基于CiteSpace知識圖譜的國內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究進展

楊巧琦 劉玲 林灼镕 吳小剛

快速城市化的背景下，城市生境斑塊日益喪失與破碎化，城市生物多樣性面臨著巨大的威脅，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建被認為是保護物種棲息地、促進動植物遷徙以實現(xiàn)生物多樣性保護的重要方法。為了進一步研究我國國內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究進展，以CNKI數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運用CiteSpace軟件對我國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究進行知識圖譜可視化分析并得出結(jié)論：我國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建主要經(jīng)歷了萌芽期（2000—2006）、快速發(fā)展期（2007—2015）、穩(wěn)定發(fā)展期（2015—2022）；研究團隊主要呈現(xiàn)小集中、大分散的狀態(tài)，各個機構(gòu)之間聯(lián)系關(guān)系不強；學(xué)科交叉較缺乏；生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建領(lǐng)域研究熱點主要有“生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”“生態(tài)廊道”“景觀格局”“綠地系統(tǒng)”等；在構(gòu)建方法上MSPA模型與MCR模型的運用成為主流；研究對象逐漸由單一的生態(tài)系統(tǒng)向市域、省域、國土尺度展開。最后對我國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建未來作出展望。

CiteSpace； 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建； 研究進展

TP393.094 A

［定稿日期］2022-04-15

［作者簡介］楊巧琦（1996—），女，在讀碩士，研究方向為園林景觀設(shè)計。

生物多樣性為人類提供生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對于全球生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。但隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，導(dǎo)致了環(huán)境污染、棲息地喪失與破碎化等一系列問題。使地球上生物多樣性不斷減少，大量物種面臨嚴重威脅［1］。黨的十八大以來，以習(xí)近平總書記為核心的黨中央大力推進生態(tài)文明建設(shè)，創(chuàng)立了習(xí)近平生態(tài)文明思想，美麗中國建設(shè)邁出重大步伐［2］。確立了建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展千年大計、根本大計的歷史高度。

“生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”是在歐洲常用的概念，最早出現(xiàn)在生物保護領(lǐng)域［3］，是對生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量流動進行模擬的結(jié)構(gòu)模型。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建是保證生態(tài)過程、維護生態(tài)完整、提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的有效途徑。有助于提高生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性，維護生態(tài)安全和生物多樣性。是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分。本文利用文獻計量學(xué)軟件CiteSpace對我國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的研究現(xiàn)狀進行分析、梳理和總結(jié)，梳理該領(lǐng)域的發(fā)展背景、研究熱點和趨勢，分析不足和展望，以期為今后的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

CiteSpace軟件由德雷塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美博士開發(fā)。它是在科學(xué)計量學(xué)和數(shù)據(jù)可視化的背景下發(fā)展起來的引文可視化分析軟件。運用可視化的方式展現(xiàn)了科學(xué)知識的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布。因此，這種通過軟件分析得到的可視化圖形也被稱為“科學(xué)知識圖譜”。目前，它已成為最流行的文獻計量工具。

本文運用CiteSpace知識圖譜軟件和文獻計量學(xué)分析，對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建相關(guān)文獻進行可視化分析，描繪生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究發(fā)文量、作者、發(fā)文機構(gòu)及其關(guān)鍵詞分析等知識圖譜，旨在總結(jié)概括其研究路徑、研究熱點及前沿。以期對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究提供相關(guān)科學(xué)參考。

1.2 數(shù)據(jù)來源

為了保證數(shù)據(jù)源的有效性和權(quán)威性，本文選擇了國內(nèi)文獻數(shù)量最多、文獻檢索覆蓋面最廣的中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫，以“生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)”為主題詞進行檢索，共檢索到319條結(jié)果，經(jīng)篩選得312篇有效數(shù)據(jù)文獻。將其以“Refworks”格式導(dǎo)入CiteSpace進行文獻可視化分析。

2 國內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究文獻特征分析

2.1 發(fā)文量分析

2000—2015年中國學(xué)術(shù)界在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建領(lǐng)域的相關(guān)發(fā)文量逐年增長但數(shù)量較少，為初始發(fā)展階段。2016—2022年對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建領(lǐng)域的關(guān)注度大幅度高漲，進入快速發(fā)展階段，其一定程度得益于大數(shù)據(jù)、GI技術(shù)等先進計算機科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，使得數(shù)據(jù)獲得更為便捷，提高了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究效率（圖1）。

