一作者簡介：王鑫（1986-），男，碩士，高級工程師。研究方向為工程項目管理、智能建造。