我國水土保持學(xué)科領(lǐng)域作者合著網(wǎng)絡(luò)分析

張 梅，翁志輝，楊 振，林海清，黃愛萍，劉健宏

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與科技信息研究所，福建 福州 350003； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002)

我國水土保持學(xué)科領(lǐng)域作者合著網(wǎng)絡(luò)分析

張 梅1，翁志輝1，楊 振2，林海清1，黃愛萍1，劉健宏1

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與科技信息研究所，福建 福州 350003； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002)

水土保持；合著網(wǎng)絡(luò)；社會網(wǎng)絡(luò)分析；Gephi

我國水土保持領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量逐年增加，通過作者合著網(wǎng)絡(luò)分析，研究該領(lǐng)域論文作者合著規(guī)律及科研人員合作網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。利用CNKI數(shù)據(jù)庫中2006—2016年發(fā)表的水土保持領(lǐng)域文獻構(gòu)建作者合著網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)分析工具Gephi分析該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度、節(jié)點加權(quán)度、聯(lián)通子圖數(shù)量和規(guī)模，對最大聯(lián)通子圖的網(wǎng)絡(luò)直徑、平均路徑長度、平均聚類系數(shù)等參數(shù)做進一步分析。結(jié)果表明，我國水土保持學(xué)科作者合著網(wǎng)絡(luò)具有明顯的無標(biāo)度性和小世界性，網(wǎng)絡(luò)中存在著聯(lián)系非常緊密的聚類社區(qū)。

隨著學(xué)科研究復(fù)雜程度不斷加深，科研人員之間的合作逐漸成為普遍行為，對科研合作交流的研究也日趨深入。隨著合著論文數(shù)量的增加，對合著網(wǎng)絡(luò)的研究引起了人們的關(guān)注。合著網(wǎng)絡(luò)是指將發(fā)表科研成果的研究人員視為節(jié)點、研究人員之間的合著關(guān)系作為邊，從而構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[1]。近年來水土保持領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量迅速增加[2]，作為社會研究熱點，水土保持領(lǐng)域?qū)W科不斷細化、交叉[3]，科研人員之間的科研合作日益頻繁，對其合著網(wǎng)絡(luò)進行研究，可以闡明水土保持領(lǐng)域作者合著規(guī)律，對未來水土保持領(lǐng)域科研人員尋找合作伙伴、提高科研水平具有重要作用。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)學(xué)術(shù)期刊、碩博論文、會議論文數(shù)據(jù)庫，獲取流程是在中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫中，以高級檢索中文獻分類目錄“農(nóng)業(yè)科技—農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)—土壤學(xué)—水土保持”為檢索范圍，發(fā)表時間設(shè)置為“2006年10月1日”到“2016年9月30日”，進行精確檢索，檢索日期為 2017 年 4 月2日。在獲得檢索結(jié)果后對數(shù)據(jù)進行篩選，去除類似會議通知等不相關(guān)文獻和重復(fù)文獻，共獲得19 816篇論文。

1.2 研究方法

將CNKI檢索結(jié)果以Refworks格式的文本數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用Python語言編寫腳本對獲取的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理：從原始數(shù)據(jù)中抽取每篇論文的作者并進行去重處理作為節(jié)點，按發(fā)表論文數(shù)量賦予權(quán)值；將作者的合著關(guān)系提取出來作為邊，并按合著次數(shù)對邊賦予權(quán)值，由這些節(jié)點和邊構(gòu)建無向加權(quán)的論文合著網(wǎng)絡(luò)。使用Gephi軟件對構(gòu)建的合著網(wǎng)絡(luò)進行進一步分析。Gephi是一款開源的可視化的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件，它使用3D渲染引擎實時顯示大型網(wǎng)絡(luò)并進行統(tǒng)計、過濾、修改和聚類，可以對大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進行互動探索和發(fā)現(xiàn)[4]。利用Gephi對構(gòu)建的合著網(wǎng)絡(luò)進行可視化展示和布局調(diào)整，運用統(tǒng)計功能計算合著網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度、節(jié)點加權(quán)度、聯(lián)通子圖數(shù)量和規(guī)模大小，并對最大聯(lián)通子圖的網(wǎng)絡(luò)直徑、平均路徑長度、平均聚類系數(shù)等參數(shù)進行分析，運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對水土保持學(xué)科作者合著網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)進行界定。

