2003—2018年國內(nèi)建筑室內(nèi)照明研究特征與趨勢
——基于Citespace的可視化分析

馬秀峰，馬俊榕，王立雄，于 娟

(天津大學(xué)建筑學(xué)院，天津 300072)

引言

近年來，建筑室內(nèi)照明領(lǐng)域相關(guān)研究成果不斷涌現(xiàn)，研究人員從建筑化照明、健康照明、藍光危害、工作學(xué)習(xí)效率、LED非視覺效應(yīng)、照明設(shè)計等方面對建筑室內(nèi)照明進行了深入研究[1-7]。然而，對于國內(nèi)近幾十年來建筑室內(nèi)照明的相關(guān)研究，目前缺乏系統(tǒng)性的歸納。本文將針對2003—2018年這15年間建筑室內(nèi)照明研究的研究成果，借助Citespace可視化分析軟件，總結(jié)建筑室內(nèi)照明領(lǐng)域研究的特征，并對該領(lǐng)域未來研究的趨勢進行探究。

1 研究方法與樣本提取

1)研究方法。傳統(tǒng)文獻綜述通過人工閱覽后梳理，伴隨文獻量的增加出現(xiàn)工作量大且效率不高的問題。本文以Citespace作為引文可視化分析軟件，通過運算得出的知識圖譜，將應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科的理論與方法與文獻計量中的引文分析、共現(xiàn)分析等方法相結(jié)合，運算出可視化圖譜用于室內(nèi)照明領(lǐng)域的學(xué)科分析[8]。

2)樣本提取。本文選取CNKI中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫的來源期刊，設(shè)置檢索時間期限為2003年至2018年，以“建筑”并且“室內(nèi)照明”為主題搜索，共檢索到1 650篇中文期刊論文(檢索時間為2019年11月15日)，去除會議通知、征稿啟事、新聞報道、人物訪談、論壇發(fā)言、時事評論、綜述等無效文章[9]，最終得到1 437篇有效文獻。將檢索文獻名稱以Refworks格式導(dǎo)出并用Citespace轉(zhuǎn)換格式，再將文獻導(dǎo)入Citespace進行科學(xué)知識圖譜分析，設(shè)置時區(qū)分割為1年。

2 可視化分析結(jié)果

2.1 合理性檢測

Citespace可視化軟件的兩個參數(shù)值可以評判知識圖譜的正確性，分別是模塊參數(shù)Q(ModularityQ)和平均輪廓值S(Mean Silhouette)。其中Q值越大，說明劃分聚類出來的結(jié)構(gòu)越清晰顯著。在(0，1)區(qū)間內(nèi)，當Q值>0.3時，說明劃分出來的結(jié)構(gòu)是清晰顯著的，具有可信價值；當S值>0.5時，聚類一般認為是合理的[10]。本次聚類結(jié)果的Q值為0.5638，S值為0.5487，因此可以認為此次聚類運算結(jié)果合理有效。

2.2 主題及關(guān)鍵詞共現(xiàn)共被引分析

可視化軟件運算后，得到建筑室內(nèi)照明研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)共被引圖譜。運算后N=286，E=1 014，表示關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜共生成286個主題節(jié)點，共有1 014條連接線。所有節(jié)點標注全部顯示后，標注項將嚴重重合，無法獲取信息，因此過濾掉共現(xiàn)頻率較低的節(jié)點標注，優(yōu)化后導(dǎo)出共現(xiàn)圖譜如圖1所示。節(jié)點的大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)，節(jié)點直徑越大，表示次數(shù)越多[11]。節(jié)點與節(jié)點的連線粗細代表了的該節(jié)點之間的共現(xiàn)頻率，顏色代表了不同的時間年代區(qū)域。關(guān)鍵詞的共現(xiàn)次數(shù)越多，表明在此時間段內(nèi)熱度越高。

圖1 2003—2018年國內(nèi)室內(nèi)照明理論研究關(guān)鍵詞共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.1 Key words co-citation network Atlas of domestic indoor lighting theory research from 2003 to 2018

