我國綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究熱點的可視化分析

翟慧敏，肖 曼，胡郁祥，周志遠，柴境浩，程啟先

(1.信陽師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院/河南省淮河流域遙感大數(shù)據(jù)與智能分析工程研究中心，河南 信陽 464000；2.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 國際教育學(xué)院，鄭州 450011)

現(xiàn)代城市中的傳統(tǒng)市政基礎(chǔ)設(shè)施以灰色基礎(chǔ)設(shè)施為主，其具有功能單一、成本高昂等特點，且在城市雨水集蓄、污水排放和中水回用方面具有局限性，也未能從根源上緩解“城市病”.綠色基礎(chǔ)設(shè)施遵循自然規(guī)律，利用自然生態(tài)過程中的循環(huán)模式，助力優(yōu)美和諧的城市人居環(huán)境，對于城市可持續(xù)發(fā)展、城市土地精明保護等具有重要意義[1-2].在當(dāng)前國內(nèi)的相關(guān)研究中，一方面，綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念仍未達成普遍共識，而多以歐美等國的通行定義進行直接借鑒或間接參考[3-4]；另一方面，未能較好結(jié)合國內(nèi)節(jié)能減排、生態(tài)文明建設(shè)等工作的實際情況，致使相關(guān)研究常出現(xiàn)冗余、無序、甚至混亂等問題[5-6].

可視化分析是文獻熱點研究的有力工具[7].一些學(xué)者就生態(tài)城市[8]、海綿城市[9]、綠色基礎(chǔ)設(shè)施[10]等內(nèi)容進行研究熱點的現(xiàn)狀問題討論、回顧與評述，但對于熱點詞間的拓?fù)渑c相關(guān)關(guān)系未能深入討論.朱偉珠等[11]運用BICOMB 與SPSS 軟件對我國生態(tài)城市領(lǐng)域的研究熱點進行了可視化分析.該研究成果能夠為本文的技術(shù)路徑提供理論基礎(chǔ).本文擬運用BICOMB、UCINET 和SPSS軟件對綠色基礎(chǔ)設(shè)施的研究熱點進行文獻分析，以期明確我國綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念的基本內(nèi)容，并為后續(xù)研究提供借鑒.

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文的數(shù)據(jù)來源為：中國知網(wǎng)中導(dǎo)出“主題=*綠色基礎(chǔ)設(shè)施*”“時間=*不限～2019 年*”的核心期刊文獻，此處選取的核心期刊包括北京大學(xué)《中文核心期刊要目總覽》來源期刊(北大中文核心)、中文社會科學(xué)引文索引(CSSCI)、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)和工程索引(EI)共計4 類；剔除其中無作者、作者為“課題組”或“編輯部”的文獻以及外文文獻，導(dǎo)出281 篇“Note-First”格式的文獻引文.BICOMB 軟件是文本挖掘的基礎(chǔ)工具軟件，本文運用BICOMB 2.0 對引文進行文獻梳理，合并如“GI”與“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”、“MSPA”與“形態(tài)學(xué)空間格局分析”等同義或近義關(guān)鍵詞；運用“統(tǒng)計”和“矩陣”模塊分別生成關(guān)鍵詞的共現(xiàn)矩陣和詞篇矩陣，并保存為相應(yīng)的txt 或xls 格式文件備用.UCINET 軟件是社會網(wǎng)絡(luò)集成的基礎(chǔ)分析軟件，本文運用UCINET 6.0 的“Net-Draw”模塊生成共現(xiàn)矩陣圖[12].SPSS 軟件是社會科學(xué)統(tǒng)計的基礎(chǔ)分析軟件，本文運用SPSS 23.0 的“系統(tǒng)聚類分析”模塊生成詞篇矩陣圖[13].Excel 軟件是微軟開發(fā)的基礎(chǔ)辦公軟件，本文運用Excel 軟件中的“皮爾遜相關(guān)性系數(shù)”與“色階”模塊直接生成相關(guān)性系數(shù)圖[14].