2.2 作者與研究機構(gòu)分析

運用CiteSpace對作者與研究機構(gòu)進行分析可以得知該領(lǐng)域的核心作者、研究機構(gòu)以及相互之間合作強度、互引關(guān)系等［4］。圖譜（圖2）中節(jié)點數(shù)量為291個，連線數(shù)量278條，網(wǎng)絡(luò)密度為0.006 6，密度較小，表明了各個機構(gòu)之間聯(lián)系強度不高，從合作網(wǎng)絡(luò)可以看出研究團隊處于小集中大分散的狀態(tài)。該領(lǐng)域發(fā)文量5次以上的有伊海偉、孔繁花。為該領(lǐng)域的核心作者。研究機構(gòu)主要有南京大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院、上海市園林規(guī)劃設(shè)計院、北京林業(yè)大學(xué)等，其研究團隊之間聯(lián)系強度不高。

2.3 研究文獻關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞是一篇論文的主題的高度概括與凝練，因而對其文獻關(guān)鍵詞進行分析，可以得到該領(lǐng)域的研究前沿、熱點，展現(xiàn)其發(fā)展歷程與脈絡(luò)。本文運用CiteSpace軟件對其文獻進行關(guān)鍵詞分析，時間跨度設(shè)置為1992—2022年，單個時間分區(qū)長度設(shè)置為一年，繪制其關(guān)鍵詞知識圖譜。

運用CiteSpace軟件對關(guān)鍵詞進行K聚類形式提取，最終生成10個關(guān)鍵詞聚類（圖3）。其中，聚類的模塊值（Modularity）在0到1之間。值越大，聚類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就越緊密。當(dāng)值不小于0.3時，聚類結(jié)構(gòu)被認為是顯著的。圖中Q=0.6666＞0.3，說明圖中聚類結(jié)構(gòu)相對顯著［5］。

2.3.1 研究熱點與趨勢

2.3.1.1 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是各類生態(tài)斑塊在一定范圍內(nèi)與潛在生態(tài)廊道交互連通的空間網(wǎng)絡(luò)布局模式［6］。它在有效提高物種多樣性，維護區(qū)域生態(tài)安全格局的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用［7］。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建有利于區(qū)域生態(tài)效率的發(fā)展，指導(dǎo)綠地發(fā)展戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展模式，促進城市生態(tài)空間關(guān)系的協(xié)調(diào)發(fā)展。推進城鎮(zhèn)化與生態(tài)發(fā)展進程的融合，以達到整體生態(tài)改善的效果。

2.3.1.2 生態(tài)廊道

生態(tài)廊道是連接破碎化生境的通道，使其達到適宜生物生活、移動或擴散的目的，是維持生態(tài)斑塊之間生態(tài)流、生態(tài)過程和生態(tài)功能聯(lián)系的載體［8］，是改善區(qū)域生態(tài)功能、提高生物多樣性的有效途徑，是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中的重要一環(huán)。

2.3.1.3 風(fēng)景園林

2000年，美國風(fēng)景園林師協(xié)會（ASLA，2000）開始成文關(guān)注生物多樣性保護的規(guī)劃設(shè)計［9］，認為“土地利用原則和野生動植物生境保護原則應(yīng)與孕育生命的景觀的強化、保護和管理進一步有機結(jié)合起來”［10］。風(fēng)景園林學(xué)科提供了連接自然和人文過程的綜合視角，可以有效地將受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與經(jīng)濟恢復(fù)、當(dāng)?shù)匚幕膫鞒泻桶l(fā)展結(jié)合起來，是一個更全面的生態(tài)恢復(fù)行動領(lǐng)域。

2.3.1.4 景觀格局

20世紀50年代，就有研究者對景觀格局進行描述性分析。1981年，F(xiàn)orman等［11］指出景觀是由不同生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的具有空間異質(zhì)性的地理空間單元。1995年，F(xiàn)orman［12］提出“斑塊─廊道—基質(zhì)”的景觀構(gòu)成模式，為景觀生態(tài)學(xué)的研究奠基。國內(nèi)學(xué)者主要研究景觀格局尺度效益、景觀指數(shù)、景觀格局動態(tài)變化等方面。結(jié)合景觀格局識別與演變進而進行生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成為一大研究熱點［13］。

2.3.1.5 綠地系統(tǒng)

