加拿大和英国地质调查局近30年业务变化特征分析

王立伟，郑军卫，赵纪东，刘文浩

(1.中国科学院兰州文献情报中心, 甘肃 兰州 730000; 2.西北师范大学地理与环境科学学院，甘肃 兰州 730070)

0 引言

地质调查是指对地球表层进行有目的的探测与探索的活动[1]，其是整个地质工作的基础，事关国家资源安全、环境保护和生态管护等经济社会发展。世界一流地调机构必须依靠世界一流的地质调查业务作支撑[2]。我国地质调查工作要想取得更多世界瞩目的伟大成就，就必须了解国外地质调查工作的前沿和热点，熟悉各国科技战略和发展态势[3-4]，不断探索和改革，发展地质调查业务。当前我国经济发展进入新常态，面临诸如经济下行压力、经济结构调整、经济增长动力转换、资源环境约束趋紧等许多新矛盾新问题。针对这些突出矛盾和问题，我国出台了多项重大经济改革举措、提出了 “一路一带”伟大倡议和 “绿色发展、循环发展、低碳发展”的新要求，这些都对我国地质调查工作在更高层面上提出了新的任务和新的要求[5]。因此，及时掌握国际知名地质调查机构的业务结构，分析其演化规律，掌握其发展态势将对于我国地质调查相关工作起到重要的借鉴作用。

文献调研显示，此前虽有对一些国家地调机构进行过研究[6-7]，但这些研究存在着分析时间尺度短、数据量有限、针对业务结构演化过程分析不足等问题。因此，本研究拟选取加拿大地质调查局和英国地质调查局这两所在国际上具有影响力的地质调查机构，利用文献调研和计量分析的方法，采用学科综合度、学科持续度等新的分析指标，重点从论文量、学科综合度、重点学科识别及演化、研究热点情况及国际合作等5个方面进行详细分析，以期理清近30年来两家机构的业务结构演化过程及关注焦点布局及变化情况，从而为我国地质调查机构的业务布局提供支撑。

1 机构概况及数据来源

1.1 机构概况

加拿大地质调查局隶属于加拿大自然资源部(NRCan)地球科学局(ESS)，是加拿大老牌的科研机构之一，同时也位列第一批加拿大政府组织机构之中。加拿大地质调查局在开展基础地质调查工作的同时，促进了本国矿业勘探开发的蓬勃发展，也在能源资源领域的勘探开发中发挥了重要的作用。加拿大地质调查局制定了《加拿大地质调查局2013-2018年战略计划》，并取得了显著成就[8-9]。英国地质调查局是世界上成立最早的国家地质调查局，也是当前国际上最受尊敬的地质调查局之一，其创新力、影响力和引领力均位居世界前列，在其发展历程中，不断向现代化的地学机构转变、向更多关注数据管理和利用的应用型机构转变是其最重要的特征。进入21世纪以来，英国地质调査局出台了系列战略计划，如《英国地质调查局战略科学计划(2005-2010)》、《英国地质调查局2009-2014年战略规划概要》，以及2016年出台的英国地质调查局的四年工作规划(2016-2019年)等都明确其地质调查工作业务发展方向[10-12]，其许多经验和做法值得我们借鉴和参考[11]。因此，本文选择了这两家具有代表性的地质调查机构，以期通过文献计量分析方法从科研文献产出方面对这两个地调机构较长时段的学科发展趋势与演化规律进行认识。

1.2 数据来源及分析

本研究的数据来自于GeoRef数据库——美国地质学会 (American Geological Institute) 创立的专业数据库，是地学研究的主要参考数据库，主要提供全球地学领域的文献信息，包括 1785年至今的北美地质学文献，以及 1933年至今的世界其他地区的地质概况[13]，截止到2009年4月，其收录文献总量已超300万条。GeoRef收录的文献范围很广，包括期刊、会议录、学位论文、报告、传记等，收录的学科范围十分广泛[13]。本研究在GeoRef数据库中，分别以机构名称“Geological Survey of Canada or Geol Survey Canada”和“British Geological Survey or British Geol Survey”为检索式，检索时间范围为1985-2014年。最后，得到1985-2014年间加拿大地质调查局发表的文章(包括期刊论文、报告等)17 956篇，得到英国地质调查局发表的文章(包括期刊论文、报告等)8 349篇。然后采用具有强大的文本挖掘能力的美国汤森路透公司的Thomson Data Analyzer(TDA)文本挖掘软件和美国加州大学欧文(Irvine)分校开发的UCINET(UCINET 6 for Windows)网络分析软件。前者可对文本数据进行多角度的数据挖掘和可视化分析；后者则是目前最常用的网络分析工具，具有很强的矩阵分析能力。

