基于CiteSpace的健康建筑研究知识图谱分析

王幼松， 姚 瑶， 李弘扬,2

(1. 华南理工大学 a. 土木与交通学院；b. 亚热带建筑科学国家重点实验室，广东 广州 510641；2. 河海大学 商学院，江苏 南京 211100)

2017年，习近平同志在十九大报告中提出“健康中国”战略，中国政府逐渐重视国民生命健康问题。而人的一生超过80%的时间在建筑中渡过，因此建筑环境是影响人类健康的重要因素。随着经济及社会发展，人们也在追求健康的生活方式，健康建筑“以人为本”的属性有利于促进居住者身心健康发展。尤其是当今在新型冠状病毒疫情的蔓延下，居家防疫等策略对建筑的健康性能提出了新的要求。美国最早开始健康建筑领域的研究，但随着中国首部T/ASC 02—2016《健康建筑评价标准》于2017年发布并实施，健康建筑及其相关产业被激活，健康建筑成为中国建筑领域又一新的发展方向[1]。因此，健康建筑的发展是国家进步、产业及社会发展和国民幸福生活追求的重要体现。

知识图谱可以通过共现及突现分析将学科的发展及前沿可视化展示。CiteSpace是研究知识图谱的主流软件，由华人学者陈超美博士开发，目前已运用于许多学科的知识图谱构建中。其能将大量文献进行可视化计量分析，弥补仅通过部分文献进行文献综述的缺点，能更为全面了解某一领域的发展脉络及前沿趋势，同时通过相关算法分析提供更为客观的文献综述依据。但目前未发现以知识图谱为基础对中国健康建筑研究现状的梳理研究。近年来健康建筑研究的发展积累了一定的研究文献，因此以中国知网(CNKI)数据库为例，采用CiteSpace软件对健康建筑研究领域中的发文量、作者、研究机构、载文期刊及关键词等进行文献计量分析及知识图谱构建，深度分析中国健康建筑的研究现状以及前沿发展趋势，可为健康建筑的进一步研究提供借鉴与参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

选取CNKI数据库，以检索式“TI=‘健康建筑’+‘WELL建筑’ OR KY=‘健康建筑’+‘WELL建筑’ OR AB=‘健康建筑’+‘WELL建筑’”进行检索。数据获取时间为2020年8月31日，文献类型为“期刊、硕博、会议”，共搜集中文文献529篇。人工剔除无效文献及除重后共得到303篇文献，作为知识图谱分析的依据。

1.2 研究方法

运用CiteSpace 5.7.R1进行文献计量分析及知识图谱构建。首先对发文量进行空间分布分析，了解健康建筑研究的发展趋势，其次通过对研究作者及研究机构的共现分析，了解该领域的合作关系，并且进行载文期刊的统计。此外，以该领域的热点文献、关键词词频以及聚类分析为基础，辅以文献内容的定性分析，得出健康建筑的研究热点，最后通过关键词突现分析挖掘健康建筑领域的研究前沿，预测其发展趋势。

2 健康建筑知识图谱分析

2.1 文献空间分布

中国最早的健康建筑研究文献发表于1994年，从节能角度设计通风系统以实现病建筑到健康建筑的转变[2]。李国华[3]首次提出健康建筑的定义：健康建筑是指所选用的建筑材料无毒副作用，该建筑有益于人体健康。随后的近10年(1995―2015年)中，每年该领域的文献不足10篇，并呈现波动发展。2014年10月，美国WELL健康建筑标准发布，并于2015年被引入中国。因此2016年后，中国健康建筑研究进入到增长期，而在2017年1月后，随着首部T/ASC 02—2016《健康建筑评价标准》发布，健康建筑研究的发文量出现了近年来的最大涨幅，自此国内关于健康建筑的学术研究热度不断增高，如图1(数据获取截止2020年8月31日，以月平均发文量计算，预估2020年全年发文量可达65篇)所示。

