地图学研究现状的可视化分析

王 岩，蔡中祥，郑束蕾，刘宏建，张琳翔，刘子义

（1.信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州450000）

地图学是一门历史悠久的学科，无论是在中国还是在西方国家，地图均是伴随人类文明的诞生而来。经过长期发展，如今地图学已成为一门拥有一定理论基础和现代化技术手段的学科[1]。19世纪末20世纪初，系统而完整的现代地图学理论开始形成。地图制图技术和地图应用手段日新月异。计算机技术的出现将地图学研究再一次向前推进。针对地图学研究现状的分析，不仅是对现代革命后地图学所取得成就的归纳总结，更是对目前地图学研究发展的思考。

本文主要采用文献计量法从时间和空间两个尺度对国内外地图学研究现状进行可视化分析，力求从时间和空间两个尺度上发现并解释近年来地图学发展的规律。文献计量法，是以海量文献为研究对象，采用数学、统计学等计量方法，研究某一学科文献的数量关系、变化规律、分布结构和定量管理，进而探讨某一学科的某些结构、特征和发展规律的一种方法[2]。分析工具主要采用美国费城德雷克塞尔大学陈超美博士开发的文献计量软件Citespace。

1 国内外地图学研究基本情况可视化分析

1.1 国内地图学研究重要作者可视化分析

了解国内地图学研究现状，首先需从地图学研究的主体入手。研究人员和研究机构作为地图学研究的主体，分别代表了权威的知识来源与知识分布。分析现有国内文献的作者与机构，可为今后深入开展研究找到可参考的知识来源，也可与国际地图学研究的知识来源进行对比，找出国内外研究的差距与不同。

本文利用Citespace软件，以1 000条主题为地图学的中国知网文献数据为施引文献，构建作者合作网络，从网络中探寻作者在网络中的重要性和网络属性。施引文献包括文章作者、机构、国家、标题、关键词等信息[3]。图1为地图学文献作者合作分析的年轮图谱，是利用Citespace进行文献分析时最为基础的分析图谱。每个节点的半径与该节点对应作者的发文量成正比，节点间的连线代表两位作者间的合作关系，年轮从内到外由冷色向暖色过渡，代表从早到晚的发文年代[4]，聚集在一起的作者为合作较多的作者。年轮图谱利用数据可视化的方式清晰展现了地图学文献作者情况。为了寻找最权威的知识来源，通过图谱已产生了一个直观的映像，而导出作者发文量列表，则可直接从数量上判断知识来源的权威性。表1为发文量前30位的文献作者，这些文献是今后研究的重要参考。结合图谱和表格可以发现，国内地图学研究者整体分散、部分聚集，说明国内的地图学者有几个主要研究方向，在各自研究方向内部合作较多，而跨方向的交流较少。

图1 国内地图学文献作者合作分析年轮图谱

表1 作者发文量情况表

1.2 国际地图学研究重要作者可视化分析

对国际地图学研究现状进行分析，并与国内地图学研究现状进行对比，可找出国内外地图学理论研究的不同视角，对理解地图学基础理论和发现未来地图学研究的增长点，具有重要的作用。

国际地图学文献数据主要来源于科学网。科学网是美国Thomson Scientific基于Web开发的大型综合性、多学科、核心期刊引文索引数据库，包括3个引文库（SCI、SSCI和A&HCI），两个化学数据库（CCR、IC），以及科学引文检索展板（SCIE）、科技会议文献期刊引文索引（CPCIS）、社会科学和人文科学会议文献引文索引（CPCI-SSH）3个引文数据库，以ISI Web of Knowledge为检索平台[3]。本文选取检索主题词为cartography的1 500条文献数据，时间为1992～2017年，使用共引分析法确定被引用次数最多的文献。Small于1973年提出的以文献为单位的共引分析法，是将一批文献（或著者、期刊）作为分析对象，利用聚类分析、多维标度等多元统计分析方法，借助计算机，把众多分析对象之间错综复杂的共引网状关系简化为数目相对较少的若干类群之间的关系，并直观表示出来的过程[5]。

利用Citespace生成的文献作者共引图谱，如图2所示，可以看出，国际地图学研究作者相对集中，以Maceachren A M为中心，延伸出以Robinson A H、Imhof E为代表，以Goodchild M F为代表和以Boudouresque C F、Meinesz A、Jenny B为代表的3个分支。通过查阅资料，对上述作者的研究进行了解。Maceachren A M是Geovista中心的领导者，他的研究领域非常广泛，涵盖了空间认知、空间分析、地理信息表示和可视化分析。Robinson A H是美国地图学家，Imhof E是瑞士地图学家，均致力于地图学理论的研究，其中Imhof E详细阐述了理论制图学的研究范围、涉及内容及其地位[6]。Goodchild M F主要从事地理信息科学、空间分析、地理数据不确定性等研究，在GIS理论、方法与应用领域做出了杰出贡献，是地理信息科学的倡导者与积极推动者，在全球地理信息科学与技术领域享有崇高威望，是全球公认的GIS领域的学术权威[7]。Boudouresque C F、Meinesz A和Jenny B则主要从事生物生态领域的研究。检索中cartography同时可作为生态种群图的意义，表明在英文中cartography有着比地图学更为广泛的含义。当然，图谱中还有诸如Bertin J这样位于两束之间的作者，说明Bertin J的理论与Goodchild M F和Robinson A H、Imhof E等的研究都有关联，他提出了6个视觉变量的理论，并总结了地图符号的构图规律。综上所述，被引次数最高的地图学家主要包括地图学理论、GIS和生态学制图3大方向。

