國內(nèi)船舶碰撞事故科研產(chǎn)出及主題趨勢挖掘

李　杰，康與濤，陳偉炯，胡甚平

(1.上海海事大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201306；2. 上海海事大學(xué) 安全科技趨勢研究中心，上海 201306；3. 上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

0　引言

船舶碰撞是船體在航行中發(fā)生的意外事故。常見的對船舶碰撞的研究主要集中在微觀層面上，例如對特定碰撞后果、責(zé)任以及事故預(yù)防等問題的分析。這些常規(guī)的研究，在解決船舶避碰上發(fā)揮了重要的作用，也不斷推動著特定主題船舶避碰研究的不斷發(fā)展。當(dāng)一個研究領(lǐng)域積累了大量的研究成果后，很有必要對該領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行系統(tǒng)性的概括或者綜述。一方面通過這種系統(tǒng)性的綜述能夠讓專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)者從比較宏觀的角度認(rèn)識該領(lǐng)域的全貌，另一方面有助于剛剛進(jìn)入該領(lǐng)域的學(xué)者快速了解該領(lǐng)域研究整體。在與船舶碰撞(包括避碰)的研究中，早期已經(jīng)有大量學(xué)者使用傳統(tǒng)的研究綜述方法對該研究領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)的分析。2000年王自力和顧永寧發(fā)表了《船舶碰撞研究的現(xiàn)狀和趨勢》，對國內(nèi)外關(guān)于船舶研究歷史、現(xiàn)狀以及研究方法進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，認(rèn)為對船舶碰撞的研究方法主要可以總結(jié)為3種：統(tǒng)計(jì)分析方法、試驗(yàn)研究方法、基于船舶碰撞力學(xué)的數(shù)值計(jì)算方法[1]，并給出了比較微觀的船舶碰撞的研究趨勢；此后，又有一批學(xué)者從船舶碰撞和擱淺、碰撞機(jī)理與耐撞性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了綜述研究[2-5]。隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，以及船舶碰撞研究的不斷深入，國內(nèi)在船舶碰撞方面的研究已經(jīng)積累了包含會議論文、期刊論文以及碩博論文在內(nèi)的大量研究成果。當(dāng)前這些研究成果比較分散地分布在各個期刊，出版物以及網(wǎng)絡(luò)中。

通過常規(guī)的綜述研究很難俯瞰國內(nèi)船舶碰撞研究的全貌。在計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫以及信息可視化技術(shù)的背景下，科學(xué)知識圖譜的研究方法為該方面的研究提供了可能。近些年來，使用科學(xué)知識圖譜的研究方法來探究學(xué)科發(fā)展?fàn)顩r、研究前沿、研究熱點(diǎn)以及系統(tǒng)綜述等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用[6-8]。鑒于此，本文基于中國知網(wǎng)收錄的關(guān)于船舶碰撞的數(shù)據(jù)，使用科學(xué)計(jì)量與知識圖譜的方法來對國內(nèi)船舶碰撞的研究進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，以期全面認(rèn)識國內(nèi)船舶碰撞的研究現(xiàn)狀以及主題趨勢，為我國船舶碰撞的研究提供幫助。

1　數(shù)據(jù)與方法

中國知網(wǎng)的科技論文數(shù)據(jù)是最大的中文科技論文數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中不僅包含了科技期刊論文數(shù)據(jù)，而且還收錄了全國相關(guān)單位的碩博士論文數(shù)據(jù)。使用中國知網(wǎng)的數(shù)據(jù)能夠全面地了解和分析某一特定領(lǐng)域的研究狀況，為此本研究的數(shù)據(jù)選擇中國知網(wǎng)為數(shù)據(jù)源，于2017年1月4日從中國知網(wǎng)中以主題=船舶碰撞 or 主題 = 船舶避碰 and (精確匹配) 檢索得到了1957—2016年的1 620篇文獻(xiàn)類型為期刊論文的文獻(xiàn)。學(xué)位論文的檢索共得到了2000—2016年的38篇博士論文，468篇碩士論文。

