近五年中美地质调查局科研态势分析

朱薇薇，史 静，王 欢，王菁姣

(中国地质图书馆，北京 100083)

中国地质调查局在2007年明确“事业立局、业务兴局”的建局方略和“建设世界一流地质调查局”的奋斗目标后，地质调查工作迎来加快发展、大有可为的重大发展战略机遇时期。2015年2月,中美两国地质调查局局长对话，再次推动了东西方两国地质调查工作进入一个新时代。

目前,中国地质调查局正面临地调机构和地调工作的转型发展时期，了解中美两国地质调查局地质调查工作的发展现状及其差异，有助于借鉴美国地质调查局改革的成功经验，加快推进地质调查工作的变革。

本文从文献计量学角度，借助地质调查工作中产生的文献成果的各种特征(作者、机构、题目、年份、关键词等)信息，采用定量分析法、引文分析法的文献计量学方法以及社会网络分析方法来揭示这些成果所反映的两国地质调查局的发文量趋势、学科分布结构、研究前沿和热点、学科发展脉络、机构合作情况等特征。

1 机构概况

1.1 中国地质调查局

中国地质调查局(China Geological Survey，CGS)成立于1999年，隶属自然资源部，由30个机构组成，包括1个局机关，6家区域性地调机构，5家专业地调机构，5家公共服务机构和13家科技创新与技术支持机构。主要职责：开展基础地质数据采集与更新，为经济社会发展提供地质基础支撑；开展重要矿产资源远景评价和战略性矿产勘查，为全面建设小康社会提供资源基础保障；开展地质环境与灾害调查评价，为实现人与自然协调发展提供地质环境保障；加强地球科学理论创新与技术创新，推动地质科学技术全面进步；加快实现公益性地质调查成果社会共享，满足社会各界对地质知识与地球科学信息日益增长的需求[1]。

1.2 美国地质调查局

美国地质调查局(United States Geological Survey，USGS)隶属美国内政部，设有气候与土地利用变化、生态系统、能源与矿产、环境健康、自然灾害处、资源处和核心科学体系7个业务处和预算办公室、联络办公室、地理信息办公室、行政政策与服务办公室、人力资源办公室科学质量和综合办公室、国际项目办公室以及多样性和平等机遇办公室8个行政管理部门。除总部外，还有7个区域中心，在各州和部分国家设立了近400个办事处。主要职责：负责自然灾害、地质、资源、地理、环境、生物信息等方面的科学研究、监测、收集、分析、解释和传播；对自然资源进行全国范围的长期监测和评估；为决策部门和公众提供广泛、高质量、及时的科学信息，为国家和世界服务，为内政部其他各局提供所需的数据和信息[2-3]。

2 数据来源及分析工具

在Web of Science平台上，利用数据库(SCI-E，CPCI-S)对2013～2017年第一发文机构为中国地质调查局和美国地质调查局的学术论文(paper)、研究综述(review)和会议论文(proceedings paper)三种类型的文献进行检索(数据检索时间为2017年9月，2017年度发文数据增补于2018年2月)，使用Thomson Data Analyzer(TDA)和Microsoft Excel软件对获取的原始文献数据进行数据清洗，使用UCINET和NetDraw软件进行社会网络分析及结果可视化。

3 科研产出及影响力分析

3.1 论文产出数量及影响力分析

学术论文数量的变化是衡量一个领域一段时期内发展态势的重要指标，对评价该领域所处的阶段以及预测未来趋势和发展动态具有重要的意义[4]。根据文献统计结果看，2013～2017年，美国地质调查局共产出论文4 038篇，中国地质调查局共产出论文2 235篇，两机构发文量年度变化趋势见图1。从这一时期发文数量年度变化看，2013～2017年美国地质调查局的发文数量稳中有升，反映其地质调查工作处于相对稳定的发展时期，中国地质调查局的发文数量从2013年的356篇增长到2017年的560篇，反映其处于相对快速的发展时期。

图1 中美两国地质调查局发文数量年度变化Fig.1 The annual changes in the numbers ofthe papers published by CGS and USGS

文献被引频次的高低反映文献的影响力和价值。通常情况下，单篇文献的被引频次越高，说明该文献在研究领域中的学术影响力越大[4]。2013～2017年，美国地质调查局、中国地质调查局发文的被引情况见表1，包括总被引次数、篇均被引频次、高被引论文所占比例和h指数几个指标情况。

由表1可知，中国地质调查局论文的被引情况包括总被引次数和篇均被引频次均不如美国地质调查局，而且高被引论文的比例也不及美国地质调查局，说明中国地质调查局论文在学术影响力方面较美国地质调查局存在一定差距。