图2 国际地图学文献作者共引图谱

2 地图学研究时间分布可视化分析

关键词是一篇文献内容最精炼的表达，对关键词进行统计分析，是总结文献研究方向与内容最简单也是最直接的方法。以文献发表时间为一种尺度统计不同年份出现的关键词，是研究地图学发展在时间尺度上变化的一种方式。利用中国知网数据，对地图学文献的关键词进行统计，并选取出现频率大于15的关键词，按照时间顺序列表，如表2所示，可以看出，关键词可分为5大类：①关于地图学史研究，②关于地图学经典理论，③关于制图技术，④关于地图应用，⑤关于地图学机构和地图学家。这些关键词正好对应了地图学的学科框架，即地图学理论、制图技术和地图应用，其中地图学理论包含了地图学史，为研究地图学指明了方向。从年份来看，前期关于制图技术和地图学史的研究较多，而后期关于地图应用的研究较多，说明在当前的国内地图学研究中，对地图学应用的关注度最高。

表2 国内地图学关键词演变表

本文同时对科学网中的1 500条文献数据做了关键词分析，并导出关键词分析列表，选取出现频率高于10的关键词，按照时间顺序列表。由表3可知，国际地图学研究的关键词主要可分为4大类：①制图技术，如mapping、visualization、remote sensing和photogrammetry；②地图概念，如GIS、digital cartography、scale和model；③地理名称，如france和mediterranean sea；④生态种群，如posidonia oceanic、antigenic cartography和conservation。在国际地图学研究的历史中，不同的研究方向没有太明显的阶段性，说明国际地图学研究的持续性很强，不同方向都有不同学者进行长期研究，这种针对一个研究方向的持续性研究值得学习和借鉴。

表3 国际地图学关键词演变表

3 地图学研究空间分布可视化分析

研究地图学的发展现状，除了以时间为尺度进行分析外，还可在空间上研究地图学发展的分布情况。从空间上分析地图学的发展，可清晰地找出国际地图学研究的核心区域。利用科学网上主题为cartography的1 500条文献数据，制作国家合作图谱，如图3所示，可以看出，国际地图学研究发文量最多的是法国和美国，其次是西班牙、意大利、德国和英国等欧洲国家。为了能更加直观地研究国际地图学领域发文量的空间分布情况，本文以各国发文量为基础数据，制作了全球地图学发文数量表，如表4所示。

图3 国际地图学研究国家合作图谱

表4 全球地图学发文数量表

图4 地图学文献各大洲发文量占比

由表4和图4可知，欧洲是地图学发文量最高的地区；其次是北美地区，其中美国占了很大比例，但它的发文密度相对于欧洲，尤其是西欧低了很多；其余3个大洲的发文量就要低很多，表明欧洲是世界地图学研究的核心区域。因为美国的科学研究更注重实际应用，所以美国在许多技术性、实践性强的学科发文量较多；而欧洲的理论研究是世界领先的，地图学又恰恰是一门理论性很强的学科，这就不难解释为何欧洲的发文量如此之多。结合世界地图学研究机构合作的情况，可以得出以下结论：从空间上看，欧洲是世界地图学研究的核心区域，欧洲的研究机构和文献著作往往能代表地图学研究的最高水平和最前沿方向。

4 结 语

本文通过对国内外地图学文献的分析，总结了近30 a地图学发展的特点，主要结论包括：

1）国内地图学研究的作者呈整体分散、部分聚集的趋势；而国际地图学研究的作者主要分为理论地图学、GIS和生态学制图3支。其中，研究生态学制图在一般意义上只属于制图领域而不属于地图学领域，从另一方面也说明cartography不仅指地图制图学，应该也包含其他领域的制图技术。

2）世界地图学研究从空间分布上看，欧洲是地图学研究的核心地区。世界上最重要的地图学研究机构大多位于欧洲，欧洲的地图学研究处于国际领先地位。

3）地图学研究从时间序列上看，国内地图学研究在不同时间段的研究热点往往属于不同方向，地图学研究往往跟随当时的新技术与新热点；而国际地图学研究的持续性较强，不同方向均有学者长期持续研究，不同时间段各方向均有学者进行持续跟进研究。

综上所述，在今后研究地图学时，应充分考虑国内外地图学的发展特点，充分利用以上结论，找出重点关注的研究方向与专家学者，做到有的放矢，对症下药。