基于文献计量的地理围栏研究脉络与热点分析

玉山江·艾孜木 王鑫 徐畅玥 曹新辰 刁雅静

摘  要：为系统分析地理围栏研究内容的内在关联及特性，全面系统地分析地理围栏技术研究的变化与发展趋势，文章采用文献计量方法对“Web of Science核心合集”中2011—2021年相关文献进行梳理，系统回顾地理围栏研究的基本特性和研究热点。研究结果显示地理围栏研究分布在三个方面和五大主题，通过SATI软件呈现知识图谱揭示主题研究动态并构建了地理围栏研究的主线框架。对了解地理围栏发展脉络及探究其与企业实践相结合的路径具有一定的理论与实践意义。

关键词：地理围栏;文献特征;科学计量

中图分类号：TP391       文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）24-0108-06

Abstract： In order to systematically analyze the internal correlation and characteristics of geofencing research content， comprehensively and systematically analyze the changes and development trend of geofencing technology research， this paper uses the bibliometric method to sort out the relevant literatures in the “core collection of Web of Science” from 2011 to 2021， and systematically reviews the basic characteristics and research hotspots of geofencing research. The results show that the geofencing research includes three aspects and five themes. The knowledge graph is presented by SATI software to reveal the theme research trends and construct the main framework of geofencing research. It has a certain theoretical and practical significance to understand the development context of geofencing and explore the path of its combination with enterprise practice.

Keywords： geofencing; literature characteristic; scientometrics

0  引  言

随着位置服务技术（Location Based Services， LBS）的发展，移动地理围栏技术作为LBS的衍生研究方向也备受关注[1]，越来越多的研究人员对地理围栏技术的应用展开研究，研究成果覆盖各行各业。在零售行业和电子支付领域，通过Beacon向用户推送优惠信息[2]，收集顾客在店内的消费数据，计算并推送此次消费的金额以及优惠方案，可以自动发起一次支付（常用于景点购票和大型商场）。在交通运输领域，机场、火车站、地铁换乘站等公共交通场所可以在围栏区域所覆盖的围栏区域所覆盖的范围内针对乘客的信息进行专属推送[3]。在智能家居行业，地理围栏技术具有强大的近场感知能力，可以识别近场的用户并进行智能开锁。在智能监控领域，幼稚园和养老中心同样能够通过地理围栏技术设置对于儿童和老人的安全区域和危险范围[4，5]，保障儿童和老人的行为安全。可见地理围栏技术有着相当广泛的应用前景。然而相对于地理围栏实践，学术研究相对滞后，人们对地理围栏的了解也是相对分散和有限的，仍存在以下不足：（1）多数研究内容相对分散，并未从地理围栏所有领域对其进行系统的研究;（2）多是截取某一特定时间段或特定主题进行分析，并未从文献分析视角全面、系统地分析研究的变化与趋势。因此，了解地理围栏发展脉络以及探究其与企业实践相结合的路径的理论与实践意义需要用科学计量学方法来梳理地理围栏的发展，构建比较全面的综合性框架。

1  研究方法和数据收集

1.1  研究方法

科学计量方法是运用数学方法对科学活动的各个方面和总体状态进行定量分析，从而揭示科学活动在科学研究中的发展规律的交叉研究项目[6]。通过作者、机构和国家之间的合作分析和关键词分析，绘制知识图谱，分析图谱网络中的聚类效应，对移动地理围栏研究领域的热点话题和知识库进行多维展示和定量测量，以帮助研究者快速了解该领域的基本发展概况和前沿趋势。基于此，本研究采用科学计量方法分析地理围栏的研究脉络、热点演化及发展趋势。