3.2 主要研究领域分析

根据Web of Science平台的分类法，2013～2017年美国地质调查局发文所涉及的主要研究领域是(按照论文数量排列)环境科学、地球科学多学科、生态学、水资源以及地球化学和地球物理学、海洋和淡水生物学、生物多样性保护学科、自然地理学、渔业和环境工程，见表2。美国地质调查局发表论文所涉及的学科所占比例，见图2。

表1 2013～2017年中美两国地质调查局发文被引情况Table 1 The cited results of the papers published by CGS and USGS during 2013-2017

表2 2013～2017年美国地质调查局发文主要研究领域Table 2 The main related subjects of the paperspublished by USGS during 2013-2017

(注：0～0.4表示学科领域的比例)图2 美国地质调查局发表论文涉及主要学科领域的比例Fig.2 The relative distribution of main subjects of the papers published by USGS

2013～2017年中国地质调查局发文所涉及的主要研究领域是(按照发文数量排列)地球科学多学科、地质学、地球化学与地球物理、环境科学、矿物学、水资源、采矿与矿物加工、自然地理学、多学科科学和古生物学，见表3。中国地质调查局发表论文所涉及的学科所占比例，见图3。

从表2和表3可以看出，2013～2017年中美两国地质调查局发文所涉及的主要研究领域存在一定差别，这与两国地质调查局的机构设置和业务职责是密切相关的。美国地质调查局近年来以环境科学的研究为主，同时生态、水资源等新型地球科学学科占比也较高[5]，而地球化学和地球物理学、自然地理学等学科占比较低。中国地质调查局在地质学、地球化学和地球物理学等基础地质学，矿物学、矿产与矿物加工等资源型地球科学类发文占比较高，而在环境科学、水资源等新型地球科学学科占比较低。

表3 2013～2017年中国地质调查局发文主要涉及的研究学科Table 3 The main related subjects of the papers publishedby CGS during 2013-2017

(注：0～0.5表示学科领域的比例)图3 中国地质调查局发表论文涉及主要学科领域的比例Fig.3 The relative distribution of main subjects of the papers published by CGS

3.3 研究热点及年度变化分析

关键词是论文研究主题的集中体现，而学科领域里高频次出现的关键词和从数据样本中对每一篇文献进行提取后分析出的名词短语可被视为该领域的研究热点。通过对美国地质调查局论文关键词的词频进行优化处理后统计表明，2013～2017年美国地质调查局研究热点居前10位的是气候变化、湿地、地下水、土壤、地震、渔业、水文学、遥感、外来入侵物种和水质量与污染，见图4。

将2013～2017年美国地质调查局研究热点居前10位关键词的年际变化进行展示，每一年内数值大小用气泡的大小来表示(气泡大表示词频高，气泡小表示词频低)，可以得出相同领域随时间变化的发展轨迹，见图5。

图4 2013～2017年美国地质调查局研究热点居前10位关键词Fig.4 The top-10 keywords of the papers published by USGS during 2013-2017

图5 2013～2017年美国地质调查局研究热点居前10位关键词年度变化Fig.5 The annual variation for the top-10 keywords of the papers published by USGS during 2013-2017

从图5可以看出，2013～2017年气候变化、地下水、湿地、土壤和地震等与生态环境和自然灾害相关学科一直是美国地质调查局关注热点，水文学、渔业、遥感、外来入侵物种和水质量与污染等学科研究也较为突出。

2013～2017年中国地质调查局研究热点居前10位的是青藏高原、花岗岩、华北克拉通、前寒武、中亚造山带、板块俯冲、白垩纪、汶川大地震、地下水和天然气水合物，见图6。

从图7可以看出，2013～2017年青藏高原、花岗岩、华北克拉通、前寒武、中亚造山带、板块俯冲和白垩纪等与传统地质学相关学科一直是中国地质调查局关注热点，汶川大地震、地下水和天然气水合物等学科研究也较为突出。从图4至图7可以看出，中美两国地质调查局所关注热点也是完全不同。

图6 2013～2017年中国地质调查局研究热点居前10位关键词Fig.6 The top-10 keywords of the papers published by CGS during 2013-2017

图7 2013～2017年中国地质调查局研究热点居前10位关键词年度变化Fig.7 The annual variation for the top-10 keywords of the papers published by CGS during 2013～2017