1.2 研究方法

“普賴斯定律”是文獻計量研究的常用公式[15]，即：

其中，N是所篩選內(nèi)容的最低閾值；nmax是所篩選內(nèi)容的最大強度值.強度值最大的關(guān)鍵詞為“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”(137，括號內(nèi)為頻次值，下同)，即：nmax=137，N≈8.77.存在8 個符合最低閾值的關(guān)鍵詞，顯然數(shù)量稀少，不利于后續(xù)研究，因此，本文參考“二八定律”進行篩選，公式為

其中，M是所篩選內(nèi)容的最低閾值；a是所篩選內(nèi)容中累計百分比達到前20%的頻次值；b是所篩選內(nèi)容中位次達到前20%的頻次值.累計百分比、位次達到前20%的關(guān)鍵詞分別為“城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施”(13)、“綠色雨水設(shè)施”(1)，即a=13，b=1，M≈3.61.存在30 個符合最低閾值的關(guān)鍵詞，顯然數(shù)量更為合適，以便進行后續(xù)研究.

“皮爾遜相關(guān)系數(shù)”是科學(xué)統(tǒng)計研究的常用公式，具體原理不再贅述.在Excel 中進行皮爾遜相關(guān)系數(shù)計算的函數(shù)為

其中，R(i,j)是i與j行(或列)的(皮爾遜)乘積矩相關(guān)系數(shù)r值，其中r∈[?1.00,1.00]；Pearson是Excel 中皮爾遜相關(guān)系數(shù)的函數(shù)公式；i，j是具體數(shù)據(jù)的行或列.

運用“首位度指標(biāo)”計算各熱點詞的首位度，公式為

其中，O2，O4和O11分別是2，4 和11 首位度；F1～F11是熱點次序的詞頻值，且∑F11的取值范圍為2～11.

2 研究熱點可視化分析

2.1 詞頻分析

熱點詞頻表示該熱點的強度，頻次越大時該熱點的強度也越大.依據(jù)“二八定律”中公式(2)所篩選的30 個熱點及其頻次見圖1.

圖1 綠色基礎(chǔ)設(shè)施熱點詞頻

由圖1 可知，頻次平均值和中位值分別為13.23 和5.50，頻次變化基本符合以“自然底數(shù)”(e≈2.718 3)為底的指數(shù)函數(shù)規(guī)律；前8 位熱點即為“普賴斯定律”所篩選的內(nèi)容，分別為：“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”(137)、“風(fēng)景園林”(57)、“低影響開發(fā)”(20)、“海綿城市”(19)、“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”(15)、“綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施”(14)、“城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施”(13)和“生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施”(11)，其余熱點詞頻在4～8 之間.

“首位度指標(biāo)”由城市地理學(xué)家杰斐遜(M.Jefferson)提出，最初概念為“雙城市指數(shù)”，能夠以簡潔明了的數(shù)據(jù)模型來表示城市群或城市體系中大城市的集中程度，部分學(xué)者據(jù)此提出改進后的“首位度指標(biāo)”——“四城市指數(shù)”和“十一城市指數(shù)”.結(jié)合韓玉亭[16]的觀點，將“首位度指標(biāo)”的概念引入文獻計量分析中，即可用以計算各熱點詞的首位度，具體的首位度指標(biāo)結(jié)果見表1.

表1 熱點詞首位度

由表1 可知，首位度數(shù)值普遍較大，且雙首位度、四首位度和十一首位度的百分誤差呈現(xiàn)增長趨勢，即：從熱點詞頻來看呈現(xiàn)出顯著的“部分集中”特點，且運用“普萊斯定律”篩選出的8 個核心關(guān)鍵詞能夠代表該領(lǐng)域熱點詞的大致情況.

2.2 共現(xiàn)矩陣分析

經(jīng)由UCINET 6.0 繪制的共現(xiàn)矩陣見圖2.

