1992-2019年我国水环境质量评价研究热点可视化分析

王佳楠,程港桠,刘馨锘,程启先,张欣怡

（1.山东师范大学地理与环境学院,山东济南250000;2.信阳师范学院地理科学学院,河南信阳464000;3.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏南京210044;4.山西大学环境与资源学院,山西太原030006）

引言

水环境是自然界中水的形成、分布和转化所处的空间环境[1]，水环境质量与整体环境质量息息相关。基于此，国内众多学者展开了水环境质量评价文献综述的有关研究：夏星辉[2]等指出全球气候变化对水环境质量有着深刻影响；刘宇麟[3]对水环境质量评价方法进行总结和归纳；石代军[4]认为水环境质量与气候变化关系值得深入探讨；陈平[5]等就日本的水环境质量监测管理模式进行系统性阐述。上述学者就水环境质量评价的研究进展进行讨论，对本研究领域内主要的观点与焦点，以及新兴的动态与趋势进行总体把握，但对于我国总体水环境质量评价研究领域的热点与主题等内容缺乏深入探讨。

基于文献计量的知识图谱可视化分析为综述类研究带来了全新的技术手段：毛文山[6]对我国水生态环境的知识图谱进行研究，表明文献计量与可视化分析是水环境及其相关研究领域内综述研究的可靠工具；唐果媛[7]、王耕[8]和李兆耀[9]等学者先后明确了Bicomb、SA⁃TI与SPSS、Pajek、Ucinet等软件相结合的技术路径，并为综述研究的热点与主题进行进一步讨论与拓展。综合上述学者的观点，本研究拟运用Bicomb、SPSS与Ucinet软件，结合CNKI中核心文献数据库进行我国水环境质量评价的研究热点可视化分析，以期为我国相关领域研究提供一定的思路与参考。

1 数据与方法

1.1 数据来源

中国知网(CNKI,China National Knowledge Infrastructure)是世界上最大的中文学术数据库。本研究选择CNKI中的中文核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD,Chinese Science Ci⁃tation Database)、中文社会科学引文索引(CSS⁃CI,Chinese Social Sciences Citation Index)以及工程索引(EI,The Engineering Index)中的中文文献为数据库：“以主题=*水环境质量评价*”为检索条目，以“时间=*1992-2019年*”为检索时段，得到442篇相关文献并导出其Note-First引文格式，作为本次研究的数据来源。

1.2 方法流程

①运用Bicomb 2.0进行数据来源的梳理，统计年度、作者、机构以及关键词的频次；②采用Price公式对机构、关键词等内容进行筛选，公式为:Mp=0.749×√Npmax[10]，其中Mp为筛选阈值，Npmax为待筛选内容的最大频次，导出筛选结果的excel格式文件并绘制统计分析图或梳理统计分析表(如：图1~3、表1~2)；③生成词频≥4的关键词共现矩阵并导出为txt格式文件，将共现矩阵txt文件保存为Excel文件导入Ucinet 6.6，经由其转码为##h格式文件并生成共现分析图(如图4)；④生成词频≥6的关键词词篇矩阵并导出为txt格式文件，将转码(UTF-8)后的词篇矩阵txt文件导入SPSS 23.0，经由其系统聚类分析模块生成“组内联接-皮尔逊相关性”的谱系分析图(如图5)。

2 年度与期刊分析

2.1 年度分析

年度是学术研究的主轴，发文年度情况是指该专业领域内不同年份所发表的文献数量变化情况，进行文献年度分析能够对不同年度发表文献的大体趋势进行总体把握；一般来说，从事该专业领域研究的学者和机构数量越多，其发表的文献数量就越多，反之则较少。依据不同年份的文献数量变化情况绘制发文年度分析图(见图1)，我国“水环境质量评价”专业领域的核心文献数量变化主要有“缓慢增长-迅速增长-快速波动”的3个阶段：①“缓慢增长”阶段：1992-2000年，该阶段内发文数量在2~11篇之间，表明水环境质量评价的相关研究缓慢增多，海洋水、地表水(湖泊水)及地下水的质量综合评价等水环境方面的研究工作逐渐开展；②“迅速增长”阶段：2001-2009年，该阶段内发文数量在9~36篇之间，表明水环境质量评价的相关研究迅速增多，尤其侧重于水质状况与检测、水质类别与级别等水环境方面的研究工作；③“快速波动”阶段：2010-2019年，该阶段内发文数量在15~28篇之间，表明水环境质量评价的相关研究呈现出“常态化”趋势，研究工作的重点也从对象和内容逐渐转变为方法创新：区间数、熵权法、灰色聚类法、单因子评价法以及模糊综合评价法等相继成为高频词，即：从定量分析方法的层面，就水环境方面的研究工作开展了大量丰富与拓展的尝试。