從節(jié)點尺度可以看出，“室內(nèi)照明”、“室內(nèi)設(shè)計”、“照明”、“LED”、“燈光設(shè)計”等關(guān)鍵詞節(jié)點直徑較大，共現(xiàn)頻率較高，證明2003—2018年這15年間，這些關(guān)鍵詞是建筑室內(nèi)照明領(lǐng)域的研究熱點及主題，這表明在這個時間段內(nèi)，學(xué)者對建筑室內(nèi)照明的基礎(chǔ)理論和設(shè)計較關(guān)注[12]。從節(jié)點之間連線狀態(tài)可以看出，節(jié)點與節(jié)點之間都有連接線，且連接線比較復(fù)雜豐富，這表明室內(nèi)照明研究領(lǐng)域基本形成基礎(chǔ)研究構(gòu)架，且研究熱點之間存在緊密聯(lián)系。從時間節(jié)點可以看出，2003—2006年“室內(nèi)空間”、“燈具”、“顯色性”、“色溫”、“故障點”、“天然采光”、“白熾燈”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率較高，表明這一階段對燈具參數(shù)及其影響因素的基礎(chǔ)研究較廣[13]，這是因為該階段中國白熾燈年產(chǎn)量為1億只以上大型企業(yè)約有10家，占行業(yè)總產(chǎn)量的70%以上，影響力較大，同時對白熾燈的色溫、顯色性研究較多[14]；2006—2012年“裝飾”、“藝術(shù)照明”、“空間氛圍”、“控制系統(tǒng)”、“智能控制”、“LED”、“Zigbee”、“半導(dǎo)體照明”等關(guān)鍵詞共現(xiàn)性較強，這表明學(xué)者在此時間階段注重室內(nèi)空間環(huán)境的氛圍營造，對于照明控制系統(tǒng)有較多研究成果，同時對LED新產(chǎn)品研究較多[15]。2012年至今，“辦公建筑”、“酒店設(shè)計”、“圖書館”、“智能家居”、“人性化設(shè)計”、“可持續(xù)發(fā)展”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)較多，表明建筑室內(nèi)照明研究區(qū)分不同建筑類型，同時對智慧照明、健康照明[16]、綠色照明領(lǐng)域的關(guān)注度較高，這與人們關(guān)注環(huán)境、注重健康、人本理念滲透有關(guān)。

2.3 關(guān)鍵詞突發(fā)性探測分析

關(guān)鍵詞突現(xiàn)度能夠反映一段時間內(nèi)影響力比較大的研究領(lǐng)域。在Citespace軟件運算分析2003—2018年建筑室內(nèi)照明相關(guān)文獻后，得到前33個突現(xiàn)詞，由圖2可以看出，2006年以前的突現(xiàn)詞有“眩光”、“燈具”、“人工光源”、“藝術(shù)”、“光線”、“照明質(zhì)量”、“光源”、“環(huán)境”、“住宅”，從突現(xiàn)詞可以看出該階段以光源、燈具、控制眩光等照明基礎(chǔ)領(lǐng)域研究為主[17]；2006年至2012年階段的主要突現(xiàn)詞有“設(shè)計師”、“模糊控制”、“LED”、“照明產(chǎn)品”、“半導(dǎo)體照明”、“LED照明”、“節(jié)能燈”、“照明設(shè)計師”、“Zigbee”、“室內(nèi)照明”，可以看出，該階段對LED光源、新產(chǎn)品的研究較多[18]。2012年后的突現(xiàn)詞有“自然光”、“智能照明”、“燈光設(shè)計”、“可見光通信”、“辦公建筑”、“智能家居”、“綠色建筑”、“室內(nèi)光環(huán)境”、“室內(nèi)設(shè)計”，表明該階段注重智能家居、智能照明[19]、綠色建筑等方面的研究。

圖2 2003—2018年建筑室內(nèi)照明領(lǐng)域前33位突現(xiàn)關(guān)鍵詞Fig.2 Keywords of indoor lighting with the strongest citation bursts from 2003 to 2018

