地下空間光環(huán)境研究熱點及趨勢分析

蔡賢云，張遠(yuǎn)旭，翁 季

（1.重慶交通大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，重慶 400074；2.重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400045）

根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2022年底，全國城鎮(zhèn)地區(qū)的常住人口總數(shù)達(dá)到92 071萬人，相較于2021年增加了646萬人；城市常住人口占全國總?cè)丝诘?5.22%，相較2021年，增加了0.5個百分點。由此，土地資源越來越緊張，開發(fā)地下空間也成為城市建設(shè)的發(fā)展趨勢。地下空間常常無法滿足人們對自然陽光、空間方向感、天氣變化等自然信息感知的心理需求。此外，地下空間缺少自然光對人體的健康也不利[1]。因此，提高地下空間環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵之一在于改善地下空間的光環(huán)境。地下空間光環(huán)境的設(shè)計不僅要滿足功能和裝飾要求，還要仿造戶外節(jié)律光環(huán)境，穩(wěn)定對人體生理機能的影響，并考慮色彩心理學(xué)，穩(wěn)定人們的心理情緒[2]?，F(xiàn)階段，地下空間光環(huán)境相關(guān)的研究有限，缺乏整體系統(tǒng)的研究。通過梳理國內(nèi)外近20年（2004—2023年）的相關(guān)文獻(xiàn)，運用可視化文獻(xiàn)分析軟件Citespace進(jìn)行計量分析，并構(gòu)建關(guān)鍵詞聚類知識圖譜、突現(xiàn)關(guān)鍵詞信息，從而對該領(lǐng)域的研究熱點、發(fā)展前沿進(jìn)行總結(jié)，這些將為后續(xù)地下空間光環(huán)境的深入研究提供參考和思路。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

中文文獻(xiàn)來自中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫，以地下光環(huán)境、地下空間光環(huán)境等為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，檢索時間定為2004年1月到2023年9月，剔除非學(xué)術(shù)類文獻(xiàn)后，最終得到文獻(xiàn)195篇。以underground lighting、underground daylight、underground light、underground illuminance 等 為關(guān)鍵詞在Web of Science（SCI）數(shù)據(jù)庫中檢索，時間設(shè)置為2004年1月到2023年9月，剔除與本研究無關(guān)的文獻(xiàn)后，得到文獻(xiàn)51篇。CiteSpace提供了3種不同的可視化方式：聚類視圖、時間線視圖和時區(qū)視圖，用于突出文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的不同特征和知識演進(jìn)的時間維度[3]。將數(shù)據(jù)庫中的中英文獻(xiàn)以Refworks導(dǎo)出，使用Citespace 6.2.R4 Basic導(dǎo)入數(shù)據(jù)，將2004年1月到2023年9月近20年的有關(guān)地下空間光環(huán)境的關(guān)鍵詞、發(fā)文量、作者數(shù)據(jù)生成知識網(wǎng)絡(luò)圖譜，進(jìn)行可視化分析，以此探究近20年的研究熱點和未來研究趨勢。

2 發(fā)文數(shù)量和分布

地下空間光環(huán)境的年度發(fā)文趨勢如圖1所示。2004—2023年國內(nèi)期刊有關(guān)地下空間光環(huán)境的文章總量是國外期刊的近4倍，且國內(nèi)期刊近20年的年度發(fā)文量都高于國外。將年份作為預(yù)測變量，國內(nèi)期刊發(fā)文量作為因變量做回歸分析，得出線性回歸模型：y=0.643x-1 284.643（p＜0.001），可見國內(nèi)期刊發(fā)文量總體呈增加趨勢，表明此領(lǐng)域正在受國內(nèi)學(xué)者的持續(xù)關(guān)注，未來一段時間內(nèi)將成為一個備受關(guān)注的研究熱點。國外對地下空間光環(huán)境的研究起步較晚，2010年的兩篇文獻(xiàn)分別論述了莫斯科大都會地鐵站對于照明裝置的重建措施[4]和韓國地下空間視覺環(huán)境的研究[5]，研究關(guān)注照度方面的視覺問題，以及人類在地下環(huán)境中對自然照明的反應(yīng)。將2004—2023年的時間段作為預(yù)測變量，國外期刊發(fā)文量作為因變量進(jìn)行回歸分析，得出線性回歸模型：y=0.423x-849.781（p＜0.001），因此，國外期刊發(fā)文量總體呈上升趨勢，表明這個研究領(lǐng)域正在逐步受到國外學(xué)者的重視。