图1 年度分析图

2.2 期刊分析

期刊是学术研究的载体，载文期刊情况是指该专业领域内不同期刊所发表的文献数量差异情况，进行文献期刊分析能够对不同期刊刊载文献的大致情况进行总体把握。一般来说，与该专业领域越相近的期刊、或该专业领域越“热”，其刊载的文献数量就越多，反之则较少。依据Price公式(Mp≥3.26)和不同期刊的文献数量差异情况梳理刊载期刊分析表(见表1)，我国“水环境质量评价”专业领域的核心文献期刊学科主要有“环境科学与资源利用，水利水电工程，农业科技与资源科学”的3个类型：①“环境科学与资源利用”类：主要期刊有环境工程(19)、环境科学与技术(15)、中国环境监测(15)、水资源保护(11)、海洋环境科学(10)等，此类期刊主要从环境质量评价、水环境与水质评价、海洋环境质量评价等方面进行水环境质量评价的研究；②“水利水电工程”类：人民黄河(18)、人民长江(16)、水文(15)、水电能源科学(7)、水利水电技术(6)等，此类期刊主要以某一具体河段或流域为例，运用水质采样点(站点)或监测断面的面板数据进行区域水环境质量评价的研究；③“农业科技与资源科学”类：主要期刊有安徽农业科学(13)、节水灌溉(11)、干旱区资源与环境(11)、水土保持研究(5)等，此类期刊主要以某一具体水库、湿地或农业用地区为例，结合水质评价的具体方法进行分析与评价，并为农业生产、生态环境保护等工作的开展提供一定的对策方案与决策支持。

表1 期刊分析表

3 作者与机构分析

3.1 作者分析

作者是学术研究的主体，发文作者情况是指该专业领域内不同作者所发表的文献数量差异情况，进行文献作者分析能够对不同作者发表文献的大体趋势进行总体把握：一般来说，该专业领域研究的热点越多(或越强)，从事该专业领域的学者数量就越多，反之则较少。依据Price公式(Mp≥1.67)和不同作者的文献数量差异情况梳理发文作者分析表(见表2，受篇幅限制，仅展示发文量大于3篇的作者)，我国“水环境质量评价”专业领域的作者主要呈现出“整体聚集-局部零散”的2个特点：①“整体聚集”特点：核心作者(发文量≥2)的人数约为109人，占到总体作者数量的9.39%，表明该研究领域核心作者整体上是集聚的，尤其是“周金龙+赵江涛”“王宏鹏+王新华+纪炳纯”“王铁良+张欣”等若干核心作者群初具雏形，但上述作者群的规模较小，仍有待进一步发展；②“局部零散”特点：核心第一作者(发文量≥2)的人数约为17人，占到总体第一作者数量的4.04%，表明该研究领域核心第一作者局部上是零散的，绝大多数(84.40%)核心作者以第一作者身份的发文量不足2篇，仅有汪万芬、王新华和陈继光等少数作者的第一作者身份发文量达到了3篇，且核心第一作者的发文数量约为38篇，只占到总体发文数量的8.60%，上述情况也不利于该专业领域的可持续发展。

表2 作者分析表

3.2 机构分析

机构是学术研究的平台，发文机构情况是指该专业领域内不同机构所发表的文献数量差异情况，进行文献机构分析能够对不同机构发表文献的大体趋势进行总体把握：一般来说，该专业领域研究的热点越多(或越强)，从事该专业领域的机构数量也越多，反之则较少。依据Price公式(Mp≥3.35)和不同机构的文献数量差异情况绘制发文机构分析图(见图2)，我国“水环境质量评价”专业领域的机构主要呈现出“高等院校为主-科研院所为辅”的2个特点：①“高等院校为主”特点：核心机构(发文量≥4)的数量约为31个，其中高等院校约为24个，占到总体机构的77.42%，且核心机构发文数量约为141篇，表明该专业领域内的发文机构呈现以高等院校为主的特点；②“科研院所为辅”特点：核心机构中科研院所的数量较少、比例较小，其中只有中国科学院大学的发文量较多，达到20篇(含：中国科学院研究生院、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院青海盐湖研究所，发文量分别为5、4、4、4、3篇)，其余机构如：中国地质科学院水文地质环境地质研究所、北京市水文地质工程地质大队和中国环境监测总站等科研院所的发文量都较少，分别为7、6和6篇,表明该专业领域内的发文机构呈现以科研院所为辅的特点。