2 英国和加拿大地质调查局业务结构变化特征

2.1 论文数量变化特征

1985-2014年，GeoRef数据库共计收录加拿大地质调查局发表的论文为17 956篇。英国地质调查局1985-2014年间共计发表的论文数量为8 352篇。从论文数量的年度变化情况分析发现(图1)，加拿大地质调查局在20世纪90年代之前，其每年发表的论文数量是非常低的，年均论文量均在200篇以下；而自1990年，论文数量明显地出现快速增加，在1993年发文量达到历史最高峰为1 375篇；随后，论文数量开始出现快速下降趋势，并于2001年跌至563篇；自2003年开始，又持续波动下降，这一趋势大约继续了10年，2014年论文数降低到270篇。相比较，在20世纪90年代之前，英国地质调查局每年发表的论文数量也是很低的，年均论文量均在100篇以下；自1991年，其论文数量呈现快速增加趋势，而发文量达到历史最高峰是在1999年，论文量为700多篇；随后，论文数量也同加拿大地质调查局一样呈现同样快速下降趋势，2001年下降到220多篇；然后，在200～400篇这一水平持续波动发展了10年左右；2014年降低到210多篇。

整体而言，基于论文产出数量的变化，该研究将加拿大和英国地质调查局的研究可大致划分出1985-1991年和1992-2014年两个发展阶段。第一个阶段，论文产出数量呈现了在低水平持续的趋势；第二个阶段，论文数量处于先快速增长、后高水平波动下降的趋势，但整体平均水平明显高于前一阶段。且加拿大地质调查局在后一阶段的1993年达到峰值，而且在这阶段的波动幅度明显大于英国地质调查局。

图1 加拿大和英国地质调查局的论文数量变化情况Fig.1 The changes in the number of papers in Canadian and British Geological Survey

2.2 基于学科综合度变化的变化特征

从目前的现状来看，加拿大和英国地质调查局的科学研究所涉及的学科非常丰富。根据Georef的学科分类以及按照中国学科分类(参照国家标准GB/T 13745-2009《学科分类与代码》)对Georef学科分类所做的整合，加拿大和英国地质调查局的科研主要涉及以下21个学科(1.00表示涵盖全部21个学科，其他依次类推)，分别是地层学、地貌学、地球化学、地球物理学、地震地质学、地质年代学、第四纪地质学、工程地质学、构造地质学、古生物学、海洋地质学、行星地质学、环境地质学、区域地质学、水文地质学、土壤学、岩石学、矿物学、数学地质学及其他、矿床学、能源地质学[13]。

为了便于分析学科综合程度，我们使用了学科综合度这一指标[13]。从图2分析发现，加拿大地质调查局在1985-1994年间的学科综合度以波动态势不断提高，最终从0.24上升到1.0，英国地质调查局的学科综合度以波动态势不断提高，1985-1992年，从0.29最终上升到0.9。加拿大地质调查局和英国地质调查局分别自1994年和1992年开始，表明其学科综合度呈现稳定发展趋势。总体来看，可以将加拿大和英国地质调查局的学科演化大致均分为两个阶段：首先，加拿大地质调查局在1985-1993年这一阶段学科综合度呈不断上升趋势，逐步发展接近完整的地球科学体系；而在1994-2014年这一个阶段则是在完整体系背景下各个学科的不断发展。其次，英国地质调查局在1985-1991年间学科综合度不断上升，逐步逼近完整的地球科学体系；在1992-2014年间则与加拿大在1994-2014年这一个阶段表现出了基本相同的学科发展趋势。

