中國開采沉陷領(lǐng)域研究趨勢的文獻(xiàn)可視化分析

張 民 馬晨陽 仲崇武

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦，山東 濟(jì)寧 202118；2.江蘇省資源環(huán)境信息工程重點實驗室，江蘇 徐州 221116；3.兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦，山東 濟(jì)寧 202118）

本文采用知識圖譜探尋國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域的研究趨勢。知識圖譜能夠用直觀圖像展現(xiàn)出最前沿領(lǐng)域和學(xué)科知識的信息會聚點，從宏觀、中觀、微觀等不同層面來揭示一個領(lǐng)域或?qū)W科的發(fā)展概貌，便于人們?nèi)鎸徱曇粋€學(xué)科的結(jié)構(gòu)和研究熱點、重點等信息[1]。它可以把復(fù)雜的知識領(lǐng)域通過數(shù)據(jù)挖掘、信息處理、知識計量和圖形繪制而顯示出來，揭示知識領(lǐng)域的動態(tài)發(fā)展規(guī)律，為學(xué)科研究提供切實的、有價值的參考[2]。

近年來使用知識圖譜分析學(xué)科熱點在許多學(xué)科中得到了廣泛的運用。眾多學(xué)者利用知識圖譜開展了海洋經(jīng)濟(jì)[3]、教育大數(shù)據(jù)[4]、MOOC[5]、CiteSpace 應(yīng)用[6]、長江經(jīng)濟(jì)帶研究[7]、礦山開采沉陷合作[8]等相關(guān)研究，揭示了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。本文采用廣泛應(yīng)用的知識圖譜分析軟件CiteSpace整理近30 年開采沉陷相關(guān)的文獻(xiàn)，探尋了開采沉陷領(lǐng)域的研究趨勢以及近些年來的研究熱點。

1 數(shù)據(jù)來源

CiteSpace 可以分析常見的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫。比較而言，CNKI 數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)數(shù)量較多、覆蓋面廣，因此本文選取來自CNKI 的數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行可視化分析。在CNKI 中選擇高級檢索，選擇主題檢索，檢索詞目為“開采沉陷”，選擇時間跨度為1989 年1 月1 日至2018 年12 月31 日，共檢索關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的2745 篇相關(guān)文獻(xiàn)。將得到的文獻(xiàn)進(jìn)行整理，去除碩士學(xué)位論文以及非中文文獻(xiàn)，最后得到有效文獻(xiàn)1745 篇。

2 結(jié)果分析

2.1 發(fā)文量時間分析

圖1 給出了中國1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域各年的發(fā)文情況。從圖中可以看出，中國開采沉陷領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量經(jīng)歷了緩慢增長、迅猛增長、快速下滑三個階段。從1989—2005 年，開采沉陷領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量整體雖有增長，但是較為緩慢，中間幾年的發(fā)文數(shù)量在不斷地波動；從2005—2015 年，國內(nèi)的開采沉陷領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)迅猛式增長，說明開采沉陷領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，科研隊伍不斷地壯大；2015—2018 年，國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量迅速減少，截至2018 年，開采沉陷領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量降到了同比2005 年相近的水平。

圖1 中國開采沉陷研究的文獻(xiàn)統(tǒng)計

1989—2005 年這一階段，各高校的研究生招收數(shù)量并不多，開采沉陷領(lǐng)域的研究人員數(shù)量較少，開采沉陷領(lǐng)域的研究進(jìn)展較為緩慢。研究生開始擴(kuò)招始于2003 年，到2012 年到達(dá)頂峰。根據(jù)全國教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報，2003 年，我國招收研究生26.89 萬人；到了2012 年，我國研究生招生人數(shù)達(dá)58.97 萬人。此時，國內(nèi)各個領(lǐng)域的學(xué)者與研究生數(shù)量增加，同樣開采沉陷領(lǐng)域研究人員的數(shù)量也在迅猛增長，發(fā)文數(shù)量開始急劇上升。2015 年之后，國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域相關(guān)的文獻(xiàn)開始下降。經(jīng)過查詢并分析了WOS 數(shù)據(jù)庫中外文期刊文獻(xiàn)的數(shù)量增長情況，可以得知外文期刊文獻(xiàn)增長幅度巨大。增長部分的文獻(xiàn)，其作者有很大一部分是國內(nèi)的，從而導(dǎo)致國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域的投稿減少，國內(nèi)發(fā)文數(shù)量也隨之減少。

