基于CiteSpace的我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)期刊可視化分析

王 莉，景海濤，杜久升，程結(jié)海

（1.河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454003）

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)GIS專業(yè)發(fā)展的定量分析，本文應(yīng)用知識(shí)圖譜方法，對(duì)CNKI上主題含有“GIS專業(yè)”的文章，從GIS專業(yè)研究的發(fā)展趨勢(shì)、科研機(jī)構(gòu)、作者、研究熱點(diǎn)和前沿等方面進(jìn)行可視化分析，旨在全面把握我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿，為我國(guó)GIS專業(yè)的教學(xué)研究提供有價(jià)值的參考［1-3］。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

選擇中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)(CNKI)收錄2000～2016年主題含有“GIS專業(yè)”的文章，檢索條件為“精確”，檢索時(shí)間為 2016-12-28，共檢索到510條記錄，去除部分不屬于GIS專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)，最后確認(rèn)452篇文獻(xiàn)為本研究所需。

2 研究方法

2.1 文獻(xiàn)計(jì)量法

文獻(xiàn)計(jì)量法即通常所說(shuō)的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析，就是利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用數(shù)據(jù)來(lái)描述或解釋文獻(xiàn)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律的方法，從而解釋文獻(xiàn)特點(diǎn)。

2. 2 共現(xiàn)分析法

共現(xiàn)分析法是1986年法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心CNRS的研究員Callon、Law和Rip提出的。它基于文獻(xiàn)內(nèi)容特征，將各種文獻(xiàn)中的共現(xiàn)信息進(jìn)行定量分析，用以揭示文獻(xiàn)的關(guān)聯(lián)和特征項(xiàng)所隱含的寓意。一般認(rèn)為，詞匯在同一篇文獻(xiàn)中出現(xiàn)的次數(shù)越多，則代表這兩個(gè)主題的關(guān)系越緊密，統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)的主題詞兩兩之間在同一文獻(xiàn)中出現(xiàn)的次數(shù)，便可分析這些詞所代表的學(xué)科和主題的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)學(xué)科的研究熱點(diǎn)，橫向和縱向分析學(xué)科領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)過(guò)程和靜態(tài)結(jié)構(gòu)［4］。

2. 3 詞頻統(tǒng)計(jì)分析法

詞頻統(tǒng)計(jì)分析法是指利用能反映文獻(xiàn)核心內(nèi)容的關(guān)鍵詞，依據(jù)其出現(xiàn)次數(shù)的高低揭示研究對(duì)象發(fā)展的數(shù)量關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律的一種計(jì)量學(xué)方法，出現(xiàn)的頻次越高說(shuō)明GIS專業(yè)教學(xué)研究領(lǐng)域的研究者關(guān)注的程度高，則有可能代表GIS專業(yè)教學(xué)的研究熱點(diǎn)和前沿。

2. 4 可視化分析法

可視化分析法是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像的方法。

本研究在共現(xiàn)分析方法、詞頻分析方法和可視化分析方法的基礎(chǔ)上，借助大連理工大學(xué)WISE實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)Drexel University 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美博士用科學(xué)計(jì)量學(xué)及其最新的知識(shí)圖譜聯(lián)合開(kāi)發(fā)的CiteSpaceⅢ（版本號(hào)為4.0.R5 （64-bit）） 科學(xué)文獻(xiàn)分析工具［5］，將CNKI下載的 452篇文獻(xiàn)摘要數(shù)據(jù)，輸入CiteSpaceⅢ軟件中，將時(shí)間跨度選為 2000～2016 年，Time Slice(時(shí)區(qū)分割) 為 17 a，主題詞來(lái)源為 Title（標(biāo)題）、Abstract（摘要）、Keywords （關(guān)鍵詞），閾值設(shè)置為默認(rèn)值（2，2，20）（2，2，20） 和（2，2，20） ， 選 定路徑搜索為最小生成樹(shù)( Minimum Spanning Tree) 算法，其科研機(jī)構(gòu)（Institution）、作者（Author）共現(xiàn)采用最小生成樹(shù)（Minimum Spanning Tree）算法。依據(jù)分析內(nèi)容的不同，選定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如作者、關(guān)鍵詞、科研機(jī)構(gòu)等，繪制出我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究領(lǐng)域的知識(shí)圖譜。

