基于科學(xué)知識(shí)圖譜的消防真火訓(xùn)練研究可視化分析

梁夢杰 李馳原 周謝宇 王澄

（中國人民警察大學(xué)，河北 廊坊 065000）

0 引言

真火訓(xùn)練是提高消防救援人員實(shí)戰(zhàn)能力與救援效率的重要途徑，目前我國針對消防真火訓(xùn)練的研究較少，且尚無官方頒布的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范與應(yīng)用說明[1]。因此，為推動(dòng)我國消防救援真火訓(xùn)練領(lǐng)域發(fā)展，筆者基于國外大量相關(guān)研究成果，對這些成果進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘，從而明確該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)以及外來發(fā)展趨勢，擬在文獻(xiàn)計(jì)量分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)圖譜對消防真火訓(xùn)練及其相關(guān)領(lǐng)域從產(chǎn)出分布、合作關(guān)系、主題聚類等多維度進(jìn)行分析研究[2]，以期為我國消防真火訓(xùn)練研究發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文中數(shù)據(jù)來自Web of Science核心合集中的7個(gè)引文索引數(shù)據(jù)庫，通過以上數(shù)據(jù)來源，可以得到高質(zhì)量的檢索結(jié)果，保證檢索覆蓋的全面性，和檢索文獻(xiàn)的權(quán)威性。從Web of Science核心合集中以“Live Fire Training”為主題，時(shí)間跨度設(shè)置為“所有年份”，即1990年1月—2021年10月，這可以最大限度地獲取最為全面的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。在Web of Science核心合集中共檢索出457篇文獻(xiàn)，Web of Science中的每一篇文獻(xiàn)都包含一套信息，包括來源期刊、出版年份、標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞、作者及其所屬國家、學(xué)科類別、參考文獻(xiàn)等，導(dǎo)出文獻(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)選擇純文本格式，以便于導(dǎo)入VOSviewer知識(shí)圖譜可視化分析軟件中。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

文獻(xiàn)計(jì)量分析是對已發(fā)表論文進(jìn)行回顧和描述的一種定量方法，有助于研究者對某一重點(diǎn)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究進(jìn)行評價(jià)，文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析從定量和客觀的角度對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，因此它能夠引入一個(gè)系統(tǒng)的、透明的、可重復(fù)的分析過程，從而提高分析的可靠性和質(zhì)量。VOSviewer是荷蘭萊頓大學(xué)Van Eck與Waltman研發(fā)的一個(gè)構(gòu)建可視化計(jì)量網(wǎng)絡(luò)的軟件工具[3]，是當(dāng)前一款主流的文獻(xiàn)計(jì)量軟件。對于每個(gè)研究主題，該軟件都可以得到一個(gè)二維圖譜，其中兩個(gè)連線之間的距離反映了研究對象的相似性或相關(guān)性[4]。當(dāng)前，國內(nèi)外很多專家學(xué)者都借助VOSviewer等科技文獻(xiàn)挖掘軟件，在各個(gè)研究領(lǐng)域中取得了眾多研究成果。

2 研究結(jié)果及分析

2.1 文獻(xiàn)增長時(shí)間分布

筆者在Web of Science核心合集中共獲得457份文獻(xiàn)，對應(yīng)年份的分布結(jié)果如圖1所示。Web of Science核心合集記錄的第一篇文章始于1985年，由Reardon J[5]初步系統(tǒng)地提出消防真火訓(xùn)練的概念和要求；1986—1990年有關(guān)消防真火訓(xùn)練的研究處于停滯的狀態(tài)；1991—2005年的文獻(xiàn)產(chǎn)出是呈現(xiàn)出一種波動(dòng)增長的情況，但是年論文發(fā)表的數(shù)量仍然是一個(gè)較少的區(qū)間；2006—2021年論文呈現(xiàn)一種快速增長模式，但在某些年份仍存在振蕩，這個(gè)階段有關(guān)消防真火訓(xùn)練已經(jīng)開始出現(xiàn)較多高質(zhì)量論文，例如Willi等[6]與Kirk等[7]詳細(xì)描述了消防員在真火訓(xùn)練期間的典型熱暴露情況，并對消防員開展真火訓(xùn)練所面臨的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量研究，從安全角度出發(fā)對于消防員開展真火訓(xùn)練所需的必要保護(hù)、遵守協(xié)議和相關(guān)訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)提出重要見解。 2006年之后，文獻(xiàn)年發(fā)表量出現(xiàn)指數(shù)級增長，這在一定程度上意味著研究人員的數(shù)量不斷增加，時(shí)代的進(jìn)步打開了新的興趣領(lǐng)域。截至2021年底，論文發(fā)表數(shù)量在2020年達(dá)到頂峰，為50篇，但這可能不是指數(shù)增長的終點(diǎn)。事實(shí)上在消防真火訓(xùn)練知識(shí)體系得到鞏固后，發(fā)表的文章數(shù)量應(yīng)該會(huì)減少，這反映了該領(lǐng)域的成熟和飽和。顯然，到目前為止，還不能草率地得出這個(gè)結(jié)論，從圖1的總體趨勢來看，未來幾年，消防真火訓(xùn)練研究可能仍將蓬勃發(fā)展。

