基于知识图谱的中国地图制图研究领域的文献计量分析

王红，姚尧，段雨婕

(1.湖北大学资源环境学院，湖北 武汉430062；2.区域开发与环境响应湖北省重点实验室，湖北 武汉430062)

基于知识图谱的中国地图制图研究领域的文献计量分析

王红1,2，姚尧1，段雨婕1

(1.湖北大学资源环境学院，湖北 武汉430062；2.区域开发与环境响应湖北省重点实验室，湖北 武汉430062)

运用科学知识图谱方法和可视化工具CiteSpace，对CNKI文献数据库中收录的“地图制图”类文章进行计量分析，绘制科学知识图谱，全面反映中国近二十年地图制图研究领域的发展现状.研究表明：在中国地图制图研究领域中，中国人民解放军信息工程大学的王家耀、武汉大学的李霖、杜清运等学者是领域的领军人物；《测绘学报》、《测绘通报》、《测绘科学》等是领域中的代表性期刊；领域研究热点为地理信息系统、数字地图、地图符号、测绘科技等；研究前沿为挖掘ArcGIS的功能、提高制图效率等.

地图制图；科学知识图谱；可视化；文献计量

0 引言

地图是一种将科学与艺术融为一体的人类生存环境的信息载体，是人们生活中必不可少的文化工具.计算机科学与技术的发展，赋予了传统地图学新的内涵，数字地图制图得到了快速发展.与传统的手工制图相比，数字制图具有制作周期短、形式丰富、信息容量大等多种优势[1].

目前，国内众多学者在地图制图研究领域的核心期刊如《测绘学报》、《测绘通报》等发表了很多研究成果，从不同方向揭示了中国地图制图研究领域的发展现状与研究热点前沿.在现代文献计量学中，管理学、图书馆学和情报学等多领域使用科学知识图谱的方法来可视化地表现某一研究领域的发展现状和研究热点[2-5]. 国内也有文章运用科学知识图谱的方法研究地理信息科学的学科结构和研究前沿领域[6],显示出该学科的学科代表人物，并指明了其主流的研究领域.本文中利用科学知识图谱的方法，对中国地图制图研究领域的期刊文献进行可视化分析，构建地图制图的体系结构，清晰全面地展现地图制图研究的时空分布特征及研究热点，其展示结果更直观也更具有科学性.

1 研究方法与数据准备

1.1 研究方法 科学知识图谱(简称知识图谱，Mapping Knowledge Domains)，是显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图形[7].它属于科学计量学的范畴，以科学为基础并涉及应用数学、信息科学及计算机科学等交叉科学领域.知识图谱可视化地描述人类随时间拥有的知识资源及其载体，绘制、挖掘、分析和显示科学技术知识以及它们之间的相互联系，在组织内创造知识共享的环境以促进科学技术研究的合作和深入[7].

CiteSpace是一款基于Java环境的用于计量和分析科学文献数据的信息可视化软件，是近年来在信息分析中最具有特色和影响力的信息可视化软件.软件可以将大量的文献数据转换为可视化图谱，让人们对知识的理解更直接，并能发现更多潜在的、有价值的信息[8].

本文中使用CiteSpace软件版本软件，软件分析对象分别设置为作者Author、研究机构Institution和关键词Keyword.在软件生成的可视化知识图谱中，节点代表分析对象，节点大小代表分析对象的影响力度，节点的颜色代表分析对象的时间跨度，颜色包括冷色系和暖色系，其中，冷色系代表早期研究成果，暖色系代表近期研究成果，节点之间的连线表示分析对象的联系程度[9].

1.2 数据来源 地图制图学属于理学类地理学下面的二级学科，随着时代的发展，学科下产生了许多新的分支学科，本文中的研究仅限于二级学科.为了探究中国地图制图研究领域的发展现状，本文中的数据源为中国地图制图研究领域的相关期刊文献.文章以CNKI为数据库，在高级检索中，时间选择为1996—2015年二十年间，检索主题为“地图制图”的期刊，以检索获取的1 216篇文献记录作为数据源.