本文使用科學(xué)計(jì)量的方法和知識圖譜的技術(shù)對采集的文本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？茖W(xué)知識圖譜以大量的科技論文為原始材料，依托科學(xué)計(jì)量學(xué)以及數(shù)據(jù)可視化原理和方法，能夠?qū)⒛骋活I(lǐng)域的科學(xué)知識之間的關(guān)聯(lián)以可視化的方式呈現(xiàn)出來，能夠有效地幫助學(xué)科領(lǐng)域?qū)W者認(rèn)識學(xué)科地貌。使用科學(xué)知識圖譜領(lǐng)域的知名文本挖掘及可視化軟件CiteSpace 5.0 R1-SE[9-10]，對文本的研究力量的分布及合作，高頻主題及其共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。該科技文本挖掘及可視化軟件是由美國德雷塞爾大學(xué)陳超美教授基于JAVA開發(fā)，該軟件對科技文本數(shù)據(jù)可以進(jìn)行多元、分時、動態(tài)的可視化分析。通過巧妙的可視化設(shè)計(jì)，能直觀地展現(xiàn)某一學(xué)科領(lǐng)域的整體現(xiàn)狀甚至演進(jìn)趨勢。自2004年對外免費(fèi)開放以來，該軟件已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、基金申報(bào)、科研立項(xiàng)、項(xiàng)目開題等方面。迄今為止在國內(nèi)已經(jīng)有上前篇的期刊論文和上百篇的學(xué)位論文使用了CiteSpace進(jìn)行研究。

2　研究結(jié)果

2.1　船舶碰撞產(chǎn)出時間分布

圖1　船舶碰撞論文的產(chǎn)出Fig.1　Research outputs of Ship Collision

從整個時間趨勢上來看(圖 1(a))，國內(nèi)船舶碰撞研究的從1975—1990年屬于研究的萌芽期，該階段研究在國內(nèi)關(guān)注較少。1991—1999年，該階段論文產(chǎn)出有穩(wěn)步的增長。2000—2010 年屬于研究的快速增長期，該階段的論文是出現(xiàn)了整個研究階段峰值。2007，2008，2010年的年產(chǎn)論文達(dá)到了100篇。關(guān)于船舶碰撞的學(xué)科主要分布在船舶工業(yè)(680篇)、公路與水路運(yùn)輸(427篇)、安全科學(xué)與災(zāi)害防治(228篇)、經(jīng)濟(jì)法(214篇)、國際法(122篇)等領(lǐng)域。這些研究成果受到了國家自然科學(xué)基金(72篇)、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(13篇)、福建省自然科學(xué)基金(11篇)、國防科技技術(shù)預(yù)先研究基金(9篇)、福建省教委科研基金(8篇)、湖北省自然科學(xué)基金(7篇)、國家社會科學(xué)基金(7篇)、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(6篇)等國家或者省部級基金的支持。

學(xué)位論文的時序分布上在2012年和2013年出現(xiàn)了峰值(圖 1(b))。在2000—2011年船舶避碰研究的學(xué)位論文穩(wěn)步上升，2012—2015年相對有所下降，但產(chǎn)量仍然處于較高水平。2016年該方面的學(xué)位論文降到了與2000年左右相近的水平，反映該方面的學(xué)位論文的急劇下降。從整體上來看，這種研究上升和下降的現(xiàn)象與科學(xué)研究的規(guī)律是一致的。在該研究的初步階段，研究受關(guān)注度和論文的產(chǎn)出都比較少。隨著該方面研究的加深，人才的得到了培養(yǎng)，逐漸使得培養(yǎng)的人才也加入到該行列中來培養(yǎng)新的人才，從而使得學(xué)位論文產(chǎn)出迅速增加。

