通用航空发展研究的热点与演进——基于知识图谱的可视化研究

杨凤田，李作学，马婧婧，黄 涛

(1.辽宁通用航空研究院，辽宁 沈阳 110136；2.沈阳航空航天大学 经济与管理学院，辽宁 沈阳 110136)

一、引言

通用航空(General Aviation)是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动。近十年来，中国通用航空产业发展迅速，综合实力不断增强。当前，通用航空产业已经提升为国家发展战略，而且随着低空空域的逐步开放，通用航空产业被誉为“下一个汽车产业”，将成为中国发展前景最好的战略性新兴产业之一[1]。根据国际经验，人均收入突破4 000美元，是私人飞机和公务飞行需求进入快速发展的临界点[2]。2016年5月，中国国务院办公厅印发《关于促进通用航空业发展的指导意见》，对进一步促进通用航空业发展作出部署，到2020年，建成500个以上通用机场，基本实现地级以上城市拥有通用机场或兼顾通用航空服务的运输机场，覆盖农产品主产区、主要林区、50%以上的5A级旅游景区。通用航空器达到5 000架以上，年飞行量200万小时以上，培育一批具有市场竞争力的通用航空企业。通用航空器研发制造水平和自主化率有较大提升，国产通用航空器在通用航空机队中的比例明显提高。通用航空产业经济规模超过1万亿元，初步形成安全、有序、协调的发展格局[3]。

与国外发达国家横向比较，中国通用航空产业发展仍与其存在巨大差距。在迅速涌动的“通航冲动”之下，中国通用航空软硬件设施配套薄弱、产品研发起步晚、服务体系缺乏等现实障碍，也使得单纯主攻制造业发展无法缓解产业发展面临的考验与挑战[4]。近十年来，国内外学者对通用航空开展了大量的理论研究和实践探索，取得了丰厚的研究成果，其中许多研究为进一步分析通用航空提供了重要的参考与指导。因此，在通用航空发展的热潮下，通用航空领域发展问题需要进行系统梳理和归纳。目前，中国国内已有学者从定性的角度对通用航空进行过综述研究，但却很少利用定量角度对通用航空的发展全貌进行描述。利用知识图谱可视化方法，为从定量角度研究归纳提供了可能。科学知识图谱，是显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图形[5]。因此，文章利用可视化的知识图谱软件CiteSpace[6-7]，对国内外通用航空领域研究成果进行整理和研究，对该领域近十年来发展的研究热点及其演化趋势进行可视化分析，为中国通用航空理论和实践的未来发展提供借鉴和参考。

二、数据来源

文章所采用的文献数据资料来源于Web of Science核心合集数据库和中国知网(CNKI)数据库存。英文数据以“主题=General Aviation”为条件进行检索，时间跨度设定为1975—2017年，选用“全记录与引用的参考文献”方式下载并保存，并对检索数据进行精炼去重，剩余论文、会议论文和综述等有效数据共计983条。中文数据以“主题=通用航空”为条件进行数据检索，由于国内通用航空发展起步晚，所以时间跨度设定为2007—2017年，对检索数据进行精炼去重，剩余论文、会议论文和综述有等效数据共计2 201条。

三、通用航空研究时空分布情况

(一)时间分布特征

利用文献计量学方法对通用航空文献进行统计，发现中国国内外对该领域的研究文献逐年增长。从国外文献统计看，2000年，文献年发表量不足20篇，2009年增长至近50篇，而至2015年则达到55篇。从国内文献统计来看，2007—2017年，CNKI收录的中国通用航空研究文献的数量一直在平稳快速上升。2007年仅有40篇，2011年达到136篇，2014年增加至232篇，2017年更是达到最高值291篇，如图1所示。通过国内外时间分布来看，通用航空的研究热度在持续走高，越来越多的学者特别是国内有大量学者投入到了该领域的研究中，可以预测，未来几年内通用航空的相关研究依旧会呈现增长趋势。