图2 加拿大和英国地质调查局学科综合度的变化情况Fig.2 The changes of integrity of disciplines in Canadian and British Geological Survey

2.3 重点学科变化特征

2.3.1基于持续度的重点学科识别

基于以上研究发现，加拿大和英国地质调查局的业务研究领域共涉及21个学科。从时间维度观察发现，有的学科方向在最初的几年没有涉及，后来才经过机构业务的发展需求慢慢出现并得以发展，表明地质调查局这一复杂的地球科学体系并不是一开始就成形的，而是随着业务需求逐渐发展完善的。但是，从1985-2014年近30年的时间里，有一些学科每年都有论文发表，表明相关研究论文从未中断过，同时，也说明这些学科是加拿大和英国地质调查局地球科学体系业务发展的重要基础。

为定量化表征各学科的持续度，采用了学科持续度这一指标[13]。如果比值相对较大，即认为该学科有比较好的持续性。分析结果表明(图3)，矿床学、地球物理学、岩石学、区域地质学、能源地质学、地质年代学、工程地质学、地层学和地球化学是加拿大地质调查局9个持续发展的学科(持续度在0.72以上)，因此，研究认为这9个学科是加拿大地质调查局的重点学科。岩石学、地球物理学、地层学、矿床学、构造地质学、环境地质学、地球化学、水文地质学(持续度均在0.87以上)是英国地质调查局8个持续发展的学科，据此认为他们是英国地质调查局的重点学科。

图3 加拿大和英国地质调查局学科持续度的变化情况Fig.3 The changes of continuity of disciplines in Canadian and British Geological Survey

2.3.2重点学科变化

基于上述重点学科的论文量占各年论文总数的比例研究发现(图4、图5)：加拿大地质调查局在1992年之前，这一比例的变化基本处于一种有升有降的剧烈波动的状态；1992年之后，这9个重点学科的发展基本呈现趋于稳定趋势。由此说明，1992年之前，加拿大地质调查局的科研业务结构和业务范围可能正处于一个不断调整的过程。英国地质调查局在1989年之前，这一比例的变化幅度较大；1989年之后，各个学科的发展进入相对稳定发展态势。因此，1989年之前，英国地质调查局的科研业务结构与加拿大地质调查局有1992年的发展趋势趋于相同，都可能处于一个调整发展的过程。

具体来看，加拿大地质调查局在1992年之后，各重点学科的发展也开始出现各有不同：地球物理学在1992年达到其最高水平后，进入了一个相对稳定的发展时期。地层学和地质年代学在中等水平的不同层次上稳定发展，其论文比重相对稳定。矿床学、岩石学和地球化学不同程度地经历了一个U型发展过程，近年的比重呈上升趋势；能源地质学经历了一个倒U型的发展过程，近年来的比重有所下降。区域地质学和工程地质学在较低水平持续发展。1989年之后，英国地质调查局各重点学科的发展也各有不同：地球物理学、地球化学、岩石学、矿床学、地层学经历了一个“W”型的发展过程，环境地质学经历了一个倒“U”型的发展过程，水文地质学经历了一个“U”型发展过程，构造地质学则处于一种低水平的波动态势。

总体而言，在未来一段时间里，加拿大地质调查局的地球物理学研究将继续稳定地开展，地层学、地质年代学、区域地质学和工程地质学也将在低于地球物理学的不同水平稳定发展，与此同时，对矿床学、岩石学和地球化学的重视度可能上升，对能源地质学的重视度可能下降。英国地质调查局的基础地质及资源科学将同步向前发展，与此同时，对水文地质学的重视可能提高，而构造地质学将可能作为基础支撑学科也一并向前发展。

图4 1985-2014年加拿大地质调查局9个重点学科的论文比例变化Fig.4 The proportion of papers in 9 key disciplines changes from 1985 to 2014 in Canadian Geological Survey

图5 1985-2014年英国地质调查局8个重点学科的论文比例变化Fig.5 The proportion of papers in 8 key disciplines changes from 1985 to 2014 in British Geological Survey