圖1 年度發(fā)文趨勢圖

可視化圖譜分別顯示了2004—2023年在地下空間光環(huán)境研究領(lǐng)域的作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。通過CiteSpace軟件的參數(shù)設(shè)置，將數(shù)據(jù)可視化后，得出國內(nèi)期刊“N(節(jié)點)=212，E（連線）=134，Density（網(wǎng)絡(luò)密度）=0.006”，國外期刊“N=143，E=294，Density=0.040 2”，其中節(jié)點和文字越大，發(fā)文量越多，而連線則代表了作者之間的合作關(guān)系[6]。由此說明在地下空間光環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)，國內(nèi)期刊的可視化圖譜的節(jié)點數(shù)量較多，但節(jié)點之間的連線和網(wǎng)絡(luò)密度都相對較少，這反映了國內(nèi)學(xué)者在這一領(lǐng)域的合作關(guān)系相對松散。國內(nèi)在這一研究領(lǐng)域內(nèi)合作緊密的主要集中在與楊春宇（5篇）、翁季（4篇）、張青文（3篇）的合作關(guān)系中，同時他們也是地下空間光環(huán)境的高產(chǎn)作者，發(fā)文量排國內(nèi)期刊的前3，其余基本上都是3～5人的小范圍合作關(guān)系和一些個人研究。整體來看，國內(nèi)有關(guān)地下空間光環(huán)境的研究比較分散，學(xué)者的研究相對獨立。國外的合作關(guān)系相對于國內(nèi)來說比較密切，其中聯(lián)系最緊密的是Car Josip（5篇）、Soh Chee-Kiong（3篇）的合作聚團，研究成果相對集中，獨立的研究學(xué)者較少。

3 關(guān)鍵詞分析

3.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

Citespace的可視化共現(xiàn)圖譜能夠突出某一研究領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點和核心主題，表1和表2分別為國內(nèi)和國外期刊頻次排名前10的關(guān)鍵詞以及其中心性頻次和首次出現(xiàn)年份表格。國內(nèi)期刊頻次排名前3的關(guān)鍵詞分別為地下空間（40）、地下車庫（16）和光環(huán)境（12），國外期刊為design（8）、performance（6）和impact（6）。關(guān)鍵詞的中心性可以用來評估關(guān)鍵詞在研究領(lǐng)域里的重要性和影響力[7]，中心性越大，關(guān)鍵詞就具有更高的影響力，這種分析有助于識別研究領(lǐng)域的核心主題、熱門研究方向和關(guān)鍵概念。研究人員可以利用這些信息更好地了解領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，確定未來的研究方向，以及識別在學(xué)術(shù)界中具有重要影響力的關(guān)鍵詞。國內(nèi)研究中心性大于0.1的關(guān)鍵詞有地下空間（0.43）、地下車庫（0.16）、人工照明（0.12），國外期刊中心性排名靠前的關(guān)鍵詞有performance（0.19）、design（0.18）、energy consumption（0.15）、impact（0.13）、comfort（0.12）、underground space（0.11）。綜上分析，近20年國內(nèi)研究熱點為地下空間光環(huán)境設(shè)計、光環(huán)境優(yōu)化以及節(jié)能和可持續(xù)性等核心內(nèi)容，國外除了包含上述研究熱點外，又增加了視覺舒適度的內(nèi)容。

表1 國內(nèi)期刊關(guān)鍵詞中心性頻次表

表2 國外期刊關(guān)鍵詞中心性頻次表

3.2 關(guān)鍵詞聚類分析

CiteSpace的聚類分析圖譜能揭示該領(lǐng)域的研究熱點以及學(xué)科發(fā)展規(guī)律和新方向。CiteSpace提供了3種不同的算法，分別是LSI算法、LLR算法和Mi算法[8]。本文采用LLR（log likelihood ration）算法，在關(guān)鍵詞共線分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行聚類分析，得出關(guān)鍵詞聚類圖譜（圖2～圖3）和聚類分析表（表3～表4），聚類名稱從0開始編號，編號的數(shù)值越小，表明聚類中所含的關(guān)鍵字越多。聚類模塊值(Modularity)和聚類加權(quán)平均輪廓值（Weighted Mean Sihouette）是衡量關(guān)鍵詞的兩個重要指標(biāo)[9]，用來判斷聚類圖譜效果的合理與否[9-10]。