(二)空间分布特征

1.作者合作分析

利用作者合作网络可以进行分析通用航空领域的具有影响力的学者分布情况。利用CiteSpace知识图谱计量软件绘制了国内外通用航空研究文献的来源作者图谱。作者发文数量较多，则图谱中的节点较大；作者间的合作通过作者连线的粗细展现出来，连线较粗的表示合作比较紧密。图2和图3分别是国外和国内通用航空研究文献来源作者图谱，直观展示了作者发文数量和作者之间的合作关系。通过图2可以发现，发文量前四的作者依次是Baker SP、Li GH、BOOZE CF、Tomczyk A，作者合作关系整体上比较松散，形成了以Baker SP、Koffi B、Borello F等为中心的研究圈。Baker SP为约翰霍普金斯大学健康与政策管理系学者，关注过违禁药物与通用航空事故影响研究[8]。通过图3可以发现，中国国内发文量前五的作者依次是王霞、高启明、顾明、丁发军、周长春，国内作者合作关系整体上也是比较松散，独立研究较多，形成了以王霞、周长春、党亚茹等为中心的研究圈。王霞是中国民航大学通用航空学院学者，做了中国通用航空统计指标体系[9]以及通用航空与人才发展战略研究[10]。

2.国家(地区)和研究机构分析

对文献来源的国家(地区)和研究机构进行分析，可以了解本领域研究国家(地区)和研究机构的合作关系和研究热度。通过对国际研究文献的计量分析，发表文献数量排在前列的国家有美国(403篇)、英国(71篇)、德国(51篇)、意大利(34篇)、新西兰(31篇)、中国(30篇)等。图4和图5分别是国际和国内通用航空研究文献研究机构的知识图谱。从图4可以看出，国际通用航空领域研究较为活跃的研究机构有：NASA、Johns Hopkins Univ.、FAA、Rzeszow Univ.Technol、USAF、Univ.Illinois、Univ.Oslo等。从图5可以看出，国内通用航空领域研究较为活跃的研究机构有：中国民航飞行学院、中国民航大学、中国民航管理干部学院、广州民航职业技术学院、南京航空航天大学、中国民航工程咨询公司、沈阳航空航天大学等，这些代表机构是中国民用航空研究重要文献来源的核心机构，同时，基于其研究成果显示出中国通用航空的主要研究方向和领域。从国内外研究图谱来看，各个研究机构的连线分散，也间接说明该领域的研究可能受到行业特殊性或者其他因素的影响，紧密的学术合作研究还未形成。

四、通用航空研究主题热点与演进分析

(一)研究主题热点分析

在CiteSpace信息可视化软件中，将年份间隔区间(Slice)设置为两年(国际设为五年)，并设置选择标准(Selection Criteria)中TOPN的值为20，并在裁剪选项(Pruning)中设置Pathfinder、Pruning sliced networks、Pruning the merged network，对国际和国内的数据文献进行关键词(Keyword)分析，从而探测出通用航空领域研究的主题热点，绘制的国际和国内的通用航空研究主题热点图谱，如图6和图7所示。

在图6关键字共现知识图谱中，共产生88个节点(节点个数代表关键词数量，节点大小代表关键词出现的频次)、114条连线(连线代表关键词间的共现关系，连线粗细代表关键词之间的共线频次)。频次超过20以上的关键词排序为“aviation(航空)” “aircraft(航空器)”“performance(表演)”“risk(风险)”“accident(事故)”“safety(安全)”“pilot(飞行员)”“mortality(死亡率)”。在图7国内通用航空主题热点的知识图谱中，经过剪裁，共包含研究网络关键节点96个，体现关键词共线关系(连线)132条。在研究主题热点中的关键词按频率(频率大于30)中，“低空空域”“公务机”“航空产业”成为中国通用航空近十年研究的三大热点词。通过知识图谱可以直观发现，“低空空域”圆圈最大，频次高达280，说明目前研究者对低空领域的关注。其次为“空域管理”“通用飞机”“公务飞行”“航空飞行”“机队规模”“机场建设”“空域资源”“中国民航局”等热点词。通过比较可以发现，国际该领域研究注重通用航空中航空器的风险研究，注重飞行员本身的安全研究。而中国目前通用航空领域研究关注点在低空空域[11]、公务飞行[12]、机场建设[13]、航空产业发展模式[14]等研究中，行业发展正在起步阶段，且呈现多元快速发展态势。