圖2 綠色基礎(chǔ)設(shè)施熱點共現(xiàn)矩陣

由圖2 可知，熱點的頻次越多、強度越大，表明熱點間的共現(xiàn)頻次越多，聯(lián)系越緊；熱點間聯(lián)系越頻繁，其節(jié)點就越大.依據(jù)熱點間的拓?fù)潢P(guān)系將其劃分為不同顏色，主要有“風(fēng)景園林-海綿城市”(紅色)、“生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施-城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施”(藍色)、“形態(tài)學(xué)空間格局分析-綠地系統(tǒng)規(guī)劃”(灰色)、“綠色城市-基礎(chǔ)設(shè)施”(黑色)和“綠色發(fā)展-綠色金融”(紫色)共計5 個類型，其中熱點詞目較多且聯(lián)系較為緊密的是“風(fēng)景園林-海綿城市”、“生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施-城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施”和“形態(tài)學(xué)空間格局分析-綠地系統(tǒng)規(guī)劃”類型，分別有12，5和4 個詞目，這表明綠色基礎(chǔ)設(shè)施在風(fēng)景園林學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)方面的交叉、融合與創(chuàng)新發(fā)展.

2.3 詞篇矩陣分析

經(jīng)由SPSS 23.0 繪制的詞篇矩陣見圖3.

由圖3 可知，熱點被分為3 個聚類：1)“綠色基礎(chǔ)設(shè)施-低影響開發(fā)”聚類.該聚類中共有11 個熱點，相較于傳統(tǒng)的“灰色基礎(chǔ)設(shè)施”，以“低影響開發(fā)”為代表的“海綿城市”能夠貫徹“城市規(guī)劃”與“生態(tài)規(guī)劃”中“生物多樣性”等相關(guān)理念，經(jīng)由“綠色(雨水)基礎(chǔ)設(shè)施”進行“城市雨水/洪管理”.2)“城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施-基礎(chǔ)設(shè)施”聚類.該聚類中共有10 個熱點，廣義的“城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施”是在城市規(guī)劃建設(shè)中各項“綠色/可持續(xù)發(fā)展”的“基礎(chǔ)設(shè)施”總和，如：“綠色城市”中的“綠色物流”、“生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施”中的“綠色通道”與“景觀規(guī)劃”等.3)“風(fēng)景園林-形態(tài)學(xué)空間格局分析”聚類.該聚類中共有9 個熱點.“風(fēng)景園林”中強調(diào)在“氣候變化”背景下進行“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”的“生態(tài)設(shè)計”；“形態(tài)學(xué)空間格局分析”中強調(diào)在“綠色金融”理念下進行“景觀連通性”與“綠地系統(tǒng)規(guī)劃”的“基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”.

圖3 綠色基礎(chǔ)設(shè)施熱點詞篇矩陣

2.4 相關(guān)性系數(shù)分析

經(jīng)由Excel 繪制的相關(guān)性系數(shù)見圖4.

圖4 綠色基礎(chǔ)設(shè)施熱點相關(guān)性系數(shù)

由圖4 可知，相較于共現(xiàn)矩陣圖與詞篇矩陣圖，相關(guān)性系數(shù)圖的可視化結(jié)果能夠較為直觀、便捷地展示變量間的相關(guān)性，且在敏感性和靈敏度方面表現(xiàn)尤為優(yōu)秀，更適合捕捉熱點間存在的細微差異.熱點間的相關(guān)性越大，其色階色塊的顏色越深；相關(guān)性越小，其色階色塊顏色越淺.相關(guān)性最高值為各熱點與自身的值(Rmax≡1.000 0)；最低值為熱點“綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施”與熱點“可持續(xù)發(fā)展”的值(Rmin≈?0.150 1)；平均值Rave≈0.082 5；中位值Rmid≈?0.016 6.