表3 國內(nèi)期刊關(guān)鍵詞聚類分析表

表4 國外期刊關(guān)鍵詞聚類分析表

圖2 國內(nèi)期刊關(guān)鍵詞聚類圖譜

圖3 國外期刊關(guān)鍵詞聚類圖譜

本研究的聚類結(jié)果得到國外期刊的數(shù)據(jù)Q=0.653 3（＞0.3），S=0.803 2（＞0.7），國內(nèi)期刊的數(shù)據(jù)Q=0.824 2（＞0.3），S=0.845 7（＞0.7）。由此表明，國內(nèi)外期刊數(shù)據(jù)所形成的聚類圖譜結(jié)構(gòu)合理，信度較高。國內(nèi)期刊數(shù)據(jù)聚類后得出的聚類標(biāo)簽主要包括：#0地下空間、#1人工照明、#2地下車庫、#3光環(huán)境、#4照明設(shè)計、#5地下商場、#6地鐵車站，經(jīng)過分析，可以得出國內(nèi)期刊主要圍繞不同的地下空間（#0、#2、#5、#6）從人工照明（#1）角度對光環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化改善（#3、#4）；國外期刊主要包括#0 lighting perception（光感知）、#1 led、#2 dimming（調(diào)光）、#3 underground space（地下空間）、#4 light source（光源）、#5 side halls（邊廳）、#6 mental health（心理健康），這表明國外期刊主要圍繞人們在地下空間（#3、#5）的光感知（#0），從光源及其調(diào)節(jié)（#2、#4）方面考慮地下空間光對人們心理健康的影響（#1、#6）。

3.3 關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜和突現(xiàn)分析

在關(guān)鍵詞聚類的基礎(chǔ)上繪制時間線圖譜，得出如圖4和圖5所示的國內(nèi)外期刊可視化圖譜，直觀展示在該研究領(lǐng)域的知識演進(jìn)，揭示了不同時間點下該領(lǐng)域研究前沿的變化[11]。關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析能檢測關(guān)鍵詞頻率和增幅的突發(fā)性，同時以時間角度描述聚類之間的關(guān)系。

圖4 國內(nèi)期刊關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜

圖5 國外期刊關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜

圖4顯示，在國內(nèi)期刊中，“#0地下空間”的聚類時間跨度最長，說明研究的延續(xù)性較好，在2004年同時出現(xiàn)了“#0地下空間”和“#5地下商場”兩個聚類，而地下商場的聚類在2008年就結(jié)束了，研究熱度下降，研究延續(xù)性較差。在2005年同時出現(xiàn)了“#4照明設(shè)計”和“#6地鐵車站”兩個聚類，分別于2018和2017年結(jié)束，2007年出現(xiàn)了“#1人工照明”“#2地下車庫”和“#3光環(huán)境”3個聚類，并一直延續(xù)研究熱度。圖5顯示，在國外期刊中，“#4 light source(光源)”“#5 side halls（邊廳）”是最早出現(xiàn)的聚類，但其延續(xù)性最差，在2014年出現(xiàn)了“# 1 led”聚類，延續(xù)性較好，2015年出現(xiàn)了“#0 lighting perception（光感知）”和“#2 dimming（調(diào)光）”兩個聚類，“#0 lighting perception”的研究延續(xù)性強，將作為以后的研究熱點。由此可知，國內(nèi)和國外在地下空間和照明設(shè)計領(lǐng)域存在一些不同的研究重點和趨勢。國內(nèi)更加專注于地下空間和地下商場光環(huán)境設(shè)計的研究，而國外除了注重LED技術(shù)、光感知和調(diào)光等照明設(shè)計方面的研究，還有人們對光感受的研究。

4 討論

根據(jù)時區(qū)圖譜可將地下空間光環(huán)境領(lǐng)域分為3個階段，該分類反映了地下空間光環(huán)境研究的演化過程。

國內(nèi)研究起步階段（2004—2009年）：集中在基本的地下空間優(yōu)化，以提高實用性和環(huán)保性，還關(guān)注了人工照明在地下空間中的應(yīng)用，如基本的照明設(shè)計和光源選擇。發(fā)展階段（2010—2016年）：深入進(jìn)行光環(huán)境分析，包括數(shù)字模擬和供電系統(tǒng)等方面的研究。另外，還關(guān)注了更高級的照明設(shè)計和節(jié)能技術(shù)，如地下車庫和地鐵站等地下空間中的照明應(yīng)用。穩(wěn)固前進(jìn)階段（2017—2023年）：關(guān)注人們在地下空間中的心理健康和地下空間對個體心理健康的影響，但研究深度有待進(jìn)一步提升。國外研究起步階段（2011—2016年）：用信息熵（information entropy）方法等高級技術(shù)研究人們在地下空間中的光感知。關(guān)注LED技術(shù)應(yīng)用，包括熒光燈、照明和模擬光照等。發(fā)展階段（2016—2021年）：進(jìn)行調(diào)光技術(shù)研究，涵蓋調(diào)光技術(shù)的可測評估、熱環(huán)境和人體整體舒適性等多個方面的研究。此外，還關(guān)注地下空間對個體心理健康的影響，深入研究心理困擾和健康等問題。穩(wěn)固前進(jìn)階段（2019—2023年）：研究地下空間優(yōu)化方面，涵蓋地下空間優(yōu)化研究，以及環(huán)境感知、心理健康和節(jié)能技術(shù)等相關(guān)研究。