(二)研究主题热点聚类时区演进图谱分析

为了直观展现通用航空领域研究主题的动态演进过程，文章绘制了研究主题演进知识图谱。在 CiteSpace 可视化软件中，选择“时区视角”(Time Zone)，以每五年和两年作为一个时区分别进行国际和国内可视化分析，生成通用航空研究主题热点聚类时区演进图谱，如图8和图9所示，可以更加直观地了解通用航空主题热点的演进过程。

如图8所示，通用航空在1975—1990年间的主题热点聚类图谱较少。1990年节点分布开始出现，研究热点为死亡率等航空安全问题；1995年节点分布开始密集，研究热点为飞行员、事故、航空器、模拟、操作间等，尤其是飞行员节点很大，关注者较多；至2000年，通航影响、培训、优化成为新的研究热点；2005年围绕决策、安全飞行、模型和失误率研究主题展开；2010年以后国际通航领域研究注重安全、系统、管理和运输等主题开展研究。虽然该段时间目前没有较大的节点，但是发表文献数量和研究学者人数不断提高，小节点代表的该领域的研究主题和方向可能会发散，研究主题具有较多的拓展研究，同时研究主题热点更加偏向安全性和智能性。

图9则显示了国内通用航空领域时间分布研究主题演化过程。2007—2008年研究热点集中在“低空空域”“空域管理”“公务飞行”等，其中“低空空域”以突出的频次(280)位居第一。值得一提的是，2008年由于汶川地震的原因，通用航空应用于救援，因此“应急救援” “汶川地震”成为当年排名靠前的热点词。2009—2010年随着通用航空的发展，通用航空突出强调了“公务机”“航空产业”“航空飞行”“空域资源”“航空服务”。可见，中国对于通用航空的认识逐步向该领域对经济、产业的影响，也强调了航空服务的概念。2010年该领域研究出现了“私人飞机”，标志着中国对私人飞机发展的关注。2011—2012年着重强调了“通用飞机”，以63的频次远远超过第二“民航发展”(频次为8)，说明中国开始对航空的多种用途有了进一步的理解。2013—2014年通用航空研究的热点主要聚焦于“航空航天”“新型产业”“航空俱乐部”“地面服务”“机务维修”。从“新型产业”可以看出中国积极关注通用航空新型产业的积极作用。“航空俱乐部”体现了中国对通用航空服务领域的进一步拓展。“地面服务”和“机务维修”是对航空服务的细化，对航空服务研究的常规化。2015—2016年的热点开始关注“通用航空产业”“临空经济”“航空发动机”“低空开放”“航空护林”“通用机场”“航空运输”等。关注热点一方面在通用航空在产业上的具体应用，如通用航空产业、临空经济、航空护林、航空运输；另一方面关注通用航空本身发展的因素，如低空开放、发动机、通用机场；到了2017年研究热点就多达39个，说明通用航空在中国的应用范围愈加广泛、研究更加细化。其中，关注热点主要有“智能制造”“飞机制造”“国产大飞机”等对通航中飞机制造业方面，还有“交通一体化”“全产业链”“医疗急救”“商务机”等对通用航空应用领域的进一步研究。

(三)研究主题关键词激增节点分析

在CiteSpace可视化软件中，可以对关键词引用/频次激增节点(Citation/Frequency Burst History)进行分析，可以更加清楚地了解通用航空研究的发展趋势以及热点出现的时间和持续的长短的研究。文章以每一年作为一个时区进行可视化分析，生成“中国通用航空研究主题关键词激增节点图谱”，如图10所示。