3 研究結(jié)果與討論

3.1 研究文獻(xiàn)時(shí)間分布分析

GIS專業(yè)教學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)表論文的數(shù)量與時(shí)間變化關(guān)系，能夠揭示出該領(lǐng)域的研究歷史，并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)［6］。由圖 1 可知，我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)論文量呈逐漸增長(zhǎng)，大致可分為 3個(gè)階段：第 1 階段為起步階段（2000～2006年），7 a間共發(fā)表論文71 篇，占總量的15.71% ；第 2 階段為高速發(fā)展階段（2007～2012年），6 a間發(fā)表論文214 篇，占論文總量的47.35%，并呈逐年快速增長(zhǎng)；到 2012年論文發(fā)表量達(dá)到頂峰，為52篇。第 3 階段為平穩(wěn)發(fā)展階段（2013～2016年），我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究進(jìn)入了比較平穩(wěn)的時(shí)期，4 a間共發(fā)表167篇，占論文總量的36.95%，此階段，我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究理念逐漸成熟，雖年度論文量有所下降，但依然維持較高的水平，年均發(fā)文量為41.75篇。

圖1 2000～2016年我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)論文發(fā)表年度趨勢(shì)

3.2 科研機(jī)構(gòu)知識(shí)圖譜分析

科研機(jī)構(gòu)的共現(xiàn)分析可以直觀表現(xiàn)出我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究的主要力量及其科研影響力分布。運(yùn)用CiteSpace Ⅲ軟件對(duì)科研機(jī)構(gòu)（Institution）進(jìn)行分析，得到我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域科研機(jī)構(gòu)知識(shí)圖譜（圖 2）。

圖 2 2000～2016年我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

如圖2所示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)科研機(jī)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的大小與科研機(jī)構(gòu)發(fā)文量成正比，節(jié)點(diǎn)間的連線代表科研機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系。由圖 2 可知，武漢大學(xué)與滁州學(xué)院的節(jié)點(diǎn)最大，2000～2016 年間發(fā)表GIS專業(yè)研究論文 9篇，排在首位；排名第 3 位的是江西理工大學(xué)、河南理工大學(xué)、山東科技大學(xué)和廣西師范學(xué)院，分別發(fā)表論文 7篇。武漢大學(xué)在GIS專業(yè)教學(xué)與科研的研究領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其它學(xué)校，并具有較強(qiáng)的科研實(shí)力。另外，其他綜合型大學(xué)對(duì)我國(guó)GIS專業(yè)研究高度關(guān)注，科研實(shí)力雄厚，是我國(guó)GIS專業(yè)教育研究的主要力量。

從圖 2 中可以看出，排名前50的機(jī)構(gòu)（N=50），網(wǎng)絡(luò)密度比較低（Density=0. 0057），表明我國(guó)GIS專業(yè)的科研機(jī)構(gòu)分布比較廣泛。其中，有7所機(jī)構(gòu)有合作關(guān)系（E=7）。最大的合作網(wǎng)絡(luò)是以武漢大學(xué)為核心與中南大學(xué)等構(gòu)建的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)；其次，是由山東科技大學(xué)、東華理工學(xué)院等構(gòu)建的第 2 大共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，在GIS專業(yè)不同領(lǐng)域進(jìn)行研究和緊密合作。

3.3 核心作者知識(shí)圖譜分析

一般來(lái)說(shuō)，作者的發(fā)文量反映其知識(shí)的產(chǎn)出能力，是作者科研能力的客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。作者的科研成就與其在重要刊物上發(fā)表的論文數(shù)量高度相關(guān)。本研究的 452篇文獻(xiàn)中，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)頻次 5次以上的有13人，出現(xiàn)頻次 3～4次的有37人。說(shuō)明我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域受到廣大學(xué)者的關(guān)注，高產(chǎn)作者相對(duì)集中。

