基于CiteSpace的智慧城市建設(shè)研究文獻可視化分析

劉亦欣，王娟，張鵬，趙文浦

（中國人民警察大學）

1 引言

20世紀世界人口急劇城市化，帶來了人口增長、住房緊張、交通擁堵、就業(yè)困難、環(huán)境惡化等諸多問題?！俺鞘胁　钡慕鉀Q需要有新的技術(shù)和模式來支撐城市的發(fā)展，在城市化與信息化的結(jié)合發(fā)展進程中，形成了城市發(fā)展新模式，也就是“智慧城市”理念[1]。

近年來，我國在總結(jié)國外先進經(jīng)驗的同時，也在不斷探索適合我國的智慧城市發(fā)展道路。我國住建部在2012年11月下發(fā)了《關(guān)于開展國家智慧城市試點工作的通知》，在2013年1月正式啟動了智慧城市試點項目。之后，相關(guān)政策陸續(xù)出臺、基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善、應用體系不斷拓展[2]。在此基礎(chǔ)上，科技水平的不斷提升使得社會資源易被整合，讓城市本身具備智能化的管理模式。但是，我國對智慧城市的研究仍存在發(fā)展戰(zhàn)略目標不明確、缺乏總體規(guī)劃的問題。鑒于此，本文利用知識圖譜可視化軟件，通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)、作者共現(xiàn)、聚類分析等方法對智慧城市領(lǐng)域部分文獻進行分析，以了解關(guān)鍵詞分布、核心作者、研究機構(gòu)并梳理智慧城市領(lǐng)域的研究熱點和發(fā)展方向，總結(jié)現(xiàn)階段的研究并為以后的發(fā)展提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

為了對海量的文獻資料進行客觀、準確、全面的分析，研究其熱點問題及前沿、彌補其存在的缺陷、缺失的空白，本文基于引文分析理論，采用陳超美參與研發(fā)的科技文本挖掘及信息可視化軟件CiteSpaceⅤ(5.7.R1)，通過觀察分析關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜、作者共現(xiàn)圖譜以及使用聚類分析等方法對智慧城市的發(fā)表文獻進行計量分析，從而了解文獻之間的聯(lián)系、核心期刊中的權(quán)威作者、期刊的分布情況并發(fā)現(xiàn)智慧城市研究熱點與研究前沿[3]，對智慧城市現(xiàn)階段的已有成果進行總結(jié)，并為該領(lǐng)域以后的發(fā)展方向提供參考。

為保證文獻分析質(zhì)量，本文收集的文獻均來自中國知網(wǎng)（CNKI)。

在高級檢索下，選取“智慧城市”為主題詞，以獲取關(guān)于智慧城市領(lǐng)域研究的主題文獻。檢索式為：主題=“智慧城市”，時間限定:2010年10月27日～2020年10月27日。無其他限定，進行高級數(shù)據(jù)檢索。對檢索出的文獻進行篩選，并剔除英文文獻，最終共得到25615條該方面的文獻信息。數(shù)據(jù)檢索和下載的日期為2020年10月27日。本研究主要采用文獻計量分析作為主要分析方法，將25615條文獻作為樣本，利用中國知網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行基礎(chǔ)可視化分析。在“導出與分析”選項下選擇“可視化分析”，再選擇“全部檢索結(jié)果分析”。其次，由于知網(wǎng)平臺只顯示相關(guān)度靠前的6000條核心文獻，所以在選定該6000條文獻后，在“導出與分析”選項中選擇“導出文獻”并將其導出為Refworks格式。運行CiteSpace軟件，選擇data一欄下的Import/Export，并在CNKI中將導出的原始數(shù)據(jù)導入，將其轉(zhuǎn)換成Web of Science格式。

參數(shù)的設(shè)置對數(shù)據(jù)分析具有直接的影響，啟動CiteSpace軟件，設(shè)置以下參數(shù)：Time Slicing------From 2010 JAN To 2020 DEC#Years Per Slice 1;Text Source中選中Title、Abstract、Author、Keywords(DE)、Keywords Plus(ID)；Node Type中分別 選 中“Keywords”“Author”“Institution”。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)文量分析

圖1為2010--2020年間中國知網(wǎng)收錄的關(guān)于智慧城市的論文數(shù)量統(tǒng)計，是基于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫自2010年10月27日至2020年10月27日所得到的25615條該領(lǐng)域的文獻數(shù)據(jù)。圖中實曲線代表隨著時間的推進，論文數(shù)量的演變趨勢。從圖1中可以看出，總體上隨著年份的推進，論文數(shù)量呈上升趨勢?？梢詫χ腔鄢鞘械难芯糠殖扇齻€階段。