2 “地图制图”主题研究的时空分布特征

图1 地图制图研究领域文献数量变化趋势

2.1 “地图制图”主题研究的年文献数量分析 通过对1996—2015年二十年间地图制图领域期刊文献研究成果的数理统计分析，可从时间上了解该学科研究的发展现状和发展速度.根据文献记录，可以看出，地图制图的研究在1996年已经有一定的规模并且越来越受到关注(图1).在1996—2011年间，文献量总体呈上升趋势，于2011年达到最大值；2012—2015年文献量相对与2011年有少许变化，但总体数量保持平稳，表明我国地图制图研究进入相对稳定阶段，上述现象与我国地图制图发展有密切关系.在1996—1998年期间，我国地图使用频率相对较低，地图市场规模偏小，数字地图的使用仅仅局限于个别地区和个别行业[10]；1998年后，国家建成1∶4000 000、1∶1000 000及1∶250 000基础地理信息数据库[11]，多所高校设立了与GIS相关的专业，培养了大量GIS方面的人才，因此1998年后文章数量逐渐增加.

2.2 地图制图研究领域的作者分布特征及合作情况分析 社会网络分析方法是通过建立某个群体的关系模型、力图描述群体关系的结构、通过判断各个网络节点的各项指标分析图谱中节点间的关系及属性特征的一种方法[12].在1996—2015年间，中国地图制图研究领域呈现了许多科研成果，这些成果浸透着众多科研工作者的心血.运用社会网络分析方法对作者分布特征及合作情况进行分析，生成作者共现网络图谱(又称作者与合作分布图，图2)和作者共现时区分布图(图3).

图2 “地图制图”主题研究领域作者共现网络图

图3 “地图制图”主题研究领域作者共现时区分布

由图2可知，在地图制图领域，形成以王家耀、孙群、李霖、杜清运等为中心的作者聚类群，表明这些学者是地图制图研究领域的领军人物.由图3可知，黄文骞、孙群等学者在早期对于地图制图的研究较多，后期是李霖、刘海砚等学者，张东明等学者则是近几年对地图制图的研究比较深厚.为了更加具体地显示在中国地图制图研究领域主要研究学者的学术成就，统计发表文献量前二十的学者名单，如表1所示，李霖学者以23篇位居榜首，其次是杜清运、王家耀等学者.

表1 “地图制图”主题研究领域高频次发文作者统计表

2.3 “地图制图”主题研究领域的研究机构分布特征及合作情况分析 不同的研究机构对研究领域具有密切的联系和一定的差异，研究机构的合作促进了相关领域的发展.为了解地图制图研究领域的机构合作情况，利用CiteSpace软件生成研究机构共现网络图谱，如图4所示.

图4 “地图制图”主题研究领域研究机构共现网络图

由图4可知，研究地图制图领域的领先机构分别是武汉大学资源与环境科学学院和中国人民解放军信息工程大学测绘学院，其次为中国地图出版社.三所机构对该领域的研究时期较长，尤其是武汉大学资源与环境科学学院和中国人民解放军信息工程大学测绘学院，走在该领域的研究前沿.其中武汉大学资源与环境科学学院与武汉大学地理信息系统教育部重点实验室、武汉理工大学资源与环境工程学院、华中农业大学资源与环境学院、湖北大学资源环境学院等机构有着诸多密切的合作.主要原因是武汉大学测绘学院作为世界最大的综合性测绘学院地处武汉，其他几所研究机构亦在武汉，相互合作交流更为方便.信息工程测绘学院与南昌陆军学院等军事类学校有较多的合作.

经统计，文章数量排名前二十的期刊如表2所示.可以看出，研究地图制图的论文分布比较集中，主要分布于测绘学类期刊，还有些分布于基础科学综合类期刊.《测绘通报》、《测绘科学》中以地图制图为主题发表的文章数量排名靠前.《测绘学报》作为中国地图制图研究领域的核心期刊代表，虽然在2014年之前是季刊，但仍位居11，充分说明其在该领域的代表性.排名靠前的《科技资讯》虽不是测绘类期刊，但是期刊为旬刊，因此文章数量较多.