图1 CNKI数据库健康建筑文献空间分布

2.2 作者分析

健康建筑领域的研究有291名作者参与，发表论文最多的是王清勤，共发表13篇。其次是孟冲与李国柱，分别发表11，8篇。王清勤是中国建筑科学研究院博导，研究方向为建筑环境与节能、绿色建筑等，主持制定了GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》、T/ASC 02—2016《健康建筑评价标准》等标准。孟冲是中国城市科学研究会绿色建筑研究中心主任，长期从事绿色建筑、建筑节能及绿色生态城区的研究。李国柱主要从事室内PM2.5、健康建筑等工作。可见，目前健康建筑的研究由绿色建筑研究领域相关学者推动，是未来从事绿色建筑研究学者的新选择。但该领域的合作关系较为分散，鲜有作者间的合作连接，主要形成了图2所示以王清勤、孟冲及李国柱为中心外扩发展的合作网络。表1列出了前10名热点作者的发文量。

图2 主要作者共现网络图

表1 热点作者(前10名)

2.3 研究机构分析

经统计，共有206个研究机构参与健康建筑领域的研究。由表2可知，健康建筑研究领域的热点机构主要由科研院所组成，除同济大学及清华大学外，其余高等院校发文量较少。该领域是建筑领域新的研究方向，主要由相关科研院所的研究人员进行前期相关概念的界定及相关标准的制定，为该领域在国内的进一步发展奠定基础。

表2 热点机构(前10名)

因此，该领域的发展要加强科研院所与企业、高等院校之间的产学研合作，充分激发相关储备力量的参与度。而由图3可知，健康建筑领域的研究形成了以中国建筑科学研究院有限公司为中心的合作网络，且热点机构的合作网络较主要作者合作网络更为密集，研究机构间的合作基础较好。

图3 主要机构共现网络图

2.4 载文期刊

如表3所示，健康建筑的研究文献大都发表于建筑类期刊，其中《建设科技》《建筑技术》《绿色建筑》《建筑节能》收稿数量较高，分别为18，18，12篇，而《科学通报》是其中影响因子(1.526)最高的期刊，被EI索引收录。

表3 载文期刊(前10名)

3 健康建筑研究热点及前沿分析

3.1 研究热点分析

3.1.1 近五年热点文献

通过对健康建筑研究进入增长期(2016年)后的热点文献分析，可知近5年的热点文献(表4)主要分为两部分，第一部分主要由王清勤团队发表的4篇综述类文章组成，其通过对绿色建筑发展现状的综述，指出健康建筑是绿色建筑发展的更深层次要求[4]，以及在健康中国战略等政策的激励和国外健康建筑发展的引领下，中国健康建筑开始新的发展[5]。并就目前中国在健康建筑标准制定、项目认证、产业发展等方面的现状进行分析，指出健康建筑未来需要在公共卫生学、心理学、营养学、人文与社会科学、体育健身等方面进行深入的交叉学科研究[6,7]。第二部分主要由健康建筑评价标准的6篇文献组成，将在聚类图谱中详细分析。

表4 近5年热点文献(前10名)

3.1.2 关键词频次分布

为提高关键词聚类准确度，通过编辑CiteSpace的Alias文件，将健康建筑评价标准(评价标准、标准、评价、建筑标准、建筑评价、健康建筑评价)、健康建筑(健康性建筑、建筑健康、建筑与健康、健康建筑产业)等同义关键词合并。由表5可知，频次最高的非健康建筑的关键词为健康建筑评价标准，可见目前中国注重评价标准的研究，与热点文献分析结果一致。对于健康建筑影响因素的研究以空气为主，也有部分研究围绕热湿环境进行，但缺乏对水、健身、心理健康、光与声环境等的研究。在研究对象上，主要是对住宅、人居环境进行研究，对公共建筑研究较少。其次，对于绿色建筑、建筑节能方面的研究也较为突出，可见健康建筑的研究需要在绿色建筑的基础上进一步发展。此外，关于健康建筑的设计也是学界的研究重点。

表5 关键词频次统计

3.1.3 关键词聚类图谱分析

通过Log-likelihood算法对关键词进行聚类，由图4可知 Modularity 网络图聚类模块指数Q=0.6489>0.3，聚类轮廓指数S=0.6131>0.5，该聚类合理[8]。前10个聚类如表6所示，合并后得到健康建筑领域研究热点。

表6 关键词聚类

图4 关键词聚类

(1)室内热环境(#0室内热环境)