1.2  数据收集

在数据获取过程中，本研究选取“Web of Science核心合集”，以“地理围栏”为搜索词，搜索时间为2021年6月15日。具体搜索式为：选择数据库=Web of Science核心合集;关键词=“地理围栏”;检索条件：（主题=‘地理围栏 or 题名=‘地理围栏 or 篇名=‘地理围栏）;时间跨度=自2011年至2021年。以上述关键词进行搜索，得到240篇文献，去重后得到229篇文献，发文量变化趋势如图1所示。由图1可知，2011—2014年的四年间相关研究数量相對平稳，且发文数量较少。2015—2016年的相关研究增速明显，发文量迅速增长。2016—2021年相关研究增速趋于平稳，发文量一直处于较高位置。这一现象表明，近几年研究者对地理围栏领域的关注已经趋于稳定，有必要系统总结以往的研究热点，结合相关领域发展趋势挖掘新热点，为进一步研究提供思路和指导。

2  地理围栏研究的文献特征分析

2.1  高频作者分布

为了更好地探究学者们在地理围栏领域的研究规律，研究高频作者频次时间序列。由表1可见：

（1）发文排名前十位分别是梁晓龙（5）、付其喜（4）、张佳强（4）、把翠芳（3）、ChirsTribbey（2）、Roger Zimmermann（2）、Suhua Tang（2）、YiYu（2）、向华（2）、孙亮（2）。其中发文量前三的作者梁晓龙、付其喜、张佳强都属于空军工程大学且这几位作者的文章都发表于近三年，由此可以看出近几年地理围栏技术得到空军相关领域研究人员的关注且在空军领域发展迅速。

（2）根据统计发现越来越多研究者开始尝试地理围栏领域的相关研究，但是从作者频次时间序列和作者频率序列中可以看出前十位的这些作者都是在某一段时间集中发表文献，有的只在某一年内发表了地理围栏相关的文章，这可以看出地理围栏领域的忠实研究者很少或者研究者们在往更深层次研究上遭遇了瓶颈。

（3）发文量排名最高的前三位作者梁晓龙、付其喜、张佳强，但是这些作者中发文量最高的也只有5篇文献，这在一定程度上说明地理围栏的研究成果分布相对分散，没有形成较为忠实的研究者群体。就研究内容而言，当前的研究跨学科的趋势比较明显，逐渐发展成计算机科学、地理科学、交通运输、媒体传播和市场营销等学科交叉融合的新兴领域。

2.2  文献来源及机构分布

通过分析文献来源和发文机构的分布能够得出该研究的空间分布特点，有助于研究人员快速掌握该领域的研究前景和研究群体。用SATI绘制的时间序列机构频次图和文献来源频次图得出高频机构统计表和高频文献来源统计表，如表2、图2与表3所示。

由表2可见：

（1）样本文献所涉及的机构大部分分布在美国等欧美以及中国、新加坡、印度等亚洲地区，其中，排名前三位是复旦大学、University of Massachusetts Amherst和空军工程大学，说明这三所大学在地理围栏领域取得了相对丰硕的研究成果。

（2）国家或地区的中心度和发文数量共同反映了其在该领域的重要性，也就是说当某个国家或地区中心度和发文数量都相对高时，那么该国家或地区在该领域的地位和贡献也较大。随着地理围栏技术和互联网的发展，最近十年中国的学者在地理围栏研究领域发表了22篇文章，发表频次前十位机构中有五所来自中国，说明中国研究人员在地理围栏领域有相对较多的研究成果和比较强的国际影响力。

我们可以看出，虽然不同领域对于地理围栏的研究深度不同，但是各大研究领域的研究中2012年开始都陆续出现有关该技术的研究，说明领域之间已经开始尝试融合该技术以互相促进。从表2中各大研究机构的研究情况来看，其中最突出的就是空军工程大学空管领航学院和复旦大学，由其可以进一步发现地理围栏的研究大都是以国家重点项目为出发点，应用领域也大都是军事及其相关领域。就研究内容而言，地理围栏正处于一个亟待发展的状态，地理围栏相关领域的研究未来也将是国家持续关注的重点。就研究内容来说，当前地理围栏研究跨学科研究趋势相对明显，大部分都会发展成市场营销与人工智能、城市管理等学科交叉融合的新兴领域。