表2 “地图制图”主题研究领域的文献来源统计表

3 地图制图研究的热点及前沿分析

3.1 地图制图研究热点的分析 文献的关键词往往是一篇文献的核心内容，它的反复出现体现相应研究领域的研究热点.词频分析法通过统计文献关键词出现的频次探究领域研究热点.为了考察中国地图制图研究领域的研究热点，利用词频分析法对地图制图的相关文献进行分析，生成地图制图领域关键词共现图谱(图5).为了更具体地描述地图制图研究领域的研究热点，统计出排名前60位的关键词，如表3所示.

图5 “地图制图”主题研究领域关键词共现图

序号关键词频次序号关键词频次序号关键词频次1地图制图36621地图综合2241测绘科学142地理信息系统24822大地测量2042测绘学报143数字地图7523地图分析2043地图制作144电子地图7124地图学1944工程测量145地理信息6225国家测绘局1945教学改革146专题地图5126地图编制1846数字高程模型147测绘科技4927符号化1847制图数据148地图4928符号库1848专题图149制图综合4829计算机地图制图1849测绘工程1310地图数据4030空间分析1850地理空间数据1311地图设计3631中国地图出版社1851地图生产1312CorelDRAW3232数字地图制图1752空间关系1313地图符号3133GIS空间数据1653融合1314空间数据3034测绘1654制图1315ArcGIS2935地图市场1655编辑1216地图数据库2636地图要素1656测绘信息1217地理信息工程2537拓扑关系1657地图出版1218数字制图2438纸质地图1658可视化1219地图学家2339符号1559设计1220空间信息2340机助制图1560数据处理12

由图5和表3可知，地理信息系统与地图制图有密切联系，这主要是因为地理信息系统是从上世纪60年代开始，由机助制图逐步发展起来的[13]，而且地理信息具有空间参考，地图是地理信息系统中的主要数据源.从历史的角度看，地理信息系统的发展与数字地图制图的研究有并行的发展.其次，数字地图、电子地图与专题地图也是地图制图研究领域的热点关注内容.主要原因是计算机科学与技术的发展，使地图的形式从纸质地图转向了电子地图和数字地图.电子地图和数字地图与传统的纸质地图相比，可以更高效快速地进行数据查询和空间分析.此外，地图制图与测绘、地图符号等也有密切的联系.测绘是地图制图的重要数据采集方法，现代地图制图趋向于测绘技术一体化.地图符号是地图的语言，是实现地图信息传输的主要媒介[14].

由图5还可以看出，地图制图与GIS空间数据、矢量化、电子地图出版系统及属性数据库等均有密切的联系.现代数字地图制图过程需要以数字的形式传递地理信息，所以数据库的建立非常关键.

3.2 “地图制图”主题研究前沿的分析 突变关键词是指短时间内增长速度突然加快或使用频率突然提高的关键词[15].随着科技的进步与发展，地图制图研究领域也在不断发展前进，其研究前沿也在不断更替.为了探究我国地图制图研究领域的前沿和发展趋势，利用CiteSpace软件可视化窗口中的“涌现”词(burst term)功能，得到关于地图制图研究领域的关键词的突变分析，分别如图6和表7所示.图6为地图制图研究前沿共现图谱，图6中的红色节点代表突变的关键词. 表7为10个突变关键词的年代分布，表7中深色线段部分代表突变关键词使用频率突然提高的时间段，浅色线段代表突变关键词未频繁使用的时间段.