2.2 合作關(guān)系分析

2.2.1熱點(diǎn)地區(qū)分析

根據(jù)檢索結(jié)果，所有消防真火訓(xùn)練論文來自世界65個(gè)國家或地區(qū)，表2列出全球發(fā)文量排名前12的國家或地區(qū)，其余國家的發(fā)表論文數(shù)量不足12篇，文中不再進(jìn)行詳細(xì)分析。美國是真火訓(xùn)練研究成果最多的國家，共發(fā)表215篇論文，占比47.05%。中國排名第四，發(fā)表論文36篇，占比7.88%，比第一名美國低近40%。值得注意的是表1中排名前五的國家除美國外，其他國家的論文發(fā)表數(shù)量相差不大，但是都與美國有著較大差距，美國對于消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域的研究較為深入。

表1 消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域發(fā)表量排名前12位的國家或地區(qū)

通過VOSviewer繪制出的不同國家或地區(qū)之間合作的知識(shí)圖譜如圖2所示，在該知識(shí)圖譜的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)合作者都有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的大小和顏色分別表示該節(jié)點(diǎn)的出版數(shù)量和所屬的集群，連線的寬度代表合作的強(qiáng)度[8]。

在分析中只涉及最大的子網(wǎng)絡(luò)，從圖2可以看出兩個(gè)主要的集群：一個(gè)集群聚集在美國，另一個(gè)集群聚集在中國和澳大利亞。作為網(wǎng)絡(luò)中最突出的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，美國在真火訓(xùn)練研究方面表現(xiàn)出了很強(qiáng)的合作關(guān)系，占據(jù)主導(dǎo)地位。通過網(wǎng)絡(luò)連線的寬度可以看出美國與英國和加拿大在真火訓(xùn)練相關(guān)領(lǐng)域的合作密切，例 如，Wilkinson Andrea F與Matias Alexs A 和Smith Denise L[9]在消防員真火訓(xùn)練中針對自給式呼吸器信心課程 (SCBACC) 展開合作研究。Konsin Lawrence和Nixdorff Stuart[10]在消防員訓(xùn)練時(shí)使用熱像儀 (TIC) 的方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定上開展研究。

2.2.2合作團(tuán)隊(duì)分析

Web of Science核心合集共收錄論文457篇，作者共1 895人，論文5篇以上的作者12人，如表2所示。為了更加清楚準(zhǔn)確的研究各個(gè)作者的研究情況，筆者對論文高產(chǎn)作者的發(fā)文量以及篇均被引頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這兩個(gè)都是體現(xiàn)多產(chǎn)作者的研究能力的關(guān)鍵性參數(shù)，他們針對自己的研究提供了不同的視角，并表明他們可能在研究過程中進(jìn)行了合作。

表2 消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域高產(chǎn)作者

通過VOSviewer對消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域作者的合作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擬合，不同貢獻(xiàn)者的合作作者網(wǎng)絡(luò)圖譜如圖3所示，通過知識(shí)圖譜展示可以更加清楚地了解該領(lǐng)域高產(chǎn)作者的合作關(guān)系。每個(gè)圓圈代表一個(gè)作者，圓圈的大小代表該作者發(fā)表論文數(shù)量的多少，節(jié)點(diǎn)間弧線寬度代表作者合作關(guān)系的強(qiáng)度。

從圖4中可以看出，作者間的合作關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的兩個(gè)聚類分布，其中以Walsh Michael R和Walsh Marianne E[11]為中心共同構(gòu)成了一個(gè)大的合作聚類，另一個(gè)是以Thiboutot Sonia和Ampleman Guy[12]為中心共同構(gòu)成了另一個(gè)大的合作聚類。從圖3中也可清楚的反映合作團(tuán)體或合作機(jī)構(gòu)，例如Horn Gavin P和Blevins Sue[13]共同屬于美國伊利諾伊大學(xué)消防學(xué)院，Kirk Katherine M與Logan Michael B[14]均來自澳大利亞昆士蘭州布里斯班昆士蘭消防和應(yīng)急服務(wù)中心。