將標(biāo)準(zhǔn)化處理后的頻次(以最大值137 次為1.000 0)作為該熱點詞的頻次系數(shù)x，各熱點詞相關(guān)性系數(shù)的均值作為相關(guān)系數(shù)y，則其獨立樣本T檢驗(經(jīng)95%置信區(qū)間檢驗)結(jié)果為：x=0.100 0±0.070 0；y=0.082 5±0.027 5.所采用的關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)不具有時間演化屬性，顯然不存在非平穩(wěn)序列等情況，因此不考慮進行單位根檢驗；一般的社會計量分析中要求擬合優(yōu)度R2>50%，但在文獻與檔案統(tǒng)計分析中不常存在多重共線性等問題，因此擬合優(yōu)度R2>30%即表示可以接受.采用線性、多項式和對數(shù)回歸的具體回歸分析結(jié)果見表2.由表2 可知，擬合優(yōu)度R2在0.305 5～0.383 3，表明頻次系數(shù)與相關(guān)系數(shù)具有一定的回歸關(guān)系.

表2 頻次和相關(guān)系數(shù)回歸分析

3 結(jié)語

綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念于1999 年由美國可持續(xù)發(fā)展委員會提出，并經(jīng)美國保護基金會和農(nóng)業(yè)部森林管理局等進一步豐富和完善，相較于傳統(tǒng)的灰色基礎(chǔ)設(shè)施，綠色基礎(chǔ)設(shè)施本質(zhì)上是以生態(tài)化綠色環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為基礎(chǔ)的自然生命支持系統(tǒng)，囊括一系列天然、恢復(fù)再造的生態(tài)元素與風(fēng)景要素[17].當(dāng)前我國綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究初步形成了以低影響開發(fā)、形態(tài)學(xué)空間格局分析等為切入點，以風(fēng)景園林、海綿城市等為著力點的理論框架，并在居住區(qū)[18]、雨水花園[19]與濕地廣場[20]等規(guī)劃建設(shè)中進行了初步嘗試.

本文以中國知網(wǎng)中的281 篇核心期刊文獻為數(shù)據(jù)源，借助BICOMB、UCINET 和SPSS 等可視化分析工具，開展我國綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究熱點的研究.研究結(jié)果表明：1)詞頻分析中經(jīng)由“二八定律”和“普賴斯定律”分別篩選30 個和8 個熱點，并發(fā)現(xiàn)熱點呈現(xiàn)出顯著的“部分集中”特點；2)共現(xiàn)矩陣分析中主要有“風(fēng)景園林-海綿城市”、“生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施-城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施”、“形態(tài)學(xué)空間格局分析-綠地系統(tǒng)規(guī)劃”、“綠色城市-基礎(chǔ)設(shè)施”和“綠色發(fā)展-綠色金融”共計5 個類型，且表明綠色基礎(chǔ)設(shè)施在風(fēng)景園林學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)方面的交叉、融合與創(chuàng)新發(fā)展；3)詞篇矩陣分析中主要有“綠色基礎(chǔ)設(shè)施-低影響開發(fā)”聚類、“城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施-基礎(chǔ)設(shè)施”聚類和“風(fēng)景園林-形態(tài)學(xué)空間格局分析”聚類；4)相關(guān)性系數(shù)分析結(jié)果表明頻次系數(shù)與相關(guān)系數(shù)具有一定回歸關(guān)系.

本文嘗試拓展了文獻計量與可視化分析的應(yīng)用范圍，并豐富了綠色基礎(chǔ)設(shè)施的主要內(nèi)容，明確了可視化分析在綠色基礎(chǔ)設(shè)施中的技術(shù)路徑.但本文僅討論了高頻熱點間的關(guān)系，對于熱點中時序變化和學(xué)科差異的探討不夠深入，此外也未進行作者與機構(gòu)等內(nèi)容的討論，這些內(nèi)容有待后續(xù)研究進一步豐富與完善.