2 結(jié)果與分析

2.1 合著網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

獲得的19 816篇論文中有作者署名的論文19 253篇，這些論文共有47 055個作者。對同名作者進行簡單去重，根據(jù)同名且單位相同的規(guī)則進行第一步合并得到29 497個作者?？紤]到部分作者有在不同機構(gòu)工作或兼職的經(jīng)歷，因此不同單位的同名作者有可能為同一人。為處理這種情況，考慮到科研工作一般有延續(xù)性，如果有同名作者以不同單位發(fā)表論文，那么在合著網(wǎng)絡(luò)中，這些同名作者應(yīng)該有著比較緊密的聯(lián)系，很可能跟同一批合作者有著共同的合著關(guān)系，因此將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Gephi中，對合著網(wǎng)絡(luò)進行社區(qū)發(fā)現(xiàn)。社區(qū)發(fā)現(xiàn)功能可以找到在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中有著緊密聯(lián)系的節(jié)點集合，如果同名作者處于同一個社區(qū)，那么就認(rèn)為這兩個作者有較大概率為同一人。使用Gephi的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法[5]得到10 482個社區(qū)，將同一社區(qū)中的同名作者進行人工分析去重，處理后得到28 714個作者。去除獨著的作者6 258個，剩余22 456個作者。這22 456個作者共合著了10 815篇論文，合著論文數(shù)量占論文總數(shù)的54.58%，每篇論文的平均合著人數(shù)約為2人。

從10 815篇論文中獲取作者的合著關(guān)系共有61 173個，將兩個作者在多篇文獻中的重復(fù)合著關(guān)系進行合并得到46 132個合著關(guān)系，并根據(jù)重復(fù)次數(shù)將合著關(guān)系賦予權(quán)值，可以得到合著次數(shù)分布。結(jié)果表明，只合著過1次的作者有38 420個，合著過2次的作者為4 960個，合著過3次的作者有1 460個；合著次數(shù)最多的作者為西安理工大學(xué)的李占斌和李鵬，共合著了68次，隨后合著次數(shù)迅速減少為32次(只有一個作者合著關(guān)系)，再之后合著次數(shù)緩慢減少，合著關(guān)系緩慢增加。由這些作者和合著關(guān)系可以構(gòu)建出一個由22 456個節(jié)點和46 132個邊組成的合著網(wǎng)絡(luò)。

2.2 度分布

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度是指該節(jié)點與其他節(jié)點連接邊的數(shù)量，節(jié)點加權(quán)度是指該節(jié)點與其他節(jié)點連接邊的權(quán)值的總和，網(wǎng)絡(luò)的度分布就是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點度數(shù)的總體描述[6]。在合著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的度指的是節(jié)點所對應(yīng)的作者與其他多少個作者合著過，節(jié)點的加權(quán)度指的是節(jié)點對應(yīng)的作者與其他作者總共合作過多少次。使用Gephi的度統(tǒng)計功能可以計算出該合著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點平均度為4.109、平均加權(quán)度為5.377。度和加權(quán)度最大的節(jié)點對應(yīng)的作者是李占斌，節(jié)點度為251、加權(quán)度為436，說明他與251個作者有436次合著關(guān)系。

現(xiàn)實中的很多網(wǎng)絡(luò)具有無標(biāo)度特性，無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的重要特征是網(wǎng)絡(luò)中的大部分節(jié)點只和少部分節(jié)點相連，而極少的節(jié)點和大量節(jié)點相連。無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的度分布符合冪律分布，即P(k)≈k-γ，其中k為節(jié)點的度，γ為常數(shù)，P(k)為節(jié)點的出現(xiàn)概率。在現(xiàn)實中許多大規(guī)模的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)中，γ值介于2～3之間。將Gephi統(tǒng)計的節(jié)點度分布導(dǎo)出，取雙對數(shù)進行直線擬合，并根據(jù)直線的斜率得出水土保持學(xué)科合著網(wǎng)絡(luò)的γ值為2.52，說明水土保持學(xué)科合著網(wǎng)絡(luò)為系數(shù)2.52的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

2.3 聯(lián)通子圖規(guī)模分布

聯(lián)通子圖是合著網(wǎng)絡(luò)中的子圖，在這個子圖中所有的節(jié)點兩兩之間都是互相聯(lián)通的，即兩個節(jié)點之間存在由邊構(gòu)成的通路[7]。在合著網(wǎng)絡(luò)中一個聯(lián)通子圖代表一個合著團體，聯(lián)通子圖的規(guī)模大小說明該合著團體的作者數(shù)量多少。通過Gephi中的“連接組件”(聯(lián)通子圖)功能得出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)中共有4 051個聯(lián)通子圖，其中最大的一個由7 134個作者組成，占所有作者總數(shù)的31.77%，而10人以下的小聯(lián)通子圖的作者總數(shù)占所有作者總數(shù)的59.27%。這說明在水土保持學(xué)科領(lǐng)域已經(jīng)有了一個大規(guī)模的合著群體，但是小規(guī)模的合著群體還是占較大比例，體現(xiàn)了無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的特征。