2.3 研究熱點(diǎn)分析

通過分析文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率，可以深入了解消防真火訓(xùn)練研究的主要方向和研究趨勢，采用文獻(xiàn)挖掘和可視化的方法構(gòu)建基于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)集合的研究主題分布圖譜，可以更加直觀準(zhǔn)確地了解當(dāng)前研究熱點(diǎn)。使用VOSviewer關(guān)鍵詞共現(xiàn)功能，設(shè)置閾值為5，即只提取出現(xiàn)次數(shù)超過5次的關(guān)鍵詞。對提取的關(guān)鍵詞進(jìn)行處理，去除無意義詞語，合并同義詞后，最終提取81個(gè)關(guān)鍵詞，其關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜如圖4所示。每一種顏色代表一個(gè)聚類，而圓圈的大小代表某一個(gè)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率。從圖4中可以看出，消防真火訓(xùn)練研究的關(guān)鍵詞構(gòu)成了4個(gè)聚類，每個(gè)聚類中的關(guān)鍵詞在研究主題上都具有很強(qiáng)的相關(guān)性。針對消防真火訓(xùn)練研究的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，將81個(gè)關(guān)鍵詞簡化為4個(gè)聚類，分別是：聚類1火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模式；聚類2真火訓(xùn)練后污染物處理；聚類3消防員訓(xùn)練的心理壓力；聚類4消防員訓(xùn)練健康和安全保障。從圖4中可以看出聚類1、3、4的分布較為緊密，反映出這3個(gè)聚類具有較高的相關(guān)性，聚類2則相對獨(dú)立。這表明消防真火訓(xùn)練已經(jīng)從消防員訓(xùn)練這個(gè)大的研究領(lǐng)域中成為一個(gè)新的研究方向，并隨著國內(nèi)外研究學(xué)者的高度關(guān)注，這個(gè)新的領(lǐng)域正在逐漸成熟化。

消防員最初的訓(xùn)練就是根據(jù)火情態(tài)勢的改變而制定的，火災(zāi)的發(fā)生往往伴隨著人員的傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，早期的學(xué)者大多都是從火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)管控開始展開研究，這也就是聚類1的中有大量關(guān)鍵詞共現(xiàn)的原因，例如Gilbertson Lynn R和Vosburgh Donna J. H[15]通過研究確定了對消防員聽力健康構(gòu)成最大風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)斗任務(wù)和消防戰(zhàn)斗位置。聚類3和聚類4都是針對消防員身體和心理健康的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖譜共線，這表明一些研究人員的研究方向已經(jīng)從最初關(guān)注火災(zāi)本身的發(fā)展變化轉(zhuǎn)移到研究消防員個(gè)人參與滅火救援的身體和心理健康，Hemmatjo Rasoul和Zare Sajad[16]研究了23名健康的男性消防員在4種不同的條件下執(zhí)行滅火救援任務(wù)，最后結(jié)果表明，真實(shí)的滅火救援任務(wù)可有效提高消防員戰(zhàn)斗過程中的生理和決策反應(yīng)。

聚類2中的關(guān)鍵詞主要都是與真火訓(xùn)練直接相關(guān)的。真火訓(xùn)練是近些年國內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)研究領(lǐng)域，真火訓(xùn)練讓消防員在足夠安全的條件下更加真實(shí)地體驗(yàn)滅火救援現(xiàn)場，進(jìn)而高效提升其滅火救援能力。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，一些先進(jìn)的消防裝備越來越多，對于消防員的保護(hù)也足夠安全，真火訓(xùn)練的目的就是通過在較為真實(shí)的火災(zāi)場景下，進(jìn)一步提升消防員的實(shí)際作戰(zhàn)能力，充分發(fā)揮先進(jìn)消防裝備的功能。這是今后消防訓(xùn)練的一個(gè)主要研究方向，也是聚類2呈現(xiàn)出較強(qiáng)獨(dú)立性的原因之一。

2.4 基礎(chǔ)知識(shí)共被引網(wǎng)絡(luò)分析

在文獻(xiàn)計(jì)量分析中，評價(jià)一篇論文的質(zhì)量往往以該論文被引用的數(shù)量來體現(xiàn)。而引用數(shù)量通常會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加，因?yàn)檎撐目偸切枰荛L的時(shí)間才能被廣泛接受，因此發(fā)表較早的論文也有較高的被引用頻率。但簡單的引文計(jì)數(shù)并沒有考慮到引文的鏈接結(jié)構(gòu)，相比之下共被引網(wǎng)絡(luò)分析，可以反映兩個(gè)文獻(xiàn)一起被引用的頻率，兩篇文章的引用越相似，說明其相關(guān)性越密切。