2.2　船舶碰撞產(chǎn)出作者和機(jī)構(gòu)分布

2.2.1學(xué)位論文機(jī)構(gòu)分布

國內(nèi)關(guān)于船舶碰撞研究的主要機(jī)構(gòu)及學(xué)位論文的產(chǎn)出如表1。

從人才培養(yǎng)的單位來看，主要分布在大連海事大學(xué)(182篇)、武漢理工大學(xué)(61篇)、上海海事大學(xué)(51篇)、哈爾濱工程大學(xué)、上海交通大學(xué)、大連理工大學(xué)、中國海洋大學(xué)、江蘇科技大學(xué)以及重慶交通大學(xué)等高校。在這些高校中大連海事大學(xué)一直在這方面持續(xù)地培養(yǎng)了大量的人才，先后182個碩士和博士從事該方面的研究并獲得了學(xué)位。武漢理工大學(xué)從2002年開始截止到2014年培養(yǎng)了61名該方面的碩博生。上海海事大學(xué)在2001年開始培養(yǎng)了這方面的3名研究生，但2008年以后該方面的人才培養(yǎng)出現(xiàn)了斷層。相比之下，哈爾濱工程大學(xué)、上海交通大學(xué)、大連理工大學(xué)、中國海洋大學(xué)等高校則近些年來有碩士或博士畢業(yè)。

表1　2000—2016年船舶碰撞研究學(xué)位論文產(chǎn)出的機(jī)構(gòu)分布Table 1　Outputs of the ship collision theses in each institutions

2.2.2期刊論文機(jī)構(gòu)和作者分布

國內(nèi)船舶碰撞研究的作者-機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)如圖 2及其作者的合作網(wǎng)絡(luò)如圖 3。圖中節(jié)點(diǎn)越大則，發(fā)表的論文越多。圖中節(jié)點(diǎn)之間的連線代表作者之間的合作或作者隸屬于某個機(jī)構(gòu)。在合作上，船舶碰撞已經(jīng)形成了一定規(guī)模的團(tuán)隊(duì)。從機(jī)構(gòu)-作者的合作團(tuán)隊(duì)來看，分別由大連海事大學(xué)、上海交通大學(xué)、武漢理工大學(xué)以及上海海事大學(xué)為核心形成了一定的合作團(tuán)隊(duì)。國內(nèi)的兩大海事大學(xué)合作相對密切，但同在上海的上海海事大學(xué)和上海交通大學(xué)卻尚未建立合作關(guān)系，而上海交通大學(xué)與大連海事大學(xué)卻建立了合作關(guān)系。這反映了上海海事大學(xué)在船舶碰撞這塊的研究與上海交通大學(xué)還是存在很大的區(qū)別的。同時也發(fā)現(xiàn)，武漢理工大學(xué)與上海海事大學(xué)有合作關(guān)系，而與大連海事大學(xué)在此研究中尚未建立合作關(guān)系。青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院、華中理工大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)在此方面的研究相對獨(dú)立，未與核心研究團(tuán)隊(duì)建立聯(lián)系。

圖2　船舶碰撞的作者-機(jī)構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)Fig.2　Authors-institutions hybrid network of ship collision

注：作者合作網(wǎng)絡(luò)為排名前10的最大子網(wǎng)絡(luò)，前面出現(xiàn)的部分作者雖然論文產(chǎn)出量多，但有些作者并沒有與當(dāng)前的最大子網(wǎng)絡(luò)有聯(lián)系。圖3　船舶碰撞研究的作者合作的10個子團(tuán)隊(duì)Fig.3　Top10 research groups of ship collision research

單純作者合作網(wǎng)絡(luò)分析得到了若干核心作者的合作類團(tuán)，分別形成了以大連海事大學(xué)吳兆麟等、上海海事大學(xué)劉宇宏、胡甚平等、集美大學(xué)李麗娜、楊神化、上海交通大學(xué)王自力等、國防科技大學(xué)管理科學(xué)與工程系施平安等為核心的作者合作網(wǎng)絡(luò)。在該方面的高產(chǎn)作者有吳兆麟(大連海事大學(xué))、王自力、顧永寧(上海交通大學(xué))、胡志強(qiáng)(上海交通大學(xué))、賈傳熒(大連海事大學(xué))、姚杰(大連水產(chǎn)學(xué)院)以及李麗娜(集美大學(xué))。國內(nèi)比較早從事該方面研究的作者有魏文翰(發(fā)文時間1957年，未標(biāo)明單位)[11]、陳國祝(發(fā)文時間1964年)[12]以及徐定康(發(fā)文時間1980年)[13]。