图6和表7共同展示1996—2015年我国地图制图研究前沿的演进路径，突显不同年份中研究前沿的变化情况。综合图6和表7可知，突变关键词主要有：数字地图、测绘科技、地理信息、地理信息工程、地图综合、CorelDraw、ArcGIS等.在1996—2004年间，突变关键词主要有：地图生产、地图学家、地图市场、测绘信息，表明当时的研究前沿在地图出版方面.2000年以后，突变关键词变为：数字地图、可视化、地图综合、SVG等，表明二十一世纪以来，随着计算机技术的不断发展，在地图制图中，已将传统方法与计算机技术、网络技术等结合，以数字地图可视化的形式表达地理信息.SVG作为W3C提出的一种可缩放矢量图形标记语言，与其他格式相比，不仅文件较小，还具有伸缩性强、便于数据传播和资源共享的特点[16]，因此被广泛使用.近期的突变关键词为：符号化和ArcGIS,表明随着科学技术的不断发展， ArcGIS的自动化地图制图技术已趋完善，基本可以实现各种地图制图的需要[17]，作为一种强大的分析地理空间数据的软件，ArcGIS可以通过其制图表达实现符号系统的共享，进一步挖掘ArcGIS功能，可以提高制图效率，推动地图制图技术发展[18].

图6 “地图制图”主题研究前沿共现图

表7 地图制图研究领域突变关键词的年代分布

4 结论

本文中以“地图制图”为主题的期刊文献为数据源，利用知识图谱分析法，对中国地图制图研究领域近二十年研究的历史和现状进行全面的梳理和总结，得出以下结论：1) 以地图制图为主题的期刊文献数量呈曲线增长态势，二十年时间里产量有很大的提高，表明地图制图研究在不断地深入发展；2) 在地图制图研究领域中，出现以黄文骞等为代表的早期学者，出现李霖、杜清运和王家耀等地图制图研究领域的领军人物的学者；3) 在研究机构方面，以武汉大学资源与环境科学学院和中国人民解放军信息工程大学测绘学院两个机构为主，各自与相邻城市的其他机构密切合作，共同推动中国地图制图研究领域的发展.

地图制图研究领域的内容非常广泛，研究热点在GIS、数字地图、地图符号等方面，把传统方法和现代计算机技术紧密结合，以数字形式表现地理信息，增强地图的功能和实用性，朝着更加人性化的方向发展.现代地图制图研究更趋向于利用ArcGIS软件进行地图制图，提高地图制图效率.

本文中数据源为CNKI数据库的中文期刊文献，没有包含外国文献，研究结果有待完善.由于CNKI数据库的限制，无法利用CiteSpace软件进行引文分析，分析结果有一定的局限性.另外，由于地图制图学下的学科分类很多，本文中仅以地图制图作为主题进行分析，分析结果有待补充.

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(责任编辑 郭定和)

The bibliometric analysis of cartographic in Chinabased on the mapping knowledge domains

WANG Hong1,2,YAO Yao1,DUAN Yujie1

(1.Faculty of Resource and Environmental Science, Hubei University,Wuhan 430062,China;2.Hubei Key Laboratory of Regional Development and Environmental Response,Wuhan 430062,China)

We took use of the scientific knowledge mapping method and visualization tool CiteSpace to analyze the"cartographic map" articles included in the CNKI database and to draw the map of scientific knowledge which comprehensively reflects the development of cartographic research in China in the past two decades. The research showed that in the field of cartographic research, Wang Jiaoyao at the PLA Information Engineering University，Li Lin and Du Qing-yun at Wuhan University were the leaders in the field;ActaGeodaeticaetCartographicaSinica、BulletinofSurveyingandMappingandScienceofSurveyingandMappingwere the core journals in the field;the researches focused on geographic information systems, digital maps, map symbols, mapping technology, etc, the research frontier was mining the function of ArcGIS and improving drawing efficiency.

cartography；mapping knowledge domains；visualization；bibliometric

2016-12-06

国家自然科学基金(41301516)资助

王红(1975-)，女，博士，副教授， E-mail:j-wanghong@163.com

1000-2375(2017)05-0523-08

P282

A

10.3969/j.issn.1000-2375.2017.05.016