通過對收集到的消防真火訓(xùn)練的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)一分析，利用VOSviewer軟件可以建立呈現(xiàn)論文演化過程、研究領(lǐng)域和熱點(diǎn)的共被引網(wǎng)絡(luò)[17]，如圖5所示。在共被引網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表1篇文獻(xiàn)，節(jié)點(diǎn)越大則該文獻(xiàn)被引用的次數(shù)越多，深色節(jié)點(diǎn)表示該引用出現(xiàn)了被多次引用現(xiàn)象，反映了該文獻(xiàn)在某一時(shí)間段內(nèi)的高活躍度。標(biāo)簽是通過對數(shù)似然比(LLR)算法從文獻(xiàn)標(biāo)題中提取的關(guān)鍵詞，標(biāo)簽越大則被引用的次數(shù)越多。兩篇論文之間的連接線表示兩篇論文的共被引關(guān)系，連接線的粗細(xì)與兩篇論文的共被引頻次呈正相關(guān)。

筆者對圖5中消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)1、文獻(xiàn)2和文獻(xiàn)3是Smith DL[18-20]等學(xué)者分別于2001年、1997年和1998年在《Ergonomics》上發(fā)表的論文，文獻(xiàn)1共被引強(qiáng)度為95次，Smith DL等學(xué)者研究了新招錄消防員進(jìn)行真火訓(xùn)練時(shí)，參訓(xùn)人員的心血管和心理反應(yīng)，研究提出應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)消防員采取一切可能的措施來減輕心血管勞損的程度和降低自身的心理壓力。文獻(xiàn)2共被引強(qiáng)度為77次，研究了在不同熱環(huán)境中消防員進(jìn)行真火訓(xùn)練后的生理和心理反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，在標(biāo)準(zhǔn)化的工作量下，增加消防真火訓(xùn)練會(huì)增加心血管疾病和心理壓力。文獻(xiàn)3共被引強(qiáng)度為72次，該文獻(xiàn)研究的目的是在消防真火訓(xùn)練時(shí)使用不同配置的消防裝備，測量消防員的生理和心理反應(yīng)，研究消防員在何種消防裝備標(biāo)準(zhǔn)配置下進(jìn)行劇烈的消防真火訓(xùn)練，會(huì)有更長的作業(yè)時(shí)間、更大的熱應(yīng)變以及更好滅火救援狀態(tài)。

Smith DL等研究人員都是從消防員進(jìn)行真火訓(xùn)練時(shí)的生理和心理反應(yīng)來展開研究，以期望消防員在執(zhí)行滅火救援任務(wù)時(shí)能夠最大程度保護(hù)自身安全，并在任務(wù)結(jié)束后快速恢復(fù)到良好的狀態(tài)。

3 結(jié)論

筆者借助VOSviewer軟件對在Web of Science核心合集中搜索得到457篇文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，最終得到以下結(jié)論：

1）消防真火訓(xùn)練研究領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表量已經(jīng)歷3個(gè)階段，總體趨勢呈現(xiàn)上升，表明世界范圍內(nèi)針對該領(lǐng)域的關(guān)注度正不斷提高。美國是研究該領(lǐng)域最早的國家，并且對該領(lǐng)域的研究逐漸成熟，我國研究起步較晚，但在近些年研究呈快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

2）通過合作網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，Smith DL是發(fā)表論文最多的作者，并且在消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域的影響力不斷上升，其發(fā)表的3篇論文已經(jīng)成為消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)。

3）通過研究熱點(diǎn)分析，消防真火訓(xùn)練研究的關(guān)鍵詞構(gòu)成了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模式、真火訓(xùn)練后污染物處理、消防員訓(xùn)練的心理壓力、消防員訓(xùn)練健康和安全保障等4個(gè)聚類，消防真火訓(xùn)練已經(jīng)從消防員訓(xùn)練這個(gè)大的研究領(lǐng)域中成為一個(gè)新的研究方向，并隨著國內(nèi)外研究學(xué)者的高度關(guān)注，這個(gè)新的領(lǐng)域正在逐漸成熟化。

4）通過基礎(chǔ)知識(shí)共被引網(wǎng)絡(luò)分析，構(gòu)建參考文獻(xiàn)共被引密度圖，找到了消防真火訓(xùn)練領(lǐng)域3篇經(jīng)典文獻(xiàn)，以期為該領(lǐng)域的研究學(xué)者提供參考。