2.2 關(guān)鍵詞分析

對某一領(lǐng)域的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，有助于挖掘出該領(lǐng)域的研究熱點以及研究趨勢。利用CiteSpace對1745 篇文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，節(jié)點類型選擇為關(guān)鍵詞。提取不同時間段被引頻次最高的30 個關(guān)鍵詞，生成的關(guān)鍵詞知識圖譜如圖2。

圖2 1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域關(guān)鍵詞圖譜

關(guān)鍵詞知識圖譜中出現(xiàn)次數(shù)最多的關(guān)鍵詞是“開采沉陷”，一共出現(xiàn)了915 次（為了知識圖譜更容易辨識，將“開采沉陷”節(jié)點隱去）。其他出現(xiàn)較高次數(shù)的關(guān)鍵詞有“概率積分法”“數(shù)值模擬”“地表沉陷”“GIS”“土地復(fù)墾”“地表移動”“煤礦開采”“沉陷”“預(yù)計參數(shù)”等。結(jié)合表1 中關(guān)鍵詞被引頻次以及排名，關(guān)注圖1 四周的一些小節(jié)點，可以分析出在1989—2018 年這一時間段的研究熱點和研究前沿。

表1 1989 年—2018 年被引頻次排名前30 關(guān)鍵詞

為了更為直觀和準(zhǔn)確地分析出開采沉陷不同年份或者不同時間段的研究熱點，在制作知識圖譜時將時間重新劃分，繪制出不同時間段的關(guān)鍵詞分析知識圖譜。通過對比前后兩個時間段關(guān)鍵詞以及關(guān)鍵詞被引頻次的變化，從而能夠更為清晰地看出開采沉陷領(lǐng)域的發(fā)展情況。將這30 年劃分為五個時間段：1989—2004 年、2004—2008 年、2008—2012 年、2012—2015 年、2015—2018 年，利用CiteSpace 重新繪制五個不同的關(guān)鍵詞分析知識圖譜。

通過表2 可以看出，在1989—2004 年間，研究熱點在“地理信息系統(tǒng)”“土地復(fù)墾”“礦山開采沉陷”“概率積分法”等領(lǐng)域，但是除了“開采沉陷”被引頻次比較高，其他關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)較低，此時間段開采沉陷有關(guān)的研究較為稀少。同時，這一時間段的研究熱點也僅僅是相較于其他提及較少的關(guān)鍵詞而言。

表2 1989—2004 年被引頻次排名前15 關(guān)鍵詞

在2004—2008 年關(guān)鍵詞分析知識圖譜中，“開采沉陷”“地理信息系統(tǒng)”“土地復(fù)墾”“地表移動”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)次數(shù)較多，并且這一時間段的關(guān)鍵詞包含了前一時間段的絕大多數(shù)關(guān)鍵詞，表明開采沉陷領(lǐng)域的研究熱點在這幾年相對穩(wěn)定。分析表3 以及表4 可以得出，2004—2008 年和前一時間段有所不同的是“地質(zhì)災(zāi)害”“金屬礦山”，“地質(zhì)災(zāi)害”與前一時間段出現(xiàn)的關(guān)鍵詞“環(huán)境影響”有所聯(lián)系，最后經(jīng)分析得出“金屬礦山”是當(dāng)時開采沉陷領(lǐng)域研究的熱點。

表3 2004—2008 年被引頻次排名前16 關(guān)鍵詞

表4 2008—2012 年被引頻次排名前18 關(guān)鍵詞

2008—2012 年，“概率積分法”被引頻次第二，排名較于前幾年有了較大的提升，表明“概率積分法”在開采沉陷領(lǐng)域的重要性逐漸提高。同時，“土地復(fù)墾”“數(shù)值模擬”“地表沉陷”“可視化”“GIS”等依舊是這一領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點內(nèi)容。和沉陷類似的關(guān)鍵詞有“地表沉陷”“沉陷控制”“開采沉陷預(yù)計”“沉陷預(yù)計”，這表明開采沉陷領(lǐng)域開始沿著不同研究方向進(jìn)行發(fā)展?！癋LAC3D”是這一時間段新出現(xiàn)的關(guān)鍵詞，“FLAC3D”開始在開采沉陷領(lǐng)域普及。

2012—2015 年較于之前多出了關(guān)鍵詞“D-insar”“Matlab”“GPS”“厚松散層”等，數(shù)據(jù)采集技術(shù)在開采沉陷領(lǐng)域的使用已經(jīng)普及。