2.3　船舶碰撞主題趨勢

2.3.1學(xué)位論文的主題

對2000—2016年的學(xué)位論文進(jìn)行關(guān)鍵詞的共現(xiàn)分析，得到的關(guān)鍵詞共詞聚類結(jié)果。從關(guān)鍵詞的分布來看，碩博論文形成了船舶避碰的4大核心領(lǐng)域：船舶碰撞的自動識別系統(tǒng)研究、危險(xiǎn)度分析和評價、碰撞結(jié)果的仿真以及損失碰撞責(zé)任和賠償。網(wǎng)絡(luò)中的高頻關(guān)鍵詞有船舶碰撞(79次)、AIS(自動識別系統(tǒng)，40次)、船舶避碰(36次)、數(shù)值仿真(27次)、碰撞危險(xiǎn)度(19次)、損害賠償(16次)、法律(13次)以及責(zé)任主體(12次)等主題，這些高頻詞也反映了國內(nèi)博士論文在船舶避碰技術(shù)、信息處理、法律責(zé)任等方面的研究熱點(diǎn)。在時區(qū)圖 4，按照關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)時間，將不同的關(guān)鍵詞放在了相同的時區(qū)中。越靠近左側(cè)，則關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)時間越早。越靠近左側(cè)，且詞頻高的關(guān)鍵詞可以認(rèn)為是該領(lǐng)域研究的經(jīng)典關(guān)鍵詞，這些關(guān)鍵詞隨著時間發(fā)展已經(jīng)失去了在該領(lǐng)域的區(qū)分性。

從碩博論文關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)角度分析得出：

1)2000—2005年出現(xiàn)的經(jīng)典主題有船舶碰撞、AIS、船舶避碰、數(shù)值仿真、碰撞危險(xiǎn)度等船舶避碰技術(shù)研究，還有損害賠償、法律適用以及責(zé)任主體等碰撞法律方面的研究。

2)2006—2010年出現(xiàn)的經(jīng)典主題有撞擊力、非線性有限元、動力響應(yīng)、船橋碰撞、以及耐撞性等船舶工程方面等研究；目標(biāo)檢測、船撞橋等船舶信息方面等研究；還有由于海商法的發(fā)展，刑事責(zé)任逐步納入船舶碰撞法方面。

3)2011—2016 年出現(xiàn)的主題集中在船舶工程方面。包含有結(jié)構(gòu)損傷、撞擊參數(shù)以及有限元分析，法律方面的成果集中在船舶油污損害、免責(zé)條款、海事賠償責(zé)任限制、船舶登記、光船租賃等方面。該時間段出現(xiàn)的關(guān)于船舶避碰的研究主題同樣也組成了該領(lǐng)域的前沿研究主題組。

2.3.2期刊論文的主題

提取并分析船舶碰撞研究方面期刊的高頻關(guān)鍵詞，并通過關(guān)鍵詞與關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)矩陣來對關(guān)鍵詞進(jìn)行類團(tuán)劃分。期刊論文所分析得到的高頻關(guān)鍵詞有船舶碰撞、船舶避碰、碰撞事故、船舶碰撞事故、碰撞危險(xiǎn)、水路運(yùn)輸以及海事法院等方面。這些高頻關(guān)鍵詞組成了碰撞研究的經(jīng)典關(guān)鍵詞和核心主題。通過聚類結(jié)果將船舶碰撞的主題劃分為碰撞方面的法律和責(zé)任、碰撞仿真研究、事故及其原因分析以及碰撞的識別和智能避碰等領(lǐng)域。進(jìn)一步對期刊論文主題的分布以時區(qū)圖進(jìn)行可視化，如圖 5。

1)1960年以就出現(xiàn)了船舶碰撞、碰撞危險(xiǎn)、賠償責(zé)任、法律適用以及船舶避碰等研究主題，隨著時間發(fā)展這些主題已經(jīng)成為該領(lǐng)域研究的經(jīng)典主題。從整個時區(qū)上碰撞研究主題的演進(jìn)來看，關(guān)于碰撞技術(shù)、法律以及事故分析等方面的研究是同時存在的。這些主題在整個時區(qū)，反映了相應(yīng)時間碰撞研究的特點(diǎn)。

