三維地震技術(shù)研究態(tài)勢分析
——基于VOSviewer的文獻計量和可視化分析

李峰銳，羅軍，艾潮，陳松，張曉娟

(中石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心，新疆 輪臺 841600)

0 引言

三維地震勘探通常是指在一個觀測面上進行觀測，對所得到的資料進行三維成象，獲得的資料能夠在三維空間內(nèi)反映地下地質(zhì)特征。三維地震勘探技術(shù)的興起于20世紀70年代，相較于二維地震勘探，三維地震技術(shù)可以得到更清晰、更準(zhǔn)確的地質(zhì)體成像。三維地震勘探技術(shù)具有低成本、高精度、和短周期的優(yōu)勢，能夠更好的識別地下地質(zhì)體，對次級斷裂帶的識別效果尤為明顯。目前三維地震技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油[1-2]、天然氣[3]、探查煤層構(gòu)造發(fā)育[4]、淺層災(zāi)害評估[5]、地質(zhì)資源勘探[6]等多個領(lǐng)域，極大的促進了勘探領(lǐng)域的發(fā)展，對目標(biāo)題進行高精度的地質(zhì)解釋，近年來，該領(lǐng)域在數(shù)據(jù)采集、處理與解釋方面都取得了較大的發(fā)展，通過三維地震勘探發(fā)現(xiàn)了順北油氣田、普光氣田等。本文通過利用數(shù)據(jù)挖掘可視化軟件VOSviewer[7]，結(jié)合相關(guān)文獻計量學(xué)方法，分析有關(guān)三維地震技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)文獻，追蹤其研究熱點與研究現(xiàn)狀，對三維地震研究領(lǐng)域進行相關(guān)可視化分析，明確該領(lǐng)域的研究熱點與方向。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源選自中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫收錄的2001—2021年近20年以來的期刊論文。在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(CNKI)內(nèi)設(shè)定檢索主題詞為“三維地震”。數(shù)據(jù)庫來源類別設(shè)定為 SCI、EI、北大核心、CSSCI、CSCD。搜索期刊類型為學(xué)術(shù)期刊。為了確保數(shù)據(jù)來源的準(zhǔn)確性以及相關(guān)性，對每一篇文獻進行人工篩選，進行數(shù)據(jù)清晰，剔除不符合主題內(nèi)容的相關(guān)期刊。篩選出符合數(shù)據(jù)要求的期刊論文。

1.2 分析方法

VOSviewer軟件是通過可視化的方法來呈現(xiàn)科學(xué)知識的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況，展現(xiàn)一定時間內(nèi)該學(xué)科或領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和勢態(tài)，預(yù)測該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢。根據(jù)各節(jié)點間距離，密度和大小的不同構(gòu)建出聚類視圖、密度視圖和疊加試圖，多用于評估該領(lǐng)域的研究方向和熱點[8]。本文通過運用VOSviewer軟件，并借助統(tǒng)計軟件SPSS與Origin對發(fā)表年份、期刊類型、共獻關(guān)鍵詞等進行共現(xiàn)分析。首先將CNKI檢索的目標(biāo)文獻導(dǎo)出為Refworks格式，進行數(shù)據(jù)清洗，關(guān)鍵詞合并等操作再之后導(dǎo)入VOSviewer軟件進行文獻可視化圖譜的繪制。用不同顏色的節(jié)點以區(qū)分不同的聚類。主題詞之間的密切和相似程度通過節(jié)點之間的距離來展現(xiàn)，節(jié)點大小代表出現(xiàn)頻次的多少，密度越高則代表其聯(lián)系越緊密，相關(guān)性越強。本研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻率大于3次為高頻詞，顯示研究熱點。

2 討論和結(jié)果

2.1 時間趨勢分析

發(fā)文量的變化能直接反映研究領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及所處發(fā)展階段[9]。本文針對2001—2021年近20年關(guān)于三維地震相關(guān)發(fā)表論文進行統(tǒng)計，研究文獻數(shù)量按時間分布的情況如圖1所示。由圖1可知，自2001—2014年呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，且在2008—2015年期間，每年文獻平均發(fā)表數(shù)量超過110篇，這說明在該階段，國內(nèi)勘探領(lǐng)域應(yīng)用三維地震技術(shù)出現(xiàn)較大規(guī)模的增長。同時近五年在該領(lǐng)域發(fā)表論文平均每年保持在80篇左右。經(jīng)過20年的發(fā)展與應(yīng)用，三維地震技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用于各個方面，取得了長足的發(fā)展，為我國資源勘探領(lǐng)域的開發(fā)提供了成熟的技術(shù)支撐。