2.4 研究热点变化

通过以上分析，两个地质调查机构在1993年之前都处于业务不断调整的状态，为了准确掌握两个地质调查机构的研究热点的分布及关联情况以及对未来前沿研究的掌握，本研究采用自1994年基于GeoRef提供的每篇文章的关键词，利用Thomson Data Analyzer(TDA)得到高频词的关联矩阵，然后将此矩阵导入UCINET，得到研究热点的关联可视化图(图中点的大小代表论文数量的多少，点与点之间的连线代表关联的强弱，连线越粗说明关联越强，反之越弱)[13]。

对加拿大地质调查局在1994-2014年的研究热点的分析(图6)可以看出，在这一时段内，其研究网络依旧保持了相对较高关联性。金属矿、沉积岩、构造地质学的研究[新生代(第四纪)、中生代]以及与前寒武纪研究是这一时段加拿大地质调查局的主要研究热点。总之，该阶段加拿大地质调查局的机构业务热点研究可以大致分为两个方面：一是利用地球物理学及其相关方法和设施开展与地震、构造，以及与前寒武纪加拿大地质相关的研究；二是研究主要围绕矿床、沉积岩等与矿产资源相关的领域。加拿大地质调查局的科研工作在整体上持续趋势，相关研究不断深化。特别是金属矿与沉积岩和地球化学的关系明显增强，对石油资源的研究也逐步开启，与此同时，构造地质学更加重视对断层的研究。从图7可以看出，1994-2014年间，英国地质调查局的科学研究以沉积岩为主开展大量基础地质研究和金属矿产研究，同时，以地球物理方法为主，开展了地震研究和勘探调查工作。并且英国地质调查局所关注的沉积岩的时代由中生代转为新生代，与此同时，对可能由矿产开发导致的地下水污染的关注明显凸现出来。

图6 1994-2014年加拿大地质调查局的研究热点Fig.6 The changes of research hotspots from 1994 to 2014 in Canadian Geological Survey

图7 1994-2014年英国地质调查局的研究热点Fig.7 The changes of research hotspots from 1994 to 2014 in British Geological Survey

2.5 主要合作机构

国际合作是地质调查机构发挥国际影响力，同时提升自身基本能力的最佳渠道。基于论文合著表现出的合作情况来看(图8)，与加拿大地质调查局的科研业务有较多合作的机构主要有阿尔伯塔大学、不列颠哥伦比亚大学、卡尔加里大学、维多利亚大学、多伦多大学、纽芬兰纪念大学、卡尔顿大学等加拿大国内机构，同时，加拿大地质调查局与美国地质调查局、美国俄勒冈州立大学、美国月球与行星研究所(LPI)等发达国家的机构也有较多的合作。而与英国地质调查局的科研业务有较多合作的机构主要有伯明翰大学、英国利兹大学、英国布里斯托尔大学、帝国理工学院、曼彻斯特大学、坎伯恩矿业学院等英国国内机构，同时，英国地质调查局与美国地质调查局、挪威地质调查局、捷克地质调查局、捷克查尔斯大学等地调机构及大学也有较多的合作。

图8 加英地质调查局与前10个主要机构的合作情况Fig.8 The international cooperation shows differences between Canadian and British Geological Survey and the top 10 major institutions

3 加拿大和英国地质调查局机构业务结构变化特征对比分析

(1)从论文数量的维度来看， 加拿大和英国地质调查局的论文数量在1991年之前都处于低水平徘徊阶段， 而1992-2014年论文数量先快速增长，随后论文产出数量在高水平位置呈现剧烈波动，但平均水平的产出明显高于前一阶段。

(2)从学科综合度的维度来看，在1993年之前，加拿大和英国地质调查局的学科综合度呈波动上升，这表明这两个机构业务需求不断扩大，随之业务机构正在不断完善，进而逐步接近完整的地球科学体系；并且1994-2014年间，这两个机构在较为完整的业务结构下，各学科都出现了不断的发展。