圖5　船舶碰撞研究論文的主題趨勢Fig.5　Research trends of ship collision articles

2)1980—1990年出現(xiàn)的經(jīng)典研究主題有船舶碰撞事故、碰撞事故、海事法院、能見度不良、安全航速、責(zé)任限制、損害賠償、侵權(quán)行為、船舶所有人、人為因素、避碰規(guī)則、海商法以及海事訴訟等主題。

3)1991—2000年出現(xiàn)的經(jīng)典主題有水路運(yùn)輸、航行安全、碰撞責(zé)任、《海商法》、水上交通、專家系統(tǒng)、碰撞危險(xiǎn)度、水上交通事故、結(jié)構(gòu)損傷、海上保險(xiǎn)、安全航行、賠償責(zé)任限制、引航員、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、民事訴訟法、民法通則以及數(shù)學(xué)模型。

4)2001—2010年出現(xiàn)的經(jīng)典主題有AI、數(shù)值仿真、海事部門、油污損害、責(zé)任主體、海事局、VT(船舶交通)、船舶、艦船工程、船舶安全、海事賠償責(zé)任限制、歸責(zé)原則、連帶責(zé)任以及海事調(diào)查。

5)2011—2015年的經(jīng)典主題有數(shù)值模擬、舷側(cè)結(jié)構(gòu)、耐撞性、散貨船、經(jīng)營人、電子海圖、撞擊參數(shù)以及解析計(jì)算等方面與碰撞關(guān)聯(lián)的主題。

3　結(jié)論

1)通過國內(nèi)船舶碰撞科研產(chǎn)出的時間分布來看，我國在該方面的論文產(chǎn)出在整體上成增長趨勢。在發(fā)展時間趨勢上，先后經(jīng)歷了萌芽時期、緩慢增長期、快速增長和研究回落期。這些階段反映了科學(xué)研究的一般規(guī)律，在經(jīng)歷一段時期的發(fā)展之后，該領(lǐng)域勢必會遇到研究的放緩?？蒲泄ぷ髡咴谶x題上更加冷靜，學(xué)科的問題也更加聚焦，研究成果的產(chǎn)出受到影響而使得產(chǎn)出速度變緩。表現(xiàn)在2010年以后，期刊論文在發(fā)文量上有一些回落。相比之下，學(xué)位論文的產(chǎn)出在2016年直接回落到了2002年左右的水平。

2)從論文機(jī)構(gòu)和學(xué)者的產(chǎn)出與合作來看，關(guān)于船舶碰撞問題研究的主要機(jī)構(gòu)來源于與航運(yùn)直接相關(guān)的幾所高校。包含了高產(chǎn)出學(xué)位論文的大連海事大學(xué)、武漢理工大學(xué)、上海海事大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)以及上海交通大學(xué)等機(jī)構(gòu)以及包含了來自大連海事大學(xué)的吳兆麟、上海海事大學(xué)劉宏宇、集美大學(xué)李麗娜以及上海交通大學(xué)王自力等知名學(xué)者團(tuán)隊(duì)。在合作上，船舶碰撞已經(jīng)形成了一定規(guī)模的團(tuán)隊(duì)，但合作單位合作上的密度還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

3)從主題的挖掘結(jié)果來看，碩博論文的研究先后經(jīng)歷了船舶避碰、碰撞危險(xiǎn)度、責(zé)任主體等主體，目前已經(jīng)逐漸過渡到對碰撞后結(jié)構(gòu)損傷、撞擊參數(shù)、耐撞性等更加微觀的研究上。當(dāng)然，在新時期，仍然保留了對一些經(jīng)典主題分析。例如，隨著國際海事組織相關(guān)法律法規(guī)的更新，國內(nèi)也會相應(yīng)出現(xiàn)論文以及對我國《海商法》進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

4)當(dāng)前的船舶碰撞的研究已經(jīng)從各個方面來看相對成熟，從涉及的主題來看包含了文、理、工、法、管等學(xué)科。在今后的研究中，需要進(jìn)一步深化跨學(xué)科研究，使得船舶碰撞的研究能夠更加體系化。特別地，從當(dāng)前的主題來看，關(guān)于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)在船舶碰撞研究中還很少或幾乎沒有，今后需要在新技術(shù)和方法的使用上加以突破。

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