從突現(xiàn)程度可以發(fā)現(xiàn)，“LED”的突現(xiàn)程度最高，突現(xiàn)度為14.4996，表明LED在室內(nèi)照明研究中具有重大的研究意義[20]，這與高效藍色發(fā)光二極管(LED)榮獲諾貝爾物理學(xué)獎有關(guān)[21]；“室內(nèi)設(shè)計”、“綠色建筑”、“照明產(chǎn)品”、“半導(dǎo)體照明”、“室內(nèi)照明”、“智能照明”[22]等關(guān)鍵詞的突現(xiàn)度都超過了4，表明這些主題是該階段的研究前沿。從衰退周期上看，“環(huán)境”的衰退周期為7年，“眩光”、“光線”[23]、“LED照明”、“智能照明”的衰退周期為6年，這些關(guān)鍵詞的衰退周期較長，表明其對室內(nèi)照明領(lǐng)域的影響時間較長。

3 建筑室內(nèi)照明研究趨勢分析

根據(jù)2003—2018年建筑室內(nèi)照明領(lǐng)域的研究情況，結(jié)合2015—2018年的研究主題共現(xiàn)圖譜(圖3)，未來建筑室內(nèi)照明研究應(yīng)重視以下方面。

1)強化ZigBee、BIM技術(shù)、脈沖寬度調(diào)制等技術(shù)和照明新產(chǎn)品的研究。通過圖1～圖3可以看出，在LED光源出現(xiàn)后，該關(guān)鍵詞的突現(xiàn)度為14.499 6，照明領(lǐng)域出現(xiàn)了快速的發(fā)展；2014年ZigBee推出了3.0標準[24]，重新定義設(shè)備的命令和功能，使相關(guān)技術(shù)研究成為新熱點；同時BIM技術(shù)[25]、DIALux模擬軟件[26]、脈沖寬度調(diào)制技術(shù)等也為建筑室內(nèi)照明領(lǐng)域注入了新動力。

圖3 2015—2018年建筑室內(nèi)照明主題共現(xiàn)圖譜Fig.3 Topic co-occurrence map of indoor lighting from 2015 to 2018

2)重視健康照明、人性化設(shè)計[27]、熱舒適性應(yīng)用于照明設(shè)計的措施。從2015—2018年的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次可以看出，對于視覺舒適度、人體健康指數(shù)等方面的關(guān)注度不斷提高，這與人的需求提高具有一定的關(guān)聯(lián)，同時與司辰視覺[28]的發(fā)現(xiàn)、非視覺效應(yīng)的研究、光對生理節(jié)律的影響有關(guān)。此前室內(nèi)照明的功能性受到較多的關(guān)注，而目前對于人體健康、主觀評價與感受的關(guān)注度很高。

4 結(jié)語

通過Citespace軟件對建筑室內(nèi)照明研究的相關(guān)文獻進行了共引分析、共詞分析、聚類分析[29]，分析結(jié)果如下：第一，室內(nèi)照明研究內(nèi)容由單一向多元發(fā)展。室內(nèi)照明除了基礎(chǔ)理論研究，還有對照明質(zhì)量、照明產(chǎn)品、智能照明、人性化照明、照明建筑技術(shù)[30]等方面的研究。第二，基于LED光源的新產(chǎn)品新技術(shù)對室內(nèi)照明領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響。LED光源具有體積小、壽命長、可控性好、散熱少等諸多優(yōu)點，為解決很多照明技術(shù)問題提供了諸多可能性。第三，室內(nèi)照明研究價值由技術(shù)向人文轉(zhuǎn)變。從最初的照明設(shè)計、控制系統(tǒng)、亮度分布等技術(shù)性問題的解決，到功率密度、照明能耗[31]、綠色照明等領(lǐng)域的探究，再到人性化設(shè)計、健康照明等主題的研究，建筑室內(nèi)照明研究逐步將人的感知、人性化設(shè)計[32]、主觀評價等作為研究重點。