到了2015—2018 年這一時間段，“采空區(qū)”的研究逐漸增多，其他的研究熱點與之前一個時間段的大致相同。

開采沉陷領(lǐng)域最為熱門的幾個方向或領(lǐng)域為“開采沉陷”“概率積分法”“數(shù)值模擬”“沉陷預(yù)計”“預(yù)計參數(shù)”等。在整個時間段的前15年，開采沉陷領(lǐng)域關(guān)鍵詞被引頻次相對偏少，表明開采沉陷領(lǐng)域的研究較少。到了后15 年，各種技術(shù)以及軟件普遍用于開采沉陷領(lǐng)域的研究，如：“GPS”“D-insar”“Matalb”等。

表5 2012—2015 年被引頻次排名前20 關(guān)鍵詞

表6 2015—2018 年被引頻次排名前21 關(guān)鍵詞

2.3 機(jī)構(gòu)分析

對研究對象的1745 條檢索結(jié)果的發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，從CiteSpace 中得到如圖2 所示發(fā)文機(jī)構(gòu)知識圖譜。圖中共有144 個節(jié)點，111 個連接，網(wǎng)絡(luò)密度為0.010 8，說明中國開采沉陷領(lǐng)域研究的機(jī)構(gòu)間的聯(lián)系較多，但是學(xué)術(shù)交流有待加強(qiáng)。

圖2 1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜

合并所有的二級機(jī)構(gòu)，中國礦業(yè)大學(xué)出現(xiàn)的頻次最多，其次是河南理工大學(xué)、安徽理工大學(xué)和遼寧工程技術(shù)大學(xué)。從區(qū)域角度上看，開采沉陷研究機(jī)構(gòu)發(fā)文次數(shù)在地域分布上并不平均，其中徐州、河南、安徽、遼寧、太原等礦山資源較為豐富的地方發(fā)文次數(shù)較高，一定程度上說明了開采沉陷的科研能力與礦山資源的分布有關(guān)。

表8 1989—2018 年發(fā)文數(shù)量前21 的作者

2.4 作者分析

通過CiteSpace 制作作者共現(xiàn)分析知識圖譜，進(jìn)行作者共現(xiàn)分析，能夠分析出某一領(lǐng)域或者學(xué)科在某一時間段內(nèi)的核心作者群以及作者之間的合作強(qiáng)度。如圖3，圖譜中共有313 個基點，472 個連接，網(wǎng)路密度為0.009 7。從圖中可以看出，出現(xiàn)次數(shù)最多的兩個作者是吳侃和鄧喀中，都是49 篇，其次是郭廣禮、譚志祥、王磊、鄒友峰、查劍鋒和柴華彬等，有21 位作者發(fā)文數(shù)量在十篇以上，同時這21 位作者中有9 位作者的機(jī)構(gòu)是中國礦業(yè)大學(xué)。從作者群體來看，中國開采沉陷領(lǐng)域研究比較集中，常見的研究團(tuán)隊通常是同一機(jī)構(gòu)組成的。如圖3，其中最大的作者群是以中國礦業(yè)大學(xué)的郭廣禮、吳侃和鄧喀中為中心包括查劍鋒、譚志祥、鄒友峰、王磊等作者的學(xué)術(shù)團(tuán)隊。

圖3 1989—2018 年開采沉陷領(lǐng)域作者圖譜

3 總結(jié)與展望

利用CiteSpace 軟件，對CNKI 數(shù)據(jù)庫中1745篇開采沉陷領(lǐng)域相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行分析和可視化研究，得到結(jié)論如下：

（1）發(fā)文量時間分析表明：國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域在1989—2005 年間發(fā)展較為緩慢；2005—2015年發(fā)文量迅猛增長，發(fā)展迅速；2015 年之后，國內(nèi)大部分作者傾向于投稿外文期刊而忽視了國內(nèi)期刊，導(dǎo)致國內(nèi)文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量急劇減少。

（2）關(guān)鍵詞分析表明：國內(nèi)開采沉陷領(lǐng)域的研究熱點體現(xiàn)在“開采沉陷”“概率積分法”“數(shù)值模擬”和“地表沉陷”等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為嚴(yán)密，網(wǎng)路密度較高，各個關(guān)鍵詞的聯(lián)系較為密切。

（3）作者和機(jī)構(gòu)分析表明：參與開采沉陷領(lǐng)域研究的機(jī)構(gòu)較多，科研隊伍龐大，其中中國礦業(yè)大學(xué)發(fā)文數(shù)量最多。