2.3  高频关键词的词频统计

為了更好地获取关于地理围栏研究热点信息，研究过程以高频关键词为基准进行统计。将频次排在前十位的关键词看作高频关键词，由表4可见：

（1）高频关键词分别为地理围栏（45）、无人机（12）、android（9）、LBS（7）、室内定位（6）、位置服务（5）、物联网（5）、摇一摇（4）、GIS（3）、GPS（3）。其中“地理围栏”本身作为标识地理围栏领域的名词出现频次最频繁，其次是“无人机”这类地理围栏技术应用最受关注的行业，而“android”“LBS”“GIS”和“GPS”这类与地理围栏发展应用领域相关技术的名词出现频率也相对较高。“室内定位”“位置服务”“物联网”“摇一摇”等是地理围栏技术应用的常规领域。

（2）通过上述高频关键词的分析，一定程度上能够体现地理围栏技术应用领域的研究重点，但只是对高频关键词进行词频统计的论述没有太大的说服力，所以需要对高频关键词从共现矩阵方面做进一步探析。

通过SATI生成50×50的共现矩阵，在其相异矩阵中，各高频关键词与地理围栏的距离数值由小到大的顺序依次为无人机（0.953 7）、摇一摇（0.977 8）、位置服务（0.982 2）、室内定位（0.985 2）、GIS（0.992 6）、物联网（0.995 6）、LBS（0.996 8）、Android（0.997 5），如表5所示。由此可见，研究人员更多地从“无人机”“摇一摇”“位置服务”“物联网”“室内定位”等方面讨论地理围栏应用。

3  地理围栏研究热点与趋势

3.1  研究热点

研究热点是指一段时间以来引起社会各界关注的有内在关联且相关文献数量较多的科学问题。本研究根据关键词知识图谱（图4）和共现矩阵（表5）得出的数据来看，地理围栏的研究集中在技术领域（地理围栏相关技术）、城市管理领域（市政桥梁、越界探测、无人机、室内定位等）、生活消费领域（移动支付、星巴克定位服务和二维码等）三个方面，所以它在现在以及未来很长一段时间将给这几个领域带来巨大的发展动力。

3.2  研究趋势

本研究通过精读有关频次靠前关键词的文献，整理并分析文献所研究的应用领域、应用形式、技术说明以及发展前景，把上述三个集中的研究领域细分为交通运输、智能监控、室内导航、精准营销、智慧旅游五个应用领域，并由此形成地理围栏研究领域的主线架构：

（1）交通运输。交通运输方面的研究热点主要集中在河上运输、物流运输、车辆调度以及轨迹监控等方面。例如物流轨迹异常监控，通过对轨迹数据进行有效的预处理，准确识别物流过程中的长时间停留点，检测出轨迹数据集中的异常轨迹，根据长时间停留点与异常轨迹自动生成地理围栏并提供实时性的地理围栏预警[7]。通过这项技术可以全程追踪物流停经信息，降低物流运输过程中货物失窃的概率。

（2）智能监控。智能监控依赖数据库对安全范围的预设，着重跟踪三维地理位置数据，依赖实时数据对比进行监控，若与数据库中的预设不符，则触发警报，以期达到监控的目的[8]，其智能程度着重体现于数据库中的多重安全标准。这项技术通过对位置信息和环境信息的监控，无须网络连接，便可以实现主动监控预警功能。通过在无人机地面站系统中，引入地理围栏并定义围栏事件，在地理信息系统平台的支持下，首先在地面站电子地图中划分禁飞区域，然后由无人机机载GPS定位模块定时向地面站传送无人机位置信息。地理围栏的应用能让该系统更容易实现，还可以实现禁飞区域在空间中的精确划分，使无人机准确避让[9]。

（3）室内导航。室内定位技术首先要实现室内地图的加载和展现，而通过引入地理围栏技术，可以将室内的各个区域进行切分形成网状的地理围栏关联体。地理事件是通过感知围栏中物体的位置变化而产生的。然后把地理事件通知具体的应用处理程序，将进行处理后的数据结果反馈给用户[10]。引入地理事件的概念，描述物体在电子地图上移动时与地理围栏之间拓扑关系的变化，从而达到室内定位的目的。当对象进入地理围栏内，触发“进入事件”;当对象从地理围栏移出，触发“离开事件”;当对象消失，触发“消失事件”。一个地理事件被触发后，即创建一个事件信标，在计算机系统中进行存储，展现，处理和转发等。