綠地系統(tǒng)規(guī)劃是在遵循人與自然和諧共處的基本規(guī)律的前提下，對一定范圍內(nèi)的各類自然綠地單元進行綜合規(guī)劃。通過對研究地綠地系統(tǒng)現(xiàn)狀的梳理和分析，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、生態(tài)資源與歷史文化，進行科學(xué)合理的規(guī)劃布局，實現(xiàn)綠地系統(tǒng)在生態(tài)保護、休閑娛樂、防災(zāi)減災(zāi)等方面的功能［14］。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建對綠地系統(tǒng)規(guī)劃提出可操作性的規(guī)劃管控與建設(shè)指引，成為了綠地系統(tǒng)進行科學(xué)規(guī)劃的有效手段。

2.4 研究方法

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法在不斷探索與創(chuàng)新，合理地選擇生態(tài)源地對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建具有重要意義，在現(xiàn)階段的研究中，一些學(xué)者在選擇生態(tài)源地時［15-17］，直接將生態(tài)環(huán)境較好的自然保護區(qū)、森林公園、濕地公園等識別出來選用。然而，直接選取生態(tài)源地受主觀影響較大，斑塊之間的連通與重要的小型斑塊都有可能被忽視。還有一些學(xué)者基于生態(tài)敏感性、景觀連通性和生態(tài)服務(wù)功能等方面，結(jié)合InVEST模型和RUSLE模型進行生態(tài)源地的選擇［18-21］。

近年來，越來越多的學(xué)者采用形態(tài)空間格局分析（MSPA）來識別生態(tài)源地。MSPA是一種圖像處理方法。運用網(wǎng)絡(luò)開運算、閉運算、腐蝕、膨脹等原理來識別、度量和分割相應(yīng)的格柵圖像數(shù)據(jù)，從而進行整體空間格局的調(diào)整，有效確定景觀結(jié)構(gòu)與類型［22］。以更為準確地進行生態(tài)源地的選擇。

最小累積阻力模型（MCR模型），是近年來構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的重要方法，通過累積阻力大小、計算阻力值來確定生態(tài)源斑塊的空間連通性［23］。由于其具有較好的兼容性和適應(yīng)性，已被許多學(xué)者應(yīng)用于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中并逐漸成為主流。

2.5 研究趨勢分析

運用CiteSpace軟件對關(guān)鍵詞進行突變檢測（Detect bursts）。關(guān)鍵字突變指的是一個變量的值在短時間內(nèi)發(fā)生的一個或多次較大的變化。關(guān)鍵詞突變在一定程度上反映了該領(lǐng)域的前沿和發(fā)展趨勢［24］。

從圖4中可以得出，突變時間較早的詞有“規(guī)劃廊道”“生態(tài)廊道”“生態(tài)源地”等，說明早期受關(guān)注主要是這些概念的引進與提出，2010—2016等突變詞有“網(wǎng)絡(luò)分析”“綠地系統(tǒng)”“重力模型”等，表明生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建逐漸開始大量的實證研究并開始構(gòu)建方法的探索。突變時間較近的詞有“景觀格局”“景觀阻力”“MSPA”等，說明近年來受關(guān)注的主題主要有景觀格局的優(yōu)化及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法的探索與嘗試。

2.6 研究時序分析

CiteSpace時區(qū)圖能夠在時間維度上進一步展示其領(lǐng)域的發(fā)展與演進，在圖5中可以看出，生態(tài)網(wǎng)路構(gòu)建經(jīng)歷了萌芽時期、快速發(fā)展時期與穩(wěn)定發(fā)展時期。萌芽階段（2000—2007年）包括生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、生態(tài)源地等概念的引入與正式被提出，為該領(lǐng)域的奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

快速發(fā)展期（2007—2015年），這一時期，該領(lǐng)域關(guān)鍵詞增量幅度較大，理論得到積累，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建在城市綠地開始了探索與實踐，景觀格局、網(wǎng)絡(luò)分析、重力模型等逐漸開始了大量的實證研究。

穩(wěn)定發(fā)展期（2015—2022年），該階段關(guān)鍵詞持續(xù)增加并趨于穩(wěn)定，生態(tài)網(wǎng)路構(gòu)建逐漸向多尺度進行探索。也進一步開始了該領(lǐng)域的體系構(gòu)建。研究方法開始愈加先進化。

3 研究展望

盡管目前生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究成果豐富，但是還存在許多方面有待發(fā)掘與探究，未來該領(lǐng)域還應(yīng)該重點關(guān)注：

（1）研究尺度方面。雖然已經(jīng)開始了向多尺度發(fā)展，但就目前為止的研究中生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建尺度主要集中在省域、市域，對于中小尺度以及國土尺度甚至全球尺度研究較少，主要呈現(xiàn)“重兩頭，輕中間”的現(xiàn)象。