圖1 研究文獻數(shù)量隨時間的分布情況

2.2 研究作者共獻分析

根據(jù)文獻作者群體的可視化視聚類圖譜可知(圖2)，文獻的作者主要分為十一大聚類，分別是以陳建遠為主的第一團體，以程增慶為主的第二團體，以張華為主的第三團體，以師素珍為主的第四團體，以李元杰為主的第五團體，以馮云杰為主的第六團體，以李娟為主的第七團體，以董守華為主的第八團體，以李守杰為主的第九團體，以劉曉波為主的第十團體，以代鳳紅為主的第十一團體。同時根據(jù)普萊斯定律[10]相關(guān)推論可知，在三維地震勘探領(lǐng)域的核心作者發(fā)文量應(yīng)大于等于4篇，經(jīng)統(tǒng)計可知在2001—2021年期間共有84人發(fā)文量大于等于4篇，共計發(fā)表416篇文獻，占據(jù)總發(fā)文數(shù)量的24.28%，這與普萊斯定律的核心作者發(fā)文數(shù)應(yīng)占發(fā)文總數(shù)的50%以上有較大的差距，也說明在三維地震勘探領(lǐng)域仍有巨大的研究發(fā)展空間。同時近五年以來，該領(lǐng)域的文獻發(fā)表數(shù)量減緩，具體原因還有待考證。

圖2 文獻發(fā)表作者群體的可視化視聚類圖譜

2.3 高頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)可視化分析

通過對高頻關(guān)鍵詞的研究，可以解釋一段時間內(nèi)某領(lǐng)域研究的熱點方向。圖3為中文文獻的熱點關(guān)鍵詞聚類共現(xiàn)圖譜，圖中的節(jié)點大小表示該領(lǐng)域關(guān)鍵詞頻次的高低，節(jié)點越大，表示頻次越高，連線表示關(guān)鍵詞的緊密程度，連線越粗，說明兩個關(guān)鍵詞之間聯(lián)系越緊密。經(jīng)統(tǒng)計可知，共計有217個節(jié)點，表示包含了217個關(guān)鍵詞。同時本文根據(jù)文獻的高頻詞將共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析為個十二聚類群，主要涉及了三維地震勘探、觀測系統(tǒng)、斷層、陷落柱、靜校正、采空區(qū)、信噪比、煤層、構(gòu)造等。其中主要關(guān)鍵詞為“三維地震勘探”“觀測系統(tǒng)”“斷層”等。經(jīng)過對該領(lǐng)域發(fā)表文獻高頻關(guān)鍵詞分析可知，近年三維地震技術(shù)多應(yīng)用于“采空區(qū)”“斷層”和“陷落柱”等研究，同時這也代表了目前在應(yīng)用三維地震技術(shù)的熱點研究與應(yīng)用方向。

圖3 中文文獻的熱點關(guān)鍵詞聚類共現(xiàn)圖譜

2.4 發(fā)文機構(gòu)分析

如圖4所示，2001—2021年期間三維地震領(lǐng)域發(fā)文量最高的機構(gòu)為中國煤炭科工集團有限公司，共計發(fā)表文章數(shù)量為111篇，占比達9.36%，主要應(yīng)用于煤礦地質(zhì)構(gòu)造的勘探。第二名是東方地球物理勘探有限責(zé)任公司，共計發(fā)表文章數(shù)量為74篇，占比6.24%，主要研究內(nèi)容為油氣資源勘探領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用。第三名為安徽省煤田地質(zhì)局，共計發(fā)表文章數(shù)量為72篇。占比6.07%。此外高校中在該領(lǐng)域的發(fā)文量排名靠前的是中國礦業(yè)大學(xué)和中國地質(zhì)大學(xué)，在2001—2021年期間，以中國礦業(yè)大學(xué)為作者單位發(fā)表文獻數(shù)量共計71篇，占比5.99%。以中國地質(zhì)大學(xué)為作者單位發(fā)表文獻數(shù)量共計40篇，占比3.37%。

圖4 發(fā)文機構(gòu)統(tǒng)計分析

3 結(jié)語

三維地震可以它可從三維空間了解地下地質(zhì)構(gòu)造情況。這種方法可以提供剖面的、平面的、立體的地下地質(zhì)圖構(gòu)造圖象，大大地提高了地震勘探的精確度，對地下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變的地區(qū)特別有效?；赩OSviewer知識圖譜可視化分析，近五年該領(lǐng)域文獻平均每年保持在80篇左右；通過VOSviewer對關(guān)鍵詞可視化分析可以得到，近20年來三維地震勘探、觀測系統(tǒng)和斷層等主題詞是本研究領(lǐng)域的研究熱點，在采空區(qū)、斷層和陷落柱是近年來該領(lǐng)域的熱點研究方向。本文借助VOSviewer對近20年來三維地震領(lǐng)域發(fā)表論文的統(tǒng)計分析，明確了該領(lǐng)域的現(xiàn)狀及其近期研究的熱點方向，對三維地震技術(shù)應(yīng)用研究方向有了清晰的認識。