從2009年開始，“智慧城市”的概念被提出，雖然這階段收錄的論文數(shù)量較少，但已實現(xiàn)從無到有的蛻變。這兩年的發(fā)文量總數(shù)為144篇，約占發(fā)文總量的0.6%。

從2011年開始，對智慧城市的研究論文數(shù)量成井噴式增長，以2013年為典型，并于2014年達到峰值。此時間段內(nèi)發(fā)文總量達7848篇，約占發(fā)文總量的33%。

從2015年至現(xiàn)今，在這一方面收錄的論文數(shù)量比較穩(wěn)定，平均每年都保持在3000以上。從2015年至2019年間共收錄15724篇，約占發(fā)文總量的66%。

圖1 2010-2020年間智慧城市研究論文的數(shù)量分布

隨著時代和科技的發(fā)展，智慧城市一直是社會研究的重點方向與熱點話題，建設(shè)智慧城市在引領(lǐng)信息技術(shù)應用、提升城市綜合競爭力以及實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展等方面有著極其重要的意義。在信息技術(shù)日益突出，全球信息技術(shù)加速發(fā)展的趨勢下，智慧城市的建設(shè)正與信息技術(shù)的發(fā)展相適應，借助此平臺，實現(xiàn)對城市資源的統(tǒng)籌利用。

3.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞往往是對一篇文獻的高度概括，是對研究內(nèi)容的提取與濃縮，是研究主題的精髓與核心[4]。所以，當視角轉(zhuǎn)向關(guān)鍵詞時，往往能夠統(tǒng)計并分析出這個領(lǐng)域的熱點問題及其發(fā)展動向。本文將采用關(guān)鍵詞共現(xiàn)的方法，可視化、多維化的展現(xiàn)出我國在智慧城市領(lǐng)域研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，以便客觀對其進行觀察與分析。

啟動CiteSpace軟件，將與“智慧城市”相關(guān)度最高的6000篇文獻作為樣本，Node Types欄下選定Keyword，其余默認。在圖像里選擇Timeline模式，得到智慧城市關(guān)鍵詞時間線圖（見圖2），本文將首先在關(guān)鍵詞進行聚類的基礎(chǔ)上進行時間線圖分析。

圖2代表了每個聚類里關(guān)鍵詞的發(fā)展情況，并按時間線平鋪開。由圖2可知，智慧城市領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞被聚類分成了16個類別，分別為：大華股份、新型城鎮(zhèn)化、應用、城鄉(xiāng)規(guī)劃、辦公自動化、CIM（城市信息模型）、網(wǎng)絡安全、智慧醫(yī)療、中國聯(lián)通、智慧城市、精細化、智慧城市建設(shè)、居住區(qū)、信息系統(tǒng)集成、南寧市、樓宇自控。這16個類別代表了智慧城市這一領(lǐng)域的熱點關(guān)鍵詞聚類結(jié)果。很明顯，絕大多數(shù)類別中的關(guān)鍵詞數(shù)量在2017年中旬開始呈現(xiàn)出井噴式增長，而不同聚類中關(guān)鍵詞之間的連接也開始變得密集。

從圖2“#9智慧城市”聚類線圖上可以看出，人工智能、云計算與智慧城市領(lǐng)域大多數(shù)聚類類別都有密切的聯(lián)系，也是最早出現(xiàn)的關(guān)鍵詞。自1956年麥卡錫首次提出“人工智能”這一術(shù)語后，人工智能開始在全球范圍蓬勃興起，在為經(jīng)濟社會發(fā)展注入新動能的同時，也深刻改變著人們的生產(chǎn)生活方式[5]。在智慧城市不斷智能化的同時，人工智能為新型城鎮(zhèn)化、網(wǎng)絡安全、智慧醫(yī)療等多個聚類類別提供了支撐。自2008年云計算概念在國內(nèi)被提出后，社會各界紛紛給予高度關(guān)注，推動了云計算向各行各業(yè)的延伸[6]。智慧城市作為一個復雜的綜合體，其構(gòu)建和運行涉及多種行業(yè)與應用，因此也高度依賴信息的集聚和資源的整合。