(3)从持续性的维度来看，地球物理学、矿床学、岩石学、区域地质学等是加拿大地质调查局的9个重点学科研究。分析发现，这些学科各自进入相对稳定的发展态势。未来，地球物理学和矿床学可能仍将备受重视，但作为重要基础或支撑的其他重点学科也将继续向前发展。研究也提出了英国地质调查局的岩石学、地球物理学、地层学、矿床学、构造地质学等8个重点学科。分析表明，未来基础地质及资源科学将同步向前发展，与此同时，对水文地质学的重视可能提高。

(4)基于关键词的研究热点分析表明，加拿大地质调查局比较重视地球物理学研究及其方法的应用，同时也重视与金属矿产相关的研究；英国地质调查局在金属矿、沉积岩、地球物理学等方面开展了大量与基础地质和固体地球领域相关的工作，同时对地下水污染的关注明显提升。

(5)从科研业务的合作情况来看，加拿大地质调查局的主要合作者多为加拿大国内机构，前10位合作伙伴中7个来自加拿大，其余3个均来自美国；英国地质调查局的主要合作者也是多为英国国内机构，前10位合作伙伴中6个来自英国，其余4个分别来自美国、挪威和捷克。

分析发现，无论从论文数量，还是从学科综合度维度，加英两国在机构地质业务调整步骤和手段方面比较相似，都是通过不断调整业务需求比重完善机构业务结构体系；而随着两国科技发展需求目标的变化，基于持续性和研究热点的分析表明，这两个机构的未来业务发展规划方向和发展重点开始出现差异，业务结构发展的侧重点也表现出了不同；通过科研业务合作网络情况发现，这两个机构都是多在本国内开展合作，略有不同的是，英国地质调查局的国外网络合作更趋于多元化，因此，未来这两个机构合作发展应更加强于外围(国际)网络的全面覆盖。

4 结论和建议

综合以上近30年加英国地质调查局机构业务结构演化特征对比分析发现：

(1)地质调查机构业务工作重点应紧密围绕国家战略需求，布局应该具有前瞻性，全局观。业务布局分析表明，加拿大和英国地质调查局都能从全局角度出发，以国家的总体需求和科学方针为指导，以战略规划的形式确定其机构业务整体布局和目标。主要表现在，这两个不同的时间阶段，不断调整其不同学科在整个业务结构中的比重，不仅能在重点学科布局上保持稳定的连续性，还能够积极根据国际行业发展态势，明确提出新的战略研究方向，调整不同学科的研究力度。这些经验都是我国地调机构值得借鉴的。

(2)地质机构的研究方向和领域应坚持研究与应用并重。加、英地质调查局在研究方向确定以及基于论文反应出的研究热点关联上，明显存在着基础与应用并重的良好发展局面。其他国家的地调机构还侧重结合国家发展需求，设定符合国情的研究方向，因此，我国地质调查工作要以问题为导向，突出地质调查的应用性，在解决国家面临资源、环境和灾害等问题中实现我国地调业务的持续发展。

(3)地质调查机构研究体系应保持较高学科持续度，突出重点学科研究。加、英地质调查局在本国地质行业研究领域肩负着整个地质科学发展的重担，这两个地质调查机构保持了对整个研究体系的学科持续发展，建立了系统的多学科领域的研究框架，保障了在重点学科研究实现重大突破的研究实力。当前，我国地调机构正全面推进完整的研究体系机制的建设，提高学科研究创新能力，构建重点学科研究成果共享机制，建立与符合我国地质调查情景相适应的持续的学科研究体系。

(4)地质调查机构业务发展应积极深化国际合作交流，开拓创新发展新模式。在未来业务发展需求推动下，加、英地质调查局的研究和业务工作合作网络需要加强拓宽视野，紧随国际趋势，构建更强大的国际合作平台。我国应积极学习国外地调机构在创新领域的布局及规划，积极探索，深入了解中国的地调业务氛围及局势，寻找共同关注的领域，争取合作机会。同时，推进与国外地调机构建立多领域、多形式、多渠道的深度交流融合的创新发展新模式，并通过专业的专业技术创新平台获得更好更有效的资源分享及技术迁移，以实现地质调查领域研究的重大突破。