图2 机构分析图

4 关键词强度、共现与谱系分析

4.1 关键词强度分析

关键词是学术研究的主题，关键词强度情况是指该专业领域内不同关键词的强度差异情况，进行关键词强度分析能够对不同关键词的大体趋势进行总体把握：该专业领域内某一关键词出现的频次越多，该关键词的强度也越大，反之则较小。依据Price公式(Mp≥8.10)和不同关键词的频次差异情况绘制关键词强度分析图(见图3)，我国“水环境质量评价”专业领域的关键词主要分为“评价-对象-方法”的3个类型：①“评价”类：指名称中含有“评价”的关键词，主要有水质评价、水环境质量评价、评价、地下水质量评价、综合评价和环境质量/影响评价等，其强度分别为117、54、28、26、25和22/15次；②“对象”类：指与评价的具体对象有关的关键词，主要有水环境质量、水环境、地下水、水质、地表水和富营养化等，其强度分别为70、53、23、12、11和10次；③“方法”类：指与评价的具体方法有关的关键词，主要有模糊综合评价(法)、灰色聚类法、层次分析法和BP神经网络等，其强度分别为15、10、10和9次。

图3 关键词强度分析图

4.2 关键词共现分析

关键词共现分析是利用关键词间共同出现的规律，按照方法流程中构建共现矩阵，并生成共现分析图：一般来说，关键词的联系越紧密，其中心度就越高，反之则较低。本研究中展示词频≥4的60个关键词的共现分析图(见图4)。依据Price公式(Mp≥8.07)和不同关键词的中心度差异情况梳理关键词中心度分析表(见表3)。结合图(表)能够得出：①水质评价、水环境质量和水环境是中心度最高的3个关键词，其中心度分别为116、76和63；②水环境质量评价、地下水质量评价、环境质量评价和环境影响评价等关键词的强度大于中心度，水环境、综合评价、模糊综合评价和地表水等关键词的强度小于中心度，水质评价、质量评价、层次分析法和水环境评价等关键词的强度与中心度较为接近；③关键词的中心度X与强度Y存在函数关系式：Y=0.9647X-1.2119(R2=0.9059)，表明关键词的中心度与强度具有正相关的线性关系。

表3 关键词中心度分析表

图4 关键词共现分析图

4.3 关键词谱系分析

关键词谱系分析是利用关键词间物谱系统的规律，按照方法流程中构建词篇矩阵，并生成谱系分析图：一般来说，关键词的联系越紧密，其谱系情况就越相似，分组也越接近。本研究中展示词频≥6的30个关键词的谱系分析图(见图5)。我国“水环境质量评价”专业领域的关键词主要分为3个基类的6个子类：①“水环境质量+环境影响评价”基类：共有10个关键词，其中水环境质量、评价、综合评价、环境影响评价和水质是主要的关键词，其总排序分别为2、5、7、10和13，该基类有“水环境质量”和“环境影响评价”2个子类；②“地表水+水环境”基类：共有10个关键词，其中水环境、环境质量评价、质量评价、地表水和层次分析法是主要的关键词，其总排序分别为4、9、12、14和17，该基类有“地表水”和“水环境”2个子类；③“水质评价+水环境质量评价”基类：共有10个关键词，其中水质评价、水环境质量评价、地下水质量评价、地下水和模糊综合评价是主要的关键词，其总排序分别为1、3、6、8和11，该基类有“水质评价”和“水环境质量评价”2个子类。

图5 关键词谱系分析图

5 结语

（1）本研究结合CNKI中核心文献数据库与Bicomb、SPSS、Ucinet等文献计量软件，进行了我国水环境质量评价的研究热点可视化分析，发现在我国“水环境质量评价”专业领域的核心文献中：①年度数量变化主要有“缓慢增长-迅速增长-快速波动”的3个阶段；②期刊学科主要有“环境科学与资源利用、水利水电工程、农业科技与资源科学”的3个类型；③发文作者主要呈现出“整体聚集-局部零散”的2个特点；④发文机构主要呈现出“高等院校为主-科研院所为辅”的2个特点；⑤核心关键词主要分为“评价-对象-方法”的3个类型，其共现分析的结果表明中心度与强度具有正相关的线性关系，其谱系分析则主要分为3个基类的6个子类。

（2）水环境质量评价是整体环境质量评价的重要组成部分，进行水环境质量评价的研究热点可视化分析，能够为水生态保护[11]、水环境治理[12]等工作的开展提供一定的意见与建议，并为我国大气环境[13]、土壤环境[14]和光环境[15]等相关领域研究提供一定的思路与参考。本研究主要存在以下不足：一是仅选取了CNKI的中文核心期刊中的以水环境质量评价为主题的442篇文献作为数据来源，未进行中外数据库比较、选取主题略小且数据量较少；二是仅采用了较为基础的文献计量与可视化方法，后续研究有待Citespace[16]、VOSviewer[17]等技术路径的进一步丰富与完善。