（2）學(xué)科交叉不足。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究涉及到多學(xué)科交叉，包括生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、社會學(xué)、社會學(xué)、人文學(xué)等等，但就目前的研究團隊而言，各個團隊聯(lián)系不強，各個研究團隊較為獨立，學(xué)科之間交叉性不強，呈現(xiàn)較強的獨立性，不利于該領(lǐng)域的進一步發(fā)展，未來該領(lǐng)域需加強學(xué)科之間的交融，以探索新的研究方向與熱點。

（3）理論與實踐還存在較大差距。相較于國外生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究，我國相關(guān)研究起步較晚，許多地區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建正處于探索與理論階段，理論與實踐還存在較大差距，需要我國生態(tài)文明建設(shè)的徐徐展開，及相關(guān)從業(yè)人員的共同努力。

參考文獻

［1］ 陳靈芝，馬克平.生物多樣性科學(xué)：原理與實踐［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2001.

［2］ 孫金龍.深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想 加快構(gòu)建人與自然和諧共生的現(xiàn)代化［EB＼＼OL］. ［2022.4.1］.http：//www.gov.cn/xinwen/2022-01/28/content_5670933.htm

［3］ 羅布·H·G·容曼，（英）格洛里亞·蓬杰蒂.生態(tài)網(wǎng)絡(luò)與綠道：概念·設(shè)計與實施［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］ 胡澤文，孫建軍，武夷山.國內(nèi)知識圖譜應(yīng)用研究綜述［J］.圖書情報工作，2013，57（3）：131-137+84.

［5］ 陳悅，陳超美，劉則淵，等.CiteSpace知識圖譜的方法論功能［J］.科學(xué)學(xué)研究，2015，33（2）：242-253.

［6］ 謝婧. 哈爾濱市區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與優(yōu)化研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2021.

［7］ 滕明君.快速城市化地區(qū)生態(tài)安全格局構(gòu)建研究［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

［8］ 李衛(wèi)鋒，王仰麟，彭建，等.深圳市景觀格局演變及其驅(qū)動因素分析［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2004（8）：1403-1410.

［9］ 王云才，王敏.美國生物多樣性規(guī)劃設(shè)計經(jīng)驗與啟示［J］.中國園林，2011，27（2）：35-38.

［10］ Mathey J， Rink D. Urban Biodiversity and Design［M］. 2010.

［11］ Forman R，Michel G. Patches and Structural Components for A Landscape Ecology［J］.BioScience，1981（10）： 733-740.

［12］ Forman R.Land mosaics ： the ecology of landscapes and regions［M］.Cambridge UniversityPress，1995.

［13］ 劉興坡，李璟，周亦昀，等.上海城市景觀生態(tài)格局演變與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析［J］.長江流域資源與環(huán)境，2019，28（10）：2340-2352.

［14］ 丁文梅. 生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展背景下的萬州綠地系統(tǒng)規(guī)劃研究［D］.綿陽：西南科技大學(xué)，2016.

［15］ 尹海偉，孔繁花，祈毅，等.湖南省城市群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與優(yōu)化［J］.生態(tài)學(xué)報，2011，31（10）：2863-2874.

［16］ 古璠. 福建省自然保護區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究［D］.福州：福建師范大學(xué)，2017.

［17］ 漢瑞英，趙志平，肖能文.生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與優(yōu)化——以太行山片區(qū)為例［J］.西北林學(xué)院學(xué)報，2021，36（2）：61-67.

［18］ 鄭群明，申明智，鐘林生.普達措國家公園生態(tài)安全格局構(gòu)建［J］.生態(tài)學(xué)報，2021，41（3）：874-885.

［19］ 陳瑤瑤，羅志軍，齊松，等.基于生態(tài)敏感性與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的南昌市生態(tài)安全格局構(gòu)建［J］.水土保持研究，2021，28（4）：342-349.

［20］ 陳靜，左翔，彭建松，等.基于MSPA與景觀連通性分析的城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建——以保山市隆陽區(qū)為例［J］.西部林業(yè)科學(xué)，2020，49（4）：118-123+141.

［21］ 李倩，吳雅華，李佳芯，等.基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系的福州綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建分區(qū)［J］.西北林學(xué)院學(xué)報，2022，37（2）：238-247.

［22］ 邢龍飛. 基于GIS的露天礦區(qū)景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局研究［D］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2019.

［23］ 尚琴. 景觀生態(tài)規(guī)劃中GIS技術(shù)的應(yīng)用［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2014.

［24］ 王夢婷.基于突變檢測的主題突變分析研究［J］.情報科學(xué)，2016，34（12）：36-39.