2.4 最大聯(lián)通子圖分析

雖然水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖的節(jié)點只占整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的31.77%，但是最大聯(lián)通子圖的邊有22 744條，占整個網(wǎng)絡(luò)的49.30%?？紤]到最大聯(lián)通子圖的邊的平均加權(quán)值應(yīng)該大于其他子圖，可以判斷最大聯(lián)通子圖的作者群體發(fā)表了水土保持學(xué)科研究領(lǐng)域一半以上的論文，對最大聯(lián)通子圖的特征分析能反映出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的重要特征。

2.4.1 網(wǎng)絡(luò)直徑和平均路徑長度

在網(wǎng)絡(luò)中從一個節(jié)點沿著邊到另一個節(jié)點的通路叫作兩點間的路徑，在無權(quán)網(wǎng)絡(luò)中路徑的長度就是組成路徑的邊的數(shù)量，兩點間的最短路徑稱為距離。網(wǎng)絡(luò)的直徑就是網(wǎng)絡(luò)中所有距離的最大值，平均路徑長度是所有距離的平均值。網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度能體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)中任意兩個節(jié)點的聯(lián)通特性，距離越小表明聯(lián)系越緊密。通常在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中平均路徑長度小于10則體現(xiàn)出小世界性。使用Gephi計算出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖網(wǎng)絡(luò)直徑為21，平均路徑長度為6.99，具有小世界性。

2.4.2 平均聚類系數(shù)

在網(wǎng)絡(luò)中聚類系數(shù)是指與同一節(jié)點連接的節(jié)點之間互相連接的程度，平均聚類系數(shù)是用來描述網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間連接緊密程度的系數(shù)[8]。一個節(jié)點的聚類系數(shù)等于所有與它相連的節(jié)點相互之間所連的邊的數(shù)量除以這些節(jié)點之間可以連出的最大邊數(shù)[9]。平均聚類系數(shù)就是所有節(jié)點的聚類系數(shù)的算術(shù)平均值。平均聚類系數(shù)值范圍在0～1之間，越接近1說明節(jié)點之間的聯(lián)系越緊密。使用Gephi計算出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖網(wǎng)絡(luò)中有31 172個三角合作，平均聚類系數(shù)為0.801，具有小世界性。

2.4.3 模塊化

模塊化度量值是目前常用的一種衡量網(wǎng)絡(luò)中社區(qū)穩(wěn)定度的方法。使用Gephi的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法對水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖進行社區(qū)發(fā)現(xiàn)，可以找到55個社區(qū)。說明在水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的主流研究人群中有55個緊密的合作團體，最小和最大的團體分別由10個和340個作者組成。同時，得到模塊化度量值為0.925，說明這些合作團體已經(jīng)形成相當(dāng)穩(wěn)固的合著關(guān)系。

3 討論與結(jié)論

合著網(wǎng)絡(luò)分析是在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時代進行文獻計量分析的一種重要的方法[10]，對于研究領(lǐng)域熱點問題發(fā)掘、科研合作關(guān)系建立、研究人員在科研合作中的角色定位、學(xué)者或科研機構(gòu)的科學(xué)評價等有著十分積極的作用[11-14]。本研究以2006—2016年我國水土保持學(xué)科領(lǐng)域文獻成果為研究對象，構(gòu)建了22 456個節(jié)點和46 132個邊的大規(guī)模合著網(wǎng)絡(luò)，對度分布和聯(lián)通子圖規(guī)模等進行了分析，并進一步分析了最大聯(lián)通子圖的網(wǎng)絡(luò)直徑、平均路徑長度、平均聚類系數(shù)和模塊化情況，發(fā)現(xiàn)在水土保持學(xué)科領(lǐng)域中，大部分作者是獨著或者只與少數(shù)一兩個作者有過合著關(guān)系，但部分高產(chǎn)作者有著比較多的合著關(guān)系，呈現(xiàn)非常明顯的無標(biāo)度性和小世界性。最大聯(lián)通子圖占整個網(wǎng)絡(luò)的比例較高，說明在水土保持學(xué)科領(lǐng)域中相當(dāng)大比例的研究人員之間有著一定的聯(lián)系，最大聯(lián)通子圖的平均路徑長度和平均聚類系數(shù)計算結(jié)果說明這些研究人員之間的聯(lián)系相當(dāng)緊密，這些研究人員中有著55個緊密的合作團體，而0.925的模塊化度量值說明這些合作團體已經(jīng)有著比較穩(wěn)定的合著關(guān)系。在后期的學(xué)科團隊建設(shè)過程中，水土保持研究人員應(yīng)繼續(xù)保持現(xiàn)有的合作關(guān)系，提升合作層次，同時進一步加強與其他科研單位的合作，加快水土保持學(xué)科發(fā)展。

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S157；P642

B

1000-0941(2017)12-0047-03

福建省科技計劃項目省屬公益類科研院所基本科研專項(2015R1016-6)

張梅(1987—)，女，福建邵武市人，編輯，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與科技信息方面的研究。

2017-06-01

(責(zé)任編輯 李楊楊)