運(yùn)用 CiteSpaceⅢ軟件，得到作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（圖 3）。節(jié)點(diǎn)的大小與作者發(fā)文量成正比，節(jié)點(diǎn)的連線代表作者間的合作關(guān)系。由圖 3 可知，程朋根和鄭春燕的節(jié)點(diǎn)最大，發(fā)表論文9篇，排在首位；其次是胡華科、李大軍、吳德華和王春發(fā)表論文7篇；第 7位是鄭貴州、楊冰、劉興權(quán)，各發(fā)表論文6篇。

圖3 2000～2016 年我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)對(duì)作者所屬科研機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站介紹發(fā)現(xiàn)：我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究領(lǐng)域排名前 13 的作者中，教授 7人，占53.85%，副教授 3人（23.08%），講師3人（23.08%），說(shuō)明我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究作者群力量雄厚。在作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行FindClusters功能，發(fā)現(xiàn)核心作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)密度較高，但是均以各自科研機(jī)構(gòu)形成小型合作團(tuán)隊(duì)，這些團(tuán)隊(duì)為我國(guó)GIS專業(yè)教育研究與發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)，對(duì)我國(guó)GIS專業(yè)的發(fā)展起到積極作用。

3. 4 高頻關(guān)鍵詞與共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析

關(guān)鍵詞是論文研究?jī)?nèi)容的高度濃縮，反映研究領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)和研究者感興趣的學(xué)術(shù)問(wèn)題。運(yùn)用 CiteSpaceⅢ軟件，得到關(guān)鍵詞突現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主干結(jié)構(gòu)（圖4）。

表 1 列出我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究頻次和突現(xiàn)值前 10名的關(guān)鍵詞。其中，除了關(guān)鍵詞“地理信息系統(tǒng)”出現(xiàn)的頻次最高，為 248次；其次是GIS專業(yè)出現(xiàn)的頻次為99次；排名第 3 是教學(xué)改革，出現(xiàn)頻次為57次。突現(xiàn)性較高的關(guān)鍵詞代表我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿問(wèn)題，突現(xiàn)值排名第1位的是課程設(shè)置，突現(xiàn)值為 5.988 5；其次是地理信息科學(xué)，突現(xiàn)值為3.627 3；排名第 3 是教學(xué)改革，突現(xiàn)值為 3.344 3。說(shuō)明教學(xué)改革和課程設(shè)置是GIS專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域的中心。

由圖 4 可知，根據(jù)聚類將關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分為 6個(gè)熱點(diǎn)知識(shí)群，這些知識(shí)群代表了GIS教學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿。

表1 2000～2016 年我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究高頻和高突顯性關(guān)鍵詞

圖4 2000-2016 年我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究核心關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

知識(shí)群 1“地理信息系統(tǒng)”在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)最大，與它直接相連的關(guān)鍵詞“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”、“實(shí)踐教學(xué)”、“高等教育”等形成了共現(xiàn)關(guān)系較強(qiáng)的子網(wǎng)絡(luò)。表明學(xué)者一直關(guān)注GIS專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革和效果、GIS實(shí)踐體系構(gòu)建等方面［6,7］。

知識(shí)群 2“GIS專業(yè)”為核心，與它直接相連的關(guān)鍵詞“課程設(shè)置”、“人才培養(yǎng)”和“課程體系”等形成了關(guān)系緊密的子網(wǎng)絡(luò)。表明GIS專業(yè)的課程設(shè)置和人才培養(yǎng)模式一直是GIS專業(yè)研究的熱點(diǎn)和前沿內(nèi)容，尤其是GIS專業(yè)課程體系設(shè)計(jì)，GIS專業(yè)創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)［8,9］。

知識(shí)群3 中的高頻關(guān)鍵詞“教學(xué)改革”、“課程建設(shè)”與“專業(yè)人才”緊密聯(lián)系形成子網(wǎng)絡(luò)。說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)結(jié)構(gòu)的研究為該時(shí)期研究的熱點(diǎn)，并與時(shí)代的背景密切相關(guān)，針對(duì)不同的專業(yè)人才采用不同的課程設(shè)置和知識(shí)結(jié)構(gòu)［10,11］。