（4）精准营销。地理围栏可以是一种基于位置的营销策略，它使用全球定位系统、射频识别、Wi-Fi和蜂窝数据来定义地理目标市场。顾名思义，它在企业场所或城市周围设置虚拟围栏，这些设施或城市由设备发出的信号激活。地理围栏可以实现帮助商家发现它的潜在客户是否在附近。当顾客进入或离开一个被虚拟围栏限制的空间时，它们会触发响应[2]。这些回复可以通过应用内提醒、短信、优惠券甚至电子邮件的形式发送给目标客户群。

（5）智慧旅游。在此应用领域中地理围栏是一个多边形区域，以某个位置（如景点） 作为兴趣点并且可以动态创建，当移动设备用户进入设定的地理围栏区域时，系统将会以短信、邮件等形式向用户发送通知，以便用户可以及时获取相关信息，从而将被动的移动定位服务转化为主动式服务[11，12]。

基于上述分析可以发现，由三大领域五个方向构成的地理围栏研究领域相辅相成、相互促进的，地理围栏的研究始终离不开技术活动的应用和发展。随着不同时期新兴技术的出现，地理围栏技术可以匹配的场景不断扩大，这种动态调整和主动适应的过程，使地理围栏研究的各个方向产生更好地协调效果，从而形成了地理围栏研究领域的主线框架，如图5所示。

4  结  论

本研究以229篇与地理围栏研究相关的文献为基础，运用文献计量学方法进行特征分析和聚类分析，系统回顾了十多年来地理围栏领域的研究成果。从研究内容上将该领域的发展主题分为五大类，厘清了地理围栏研究发展的文献特点和研究热点领域。在此基础上总结了地理围栏研究的主线，提炼出地理围栏研究的整合性框架。随着技术的发展和多学科的深度融合，移动地理围栏技术的研究得到了更为广泛的关注。應从理论与实践两方面继续深入研究地理围栏技术并充分发掘应用潜力。由于对实时更新的研究和成果未能及时捕捉，本研究存在局限性，后续研究还需进一步探讨和完善。

参考文献：

[1] 王博，叶岩明，李正先，等.基于LBS的电子导游系统设计与实现 [J].电脑编程技巧与维护，2015（11）：21-22+43.

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[3] 成凯.基于移动终端传感器的室内地理围栏的研究 [D].武汉：华中师范大学，2017.

[4] 张华伟，史久琛，李啸宇，等.基于Android的儿童运动分析及监控系统设计 [J].现代计算机（专业版），2017（34）：57-61.

[5] 黄俊.基于Android系统的远程监控与控制系统的设计与实现 [D].宁波：宁波大学，2014.

[6] REPISO R，AHEDO J，MONTERO J.The presence of the encyclicals in Web of Science： a bibliometric approach [J].Scientometrics，115（1）：487-500.

[7] 佘健夫.物流监控系统关键技术研究与实现 [D].武汉：华中科技大学，2018.

[8] 侯岳奇，陶浩，龚俊斌，等.多约束条件下无人艇和无人机集群协同航迹规划 [J].中国舰船研究，2021，16（1）：74-82.

[9] 付其喜，梁晓龙，张佳强，等.无人机低空交通管理系统综述 [J].飞行力学，2019，37（2）：1-6.

[10] 向华.室内定位技术平台研发与实践 [J].信息系统工程，2016（4）：72-73.

[11] 刘钊，谢美慧，高培超，等.主动式位置服务下的旅游应用新模式 [J].测绘通报，2016（2）：55-58+63.

[12] 李嘉鑫.基于Android系统的智慧旅游系统研究 [J].科技视界，2016（16）：130-131.

作者简介：玉山江·艾孜木（1999—），男，维吾尔族，新疆巴州人，本科在读，研究方向：管理信息系统。通讯作者：刁雅静（1979—），汉族，山西太原人，博士，副教授，研究方向：管理信息系统、电子商务。