由图10可以看出，2007年突发性热点有“支线航空”“飞行小时”“地区管理局”“飞行活动”“空管系统”“公务飞行”“地面交通”“运输总周转量”“空管局”“适航”“旅客运输量”等，其中“支线航空”“飞行小时”“飞行活动”为持续时间最久，为六年，“公务飞行”为三年，其余为两年。相较于2007年，2008年的突发性热点较少，仅有“机队规模”“应急救援”，持续时间为三年，这与2008年汶川地震的发生有关。2009年突发性关键词有5个，“空域资源”为六年，持续范围最长。其次是“航空服务”，为五年。再次为“民用航空局”为四年。“空域管理”“国家航空”时间最短，均为两年。2010年只有“私人飞机”成为热点，持续时间为三年。2011年突发性热点较多(7个)，都持续为两年，分别是“航空制造业”“民用机场”“空管部门”“安全管理体系”“产业链”“定期航班”“机队”。“公务机”“航空俱乐部”“地面服务”“航空企业”“机务维修”“机场管理”“民航管理”这7个热点词是2013年产生，持续时间均为两年。2015年突发性热点词均持续至今，由于中国通用航空领域的研究更加广泛，因此研究的热点也变多(9个)，分别为“临空经济”“通用航空产业”“低空开放”“发展战略”“航空发动机”“通用机场”“航空运输”“军民融合”“民航运输”。通过研究关键词激增节点演进可以看出，该领域的研究既涉及到通用航空产业发展的宏观问题，也涉及该领域微观的飞行活动问题，目前呈现出由通用航空作业飞行的单一性到产业链整体发展的多元性特点，“空域管理”和“低空开放”一直是关注的热点问题。

五、研究结论

文章应用CiteSpace信息可视化软件，从国内外两个角度，以时空分布状况、研究热点与演进分析为重点，对国内外通用航空研究进行文献整理、信息挖掘和可视化分析，梳理了近十年来间该领域研究的前沿与热点的演进发展印记，为中国通用航空研究前沿和方向提供经验借鉴，形成主要结论如下：

一是研究发展关注度越来越高。从研究态势来看，国内外通用航空研究的热度在持续走高。国际上通用航空研究以美国、英国、德国等为代表的发达国家为主，其中美国的发文数量和研究机构的影响力占据领先地位，英国和德国居其次，意大利、新西兰和中国居第三位，中国的研究呈现追赶态势。从合作网络上看，国内外的作者合作网络相对分散，合作的团体规模不是很大，基本上是小团队为主，但相对稳定。从合作区域上来看，国际合作研究也是相对分散，合作规模跨度不大；国内合作研究主要集中在中国民航飞行学院、中国民航大学等高校，跨国通用航空合作研究有可能成为未来研究的一种趋势。

二是研究热点领域呈现出重点协调发展特点。从研究关键词来看，国际上注重关注通用航空中航空器的安全与风险控制、飞行员的安全研究；而中国在通用航空领域研究起步较晚，但是呈现快速发展态势。目前研究主要在以下八个方面重点协调发展：①空域资源与空管体制改革方面[15]；②通用飞机与飞行类别的潜在市场开发方面[14]；③航空发展规划与机场建设方面[16]；④通用航空相关人员培训方面[17]；⑤航空救援与保障方面[18]；⑥公务机飞行方面[12]；⑦民航局管理方面[19]；⑧航空制造业与通航发展方面[14]。研究进一步发现，中国国通用航空发展要根据通用航空的多样性、分散性和基础性三个大的特点和依附性、自用性和高端性三个小的特点[20]，实现持续快速健康发展。

三是研究热点演进呈现多元快速发展，大致分为五个阶段：2007—2008年，以关注通用航空飞行活动、飞行管理和应急救援任务为主导。随着通用航空的发展，航空服务受到关注，但是空域管理和空域资源不足问题成为发展的最大瓶颈。2009—2010年，通用航空研究主要转向了对低空空域管理的探讨，空域资源研究作为热点持续关注了五年。通用航空离不开航空制造产业链，2011—2012年，通用航空以航空制造业、产业链为关注点，继续探讨空管管理、安全管理体系、民用机场、定期航班等问题。2013—2014年，围绕公务机、航空俱乐部、地面服务、航空企业、机务维修和机场管理等通用航空服务展开具体讨论。2015 年以后，随着国家出台通用航空发展的优惠政策，关注点变得多元，临空经济、通用航空产业发展与战略、航空发动机、通用机场、航空运输开始受到关注。然而由于空管体制改革缓慢，目前低空开放问题仍然是通用航空领域探讨的焦点问题，也是未来发展的关键点。