3.4 国际合作情况分析

为了解中美两国地质调查局的国际合作情况，本文使用UCINET软件、NetDraw软件，绘制中美两国地质调查局国际合作网络。首先根据题录数据中的合著情况使用UCINET软件分析计算出国家之间的共现矩阵，再使用NetDraw软件对经过算法优化的数据进行可视化处理，并忽略掉网络节点之间较为错综复杂而又相对次要的关联，提取出主要的关联关系，得到中美两国地质调查局国际合作网络，见图8和图9。其中，每个点代表一个国家，点间连线代表合作关系，图中线条粗细表示合作紧密程度[6]。

由图8可见，美国地质调查局2013～2017年在国际合作上，关系最为紧密的国家为加拿大、澳大利亚、英国、德国、中国和日本，其次为意大利、法国等。

由图9可见，中国地质调查局2013～2017年在国际合作上，关系最为紧密的国家为美国、澳大利亚、德国、日本和加拿大，其次为俄罗斯、印度等国家。

从图8与图9还可以看出，在经济全球化的今天，开展多层次、宽领域、国际间交流与合作成为大势所趋，在2013～2017年间，中美两国地质调查局在与多国合作方面表现十分活跃。

图8 美国地质调查局国际合作网络Fig.8 The international cooperative relationship of USGS

图9 中国地质调查局国际合作网络Fig.9 The international cooperative relationship of CGS

3.5 机构合作情况

以美国地质调查局为第一机构发文4 038篇，其中独立发文1 451篇，占36.27%；其余为与大学、研究所、国家管理部门、试验室、公司等多机构合作发文，其中1 783篇有大学类机构合作发文，占44.47%。与地球科学类国际高被引论文发文较多的加利福尼亚大学、美国NOAA和美国NASA等机构均有合作。

使用UCINET软件、NetDraw软件构建中美两国地质调查局机构合作网络，美国地质调查局2013～2017年主要的合作机构为加利福尼亚大学、美国鱼类及野生动物管理局、科罗拉多大学、科罗拉多州立大学、美国国家公园管理局、阿拉斯加大学、亚利桑那大学、威斯康星大学、华盛顿大学以及美国NOAA等，见图10。

以美国地质调查局为第一机构发文中合作最多的国外机构为加拿大环境部(19篇)，合作发文集中在环境科学、渔业、水资源等学科。与中国合作发文最多的机构为中国科学院(13篇)，合作发文集中在环境科学、环境工程、地球科学多学科等学科；其次为中国地质大学(北京)(5篇)、香港大学(5篇)。

以中国地质调查局为第一机构发文1 959篇，其中508篇为中国地质调查局独立发文，占25.93%；其余为与大学、研究所、地勘单位、公司等其他类型机构合作；其中1 053篇文献有大学类机构合作发文，占53.75%。与地球科学类国内高被引论文发文较多的中国科学院、南京大学、北京大学等机构均有合作。

中国地质调查局2013～2017年主要的合作机构为中国地质大学(北京)、中国科学院、中国地质大学(武汉)、北京大学、吉林大学、南京大学、香港大学、美因茨约翰尼斯·古腾堡大学、成都理工大学以及长安大学等，见图11。

以中国地质调查局为第一机构发文合作最多的国外机构为美因茨约翰尼斯·古腾堡大学，发文主要集中在地球化学和地球物理学、地球科学多学科这两个学科。与美国地质调查局合作发文共3篇，集中在地球化学和地球物理学学科。

图10 美国地质调查局前30位机构合作网络Fig.10 The top-30 cooperative institutions and the cooperative relationship of USGS

图11 中国地质调查局前30位机构合作网络Fig.11 The top-30 cooperative institutions and the cooperative relationship of CGS

从图10和图11可以看出，中美两国地质调查局与机构合作主要集中于各大学。美国地质调查局与中国机构的合作主要集中于科研院所，大学也占一定的比重，中美两国地质调查局之间合作较少。

4 结 论

1) 整体而言，近五年来美国地质调查局的发文数量较为稳定，并呈现稳中有升的趋势；中国地质调查局的发文数量除2016年外均有较大幅度的增长。但从论文被引数量及篇均被引数量看，美国地质调查局研究影响力较中国地质调查局具有较大优势。

2) 由于机构设置和业务职责各异，中美两国地质调查局的在研究领域存在一定差别，尤其是在研究热点方面。美国地质调查局关注热点是在气候变化、地下水、湿地、土壤和地震等与生态环境和自然灾害等关乎民生及国家社会稳定发展的相关学科；中国地质调查局关注热点是在青藏高原、花岗岩、华北克拉通、前寒武、中亚造山带、板块俯冲和白垩纪等传统地质学相关学科。

3) 最近五年，中美两国地质调查局在国际合作方面都与发达国家合作较广；在机构合作方面与各大学合作较多；但由于研究领域的侧重点不同，两机构的合作并不多。