知識(shí)群4中的高頻關(guān)鍵詞“教學(xué)模式”、“教學(xué)內(nèi)容”與“教學(xué)實(shí)踐”緊密聯(lián)系，包括GIS專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)和教材編制，教學(xué)模式的改革等。

知識(shí)群5中的關(guān)鍵詞“實(shí)踐教學(xué)體系”、“人才培養(yǎng)模式”與“實(shí)踐能力”等構(gòu)成的子網(wǎng)絡(luò)，包括GIS實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)、校企合作機(jī)制的建設(shè)等方面［12］。

知識(shí)群6中的高頻關(guān)鍵詞“地理信息科學(xué)”、“培養(yǎng)方案”與“學(xué)科建設(shè)”等構(gòu)成的子網(wǎng)絡(luò)。2012年GIS專業(yè)更名以后，地理信息科學(xué)的研究逐漸增多，具體研究方向?yàn)镚IS學(xué)科建設(shè)、專業(yè)課程體系建設(shè)、培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)等方面。

4 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)GIS專業(yè)教學(xué)研究呈現(xiàn)從快速增長(zhǎng)到緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，可以分為起步階段、高速發(fā)展階段、平穩(wěn)發(fā)展3個(gè)階段。研究熱點(diǎn)主要集中于教學(xué)改革、人才培養(yǎng)、課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)等方面。研究領(lǐng)域擁有一大批經(jīng)驗(yàn)豐富、理論水平高的科研人員，雖然所占總?cè)藬?shù)的比例較小，但是實(shí)力雄厚，基礎(chǔ)扎實(shí)，大力推動(dòng)了我國(guó)GIS專業(yè)教育研究領(lǐng)域的發(fā)展。

[1] 陳悅,陳超美,劉則淵,等． CiteSpace 知識(shí)圖譜的方法論功能[J]．科學(xué)研究,2015,33(2) : 242-253

[2] 李靜,劉海硯．基于測(cè)繪期刊論文數(shù)據(jù)的可視分析[J]．測(cè)繪通報(bào),2016(6):50-54

[3] 王雅萍．?dāng)?shù)據(jù)挖掘與可視化技術(shù)在地理信息科學(xué)研究中的應(yīng)用[D]．北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2014

[4] 趙健．知識(shí)圖譜繪制技法實(shí)用指南[M]．沈陽(yáng): 遼寧大學(xué)出版社,2013:17-18

[5] Chen Chaomei． CiteSpace: Visualizing Patterns and Trends in Scientific Literature[EB/OL]．http://cluster．cis．drexel．edu/～cchen/citespace/download/．2017-10-29

[6] 楊林,萬(wàn)波,方芳．融合CDIO 理念的“GIS 軟件工程”實(shí)踐教學(xué)改革研究[J]．測(cè)繪通報(bào),2015(12):118-121

[7] 鄭貴洲,王琪,晁怡．GIS專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J]．測(cè)繪科學(xué),2014,39(9):148-152

[8] 聶運(yùn)菊,程朋根,蒲曉晨,等．淺談GIS 專業(yè)本科人才培養(yǎng)問(wèn)題[J]．測(cè)繪通報(bào),2014(4):129-131

[9] 俞艷,袁艷斌,黃解軍．GIS 拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)課程體系設(shè)計(jì)[J]．地理空間信息,2015,13(2):177-178

[10] 柳林,李萬(wàn)武．市場(chǎng)需求導(dǎo)向的GIS專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)和課程體系的構(gòu)建[J]．測(cè)繪科學(xué),2011,36(1):232-234

[11] 李滿春,戴崴巍,趙勇．GIS 專業(yè)人才的素質(zhì)特征、知識(shí)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案研究[J]．地理與地理信息科學(xué),2004,20(2):26-29

[12] 李潔茹,胡少雄,程錦．高職GIS專業(yè)校企合作機(jī)制探索[J]．測(cè)繪科學(xué),2015,40(1):129-132