圖2 智慧城市關(guān)鍵詞時間線圖

圖3 VOSviewer智慧城市關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖

另外，結(jié)合智慧城市領(lǐng)域研究前沿關(guān)鍵詞表（見表1）以及智慧城市關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡聚類表（見表2）進行分析。在關(guān)鍵詞聚類圖譜的基礎(chǔ)上，在“ClusterExplorer”中選取Log-likelihood rate（LLR算法—聚類標簽詞提取算法之一），得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡聚類表，見表2[7]。

由表1可見，“智慧城市”“智慧城市建 設(shè)”“物 聯(lián) 網(wǎng)”“大 數(shù) 據(jù)”“人 工 智 能”“新型智慧城市”“智慧社區(qū)”“云計算”“應用”“智慧交通”等關(guān)鍵詞以高頻次位居統(tǒng)計榜首。結(jié)合智慧城市研究前沿關(guān)鍵詞表、智慧城市關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡聚類表和ⅤOSviewer智慧城市關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖可推測，在智慧城市研究主題中，“大數(shù)據(jù)”“人工智能”“智慧社區(qū)”“云計算”等成為熱點關(guān)鍵詞，并在一定程度上代表了智慧城市領(lǐng)域研究的熱點主題。但在高頻關(guān)鍵詞中存在一些缺少代表性意義，指向不明確的詞，如“作用”“應用”“建設(shè)”“發(fā)展”等。其本身不具備實質(zhì)性內(nèi)容，在ⅤOSviewer關(guān)鍵詞共現(xiàn)中也較為邊緣化，不具備中心性，可以在CiteSpace操作過程中予以刪除。從聚類表2中也可以看出，部分關(guān)鍵詞在不同的聚類標簽詞中均有出現(xiàn)，如“智慧城市”“建設(shè)”“大數(shù)據(jù)”“信息技術(shù)”等，除卻少量本身不具備實質(zhì)性內(nèi)容的詞外，仍可以看出大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在智慧城市發(fā)展過程中已然是不可代替的存在。

表1 智慧城市研究前沿關(guān)鍵詞表（前20名）

由于用CiteSpace軟件制作出來的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖節(jié)點過于密集，并且關(guān)鍵詞過于密集集中，所以在本文中將以ⅤOSviewer作為輔助軟件，輔助分析在智慧城市領(lǐng)域的研究熱點（見圖3）。

通過ⅤOSviewer軟件可以直觀看出在智慧城市領(lǐng)域的關(guān)鍵詞分布以及它們之間關(guān)聯(lián)的緊密度。其中，中心性能夠展現(xiàn)出節(jié)點的影響力，在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖中的關(guān)鍵詞之間的鏈接效應與其本身數(shù)值呈正比例關(guān)系。由此，節(jié)點中心度越高，其關(guān)聯(lián)詞越多，在該領(lǐng)域內(nèi)的影響也就越大。除“智慧城市”外，圖3顯示中度排名前三的關(guān)鍵詞分別為“智慧社區(qū)”“大數(shù)據(jù)”“人工智能”，表明該部分關(guān)鍵詞是智慧城市領(lǐng)域中的主要中介節(jié)點。

3.3 作者共現(xiàn)分析

啟動CiteSpace，同樣的操作可以得到節(jié)點數(shù)為261，連線數(shù)為137，密度為0.004的作者共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜，如圖4所示。對于智慧城市領(lǐng)域的作者分析可分為兩個方面，一是在該領(lǐng)域的活躍作者或者高產(chǎn)作者及其團隊，二是在該領(lǐng)域內(nèi)高被引作者，也就是具有一定影響力的作者及其團隊。在CiteSpace作者共現(xiàn)圖中，節(jié)點越大代表其發(fā)文量越多，連線代表兩者存在引用關(guān)系。由圖4可見智慧城市領(lǐng)域的高產(chǎn)作者或者團隊有：陳宇（45篇論文）、單志廣（37）、賽迪智庫信息化形式分析課題組（30）、王博文（30）、黃巖（28）等。作者之間的交流合作會在圖譜中形成子網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在圖4中較為突出的是楊斌等4人以及以俞富俊為中心的9人網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。整體分析來看：合作團隊的分布比較分散，有大量的小團隊以及孤立的研究人員[8]，形成關(guān)聯(lián)網(wǎng)的作者團隊較少，沒有形成聯(lián)系緊密的合作團隊。這表明我國在智慧城市領(lǐng)域的研究學者交流與合作的意識亟待加強。