4.1 研究熱點

結(jié)合關(guān)鍵詞共現(xiàn)、關(guān)鍵詞聚類、時間圖譜和突現(xiàn)分析，目前國內(nèi)期刊在地下空間光環(huán)境領(lǐng)域的研究主要集中在優(yōu)化不同類型的地下空間，包括交通樞紐、醫(yī)療建筑和環(huán)保等多個方面，比如，《地下室內(nèi)商業(yè)建筑空間光環(huán)境分析——以重慶三峽廣場地下商場為例》（陳科吉，翁季）[12]和《基于ECOTECT的大型地下空間光環(huán)境仿真分析》（王禮飛）[13]等，以提高其實用性和環(huán)保性為重點。此外，照明設(shè)計和節(jié)能技術(shù)在地下車庫和地鐵站等地下空間中的應(yīng)用也是國內(nèi)期刊的研究焦點。國外期刊關(guān)注地下空間的光感知、LED技術(shù)、調(diào)光技術(shù)以及地下空間對個體心理健康的影響，強調(diào)人的主觀體驗和情感狀態(tài)。其中，LED技術(shù)在照明領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注，包括熒光燈、照明和模擬光照等，LED燈不僅美觀，而且具有藝術(shù)氣息，能夠滿足人們的視覺需求[14]。調(diào)光技術(shù)的研究涵蓋了可測評估、熱環(huán)境和人體整體舒適性等多個方面[15-19]。以上表明了國外期刊注重人們在地下空間中的光感知和光環(huán)境的影響。

由國內(nèi)外期刊的研究熱點可知，國內(nèi)期刊主要關(guān)注地下空間的優(yōu)化和人工照明，著重于提高地下空間的實用性和舒適性，致力于提供更好的地下空間體驗感。國外期刊注重光感知、LED技術(shù)、調(diào)光技術(shù)以及地下空間對個體心理健康的影響，表明國外研究者相對更加關(guān)注人的主觀體驗和心理健康。這反映了不同地區(qū)和文化下地下空間光環(huán)境研究側(cè)重點的差異。

4.2 研究趨勢

根據(jù)關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜和突變圖譜分析可以得出，在未來一段時間內(nèi)，國內(nèi)研究將側(cè)重于地下空間光環(huán)境的優(yōu)化策略，隨著可持續(xù)性和環(huán)保意識的增強，研究者更加關(guān)注智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用，如自適應(yīng)照明和光感應(yīng)控制，通過應(yīng)用計算機技術(shù)、電磁調(diào)壓技術(shù)、電子感應(yīng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等[20]，來提高地下空間的照明效率和用戶體驗。此類研究方向有望推動國內(nèi)地下空間光環(huán)境研究走向更智能、更環(huán)保的發(fā)展方向。

國外的研究前沿主要聚焦在感知與心理健康、LED技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能與環(huán)境影響以及可持續(xù)城市規(guī)劃等領(lǐng)域。國外研究者將繼續(xù)深入研究地下空間光環(huán)境對個體感知和心理健康的影響，以提高地下空間的舒適性和可居住性。此外，他們還會致力于LED技術(shù)的創(chuàng)新，包括更高效的LED照明系統(tǒng)、光源質(zhì)量和顏色控制，以提供更優(yōu)質(zhì)的照明解決方案。節(jié)能和環(huán)境方面的研究也將持續(xù)，特別是調(diào)光技術(shù)和可持續(xù)城市規(guī)劃，以應(yīng)對城市土地稀缺和環(huán)境可持續(xù)性的挑戰(zhàn)。

5 結(jié)論

通過使用CiteSpace可視化分析工具，結(jié)合CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫的樣本數(shù)據(jù)，對地下空間光環(huán)境的研究熱點和前沿進(jìn)行了深入分析。國內(nèi)期刊主要關(guān)注地下空間光環(huán)境的優(yōu)化和照明技術(shù)，文獻(xiàn)數(shù)量總體來說呈增長趨勢，地下空間光環(huán)境領(lǐng)域的研究日益活躍。國外期刊注重人的主觀感受、LED技術(shù)、調(diào)光技術(shù)和心理健康等研究領(lǐng)域，文獻(xiàn)數(shù)量相對較少。國內(nèi)將加強在智能照明技術(shù)和可持續(xù)性設(shè)計方面的研究投入，以提升地下空間質(zhì)量，而國外將繼續(xù)深入感知、LED技術(shù)、節(jié)能和心理健康等領(lǐng)域研究，強調(diào)改善居住品質(zhì)和可持續(xù)城市發(fā)展。未來研究將受到可持續(xù)性和環(huán)保意識的推動，有望帶來更多創(chuàng)新和進(jìn)步。

國內(nèi)外研究團隊在地下空間光環(huán)境研究方面，應(yīng)加強合作，形成跨學(xué)科的研究團隊，并深入研究課題，推動國內(nèi)外地下空間光環(huán)境研究在不同方向上取得更多進(jìn)展。