3.4 機構(gòu)共現(xiàn)分析

運行CiteSpace，節(jié)點類型為機構(gòu)，TOPN=50，閾值設(shè)置中設(shè)定3個time slices的值，第一個的c，cc，ccv分別為2，2，20；另兩個均設(shè)為4，3，20。其他參數(shù)為默認設(shè)置，得到節(jié)點數(shù)為199，連線數(shù)為45，密度為0.0023的機構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜（見圖5）。

表2 智慧城市關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡聚類表

圖4 智慧城市作者共現(xiàn)圖

圖5 智慧城市機構(gòu)共現(xiàn)圖

由圖5可見，智慧城市領(lǐng)域出現(xiàn)頻次前十的機構(gòu)分別是：中國工程院（55次）、深圳特區(qū)報（44）、中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司（42）、全國智標委（33）、天地偉業(yè)技術(shù)有限公司（27）、佳都新太科技股份有限公司（27）、吉林吉大通訊設(shè)計院股份有限公司（27）、華中科技大學公共管理學院（22）、廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院（18）、浙江大華技術(shù)股份有限公司（18）。其中，出現(xiàn)頻次不足10次的機構(gòu)占比超過80%，可見機構(gòu)與機構(gòu)之間研究能力差異顯著、產(chǎn)出能力不均勻[9]。節(jié)點之間的連線較少，僅出現(xiàn)以中國工程院為核心的研究合作機構(gòu)團體、包括重慶大學圖書館、重慶醫(yī)科大學圖書館、四川美術(shù)學院圖書館、中國空氣動力研究與發(fā)展中心科技信息中心在內(nèi)的機構(gòu)合作研究群，可以看出中國的智慧城市領(lǐng)域還未出現(xiàn)大范圍的合作研究群體，也有相當一部分研究機構(gòu)游離于主要合作機構(gòu)之外，雖有一定的發(fā)文量，但沒有形成穩(wěn)定的合作群體[10]。

發(fā)文量較高的單位中不乏全國性綜合重點高校，另外也包括各種研究會及工程院。表明社會各界都對智慧城市有著很高的重視度。

4 結(jié)語

從2008年“智慧地球”概念的提出，到2011年我國起步探索，再到如今智慧城市的飛速發(fā)展，以移動技術(shù)為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)、地理空間基礎(chǔ)設(shè)施、射頻傳感技術(shù)等在內(nèi)的新一代信息技術(shù)功不可沒，另外通過維基、社交網(wǎng)絡、Fab Lab、Living Lab、綜合集成法、網(wǎng)動全媒體融合通信終端等工具和方法的應用實現(xiàn)科技社會背景下的可持續(xù)創(chuàng)新，使得社會資源更容易被整合，讓城市本身具備智能化的管理模式，不僅能有效化解“城市病”的危機，更實現(xiàn)了城市的可持續(xù)發(fā)展、提高了我國的核心競爭力。

在這樣的背景下，智慧城市的研究聚集了社會上大量優(yōu)質(zhì)研究力量?；赝麌鴥?nèi)智慧城市領(lǐng)域的研究歷程，研究團隊主要集中在武漢大學、同濟大學、中國城市科學研究會等高校和研究機構(gòu)，其中又包含了陳宇、單志廣等智慧城市領(lǐng)域的代表人物。研究熱點主要集中在大數(shù)據(jù)、人工智能、智慧社區(qū)等方向。

上述發(fā)現(xiàn)是以中國知網(wǎng)文獻庫里的數(shù)據(jù)為樣本，采用CiteSpace、ⅤOSviewer等知識圖譜可視化軟件進行分析得出的。本文對智慧城市領(lǐng)域的發(fā)文量、關(guān)鍵詞、高產(chǎn)作者、機構(gòu)做了詳細闡釋，也展示出國內(nèi)智慧城市領(lǐng)域的熱點主題及發(fā)展態(tài)勢。正是這些逐步的積累，為智慧城市在城市建設(shè)、政府及商業(yè)領(lǐng)域的應用提供了思路。

在今后的研究中將逐步綜合考慮多類數(shù)據(jù)資源，深入挖掘國內(nèi)外智慧城市領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及趨勢。

可以預見的是，在未來幾年內(nèi)，國內(nèi)對于智慧城市的研究熱潮仍會持續(xù)。另外，在技術(shù)不斷創(chuàng)新驅(qū)動下，智慧城市的建設(shè)也將邁入更高層級。