室内热环境由空气温度、湿度、气流速度和平均辐射温度组成，以人的热舒适度为标准[9]。健康建筑室内热环境的营造可提供健康、舒适及宜居的人居环境，尤其对新型冠状病毒疫情下居家防疫策略产生重要影响[10]。相关文献以不同气候特征区域的典型城市住宅或公共建筑为研究对象进行室内热环境分析，如寒冷地区石家庄、夏热冬冷地区广西以及厦门。所采用的研究方法主要有实地检测[10,11]、 数值模拟[11]以及问卷调查[12]三类。此外，相关文献[11]还结合热环境、声环境、光环境等综合研究室内物理环境对健康建筑的影响。

(2)空气质量(#1 空气质量)

良好的空气质量是健康建筑的基础，其评分值约占健康建筑评价总值的1/4[13]。而影响空气质量的主要因素有：污染源、新风量、气流组织形式、空调系统等。因此，室内空气质量的研究主要集中于对相关空气污染物的控制，如可挥发有机物[14]、PM2.5[15,16]、氡[17]等。而置换室内空气可以降低空气污染物的浓度，因此有部分文献进行室内气流组织形式的研究[18,19]。其次，空调系统[20,21]及新风系统[22]在净化空气中的研究也备受重视。

(3)建筑材料与工艺(#2 工厂化预制、#8 建筑材料)

李国华[3]指出建筑材料是室内环境的主要污染源。对于健康建筑材料的应用与研究将更有益于人类健康。而相关的建筑工艺与流程也影响建筑的健康性，例如机电管道安装对于水质的影响，相关研究指出工厂化预制、现场安装的机电集成工法是绿色建筑、健康建筑最好的技术实现手段[23]。

(4)评价标准(#3 WELL建筑标准、#7 中国建筑科学研究院)

健康建筑评价标准在推动健康建筑研究发展中担任着重要角色。全球第一部健康建筑评价标准WELL V1.0于2014年在美国发布，并于2018年发布WELL V2.0。此外，部分国家也颁布了建筑健康性能评价标准，如英国的RESET健康室内标准；德国的SBM标准等。而T/ASC 02—2016《健康建筑评价标准》由中国建筑科学研究院、中国城市科学研究会等共同制定，于2017年发布。同时，绿色建筑评价标准中也有涉及居住者健康的评价标准，如英国的BREEAM与美国的LEED标准。因此，中国关于健康建筑评价标准的研究主要分为评价标准的应用[24,25]、标准解读[26,27]以及对比研究三部分。其中，对比研究主要包括美国WELL V1.0与V2.0版本的对比[28]、中国标准与地方政策对比[29]、健康建筑评价标准与绿色建筑评价标准对比[30]、中美健康建筑标准对比[31]、美德健康建筑标准对比[32]五个方面。

(5)健康建筑的内涵(#4 养生与建筑、#9 绿色建筑)

健康建筑是绿色建筑发展的延续，更注重人类的体验感与舒适性。中国传统文化中，素有贵生、重生、便生的思想，而这些思想也是建筑“以人为本”内涵的基础[33]。因此，现有研究也致力于探索绿色建筑与健康建筑[34]、生态建筑与健康建筑[35]、养生文化与健康建筑的关系[33]等。

(6)健康建筑与室外环境(#6 健康)

健康建筑的室外环境主要指室外健身环境及活动场地，良好的室外环境可为居住者提供交流活动场地、保持人的心理健康。目前，对于健康建筑室外健身运动场所的研究主要是通过结合健康建筑的内涵与评价标准，对健身环境的规划与设计提出建议[36,37]。

(7)健康建筑的监测(#5 物联网)

室内环境监控具有监测和控制一体化的特点，成为物联网最重要的应用领域[38]。目前该领域主要对公共建筑室内环境监测的进展提出监测建议[38]。也有学位论文开展了对居住建筑物联网室内健康环境实时监测系统设计构建与应用研究，为室内环境的数据收集提供新的途径[39]。此外，也有研究将健康建筑和智能建筑这两个原本平行的研究思路相互结合, 建立了一个集散式建筑及社区空气质量监控系统[40]。

3.2 研究前沿分析

关键词的突然显现，说明了该学科发展的前沿趋势。通过CiteSpace软件中的突现分析提取突现关键词，设定f(x)=2，Minimum Duration=1，得到22个关键词，选取前20个关键词如图5所示。

图5 突现关键词(前20个)

中国在该领域的研究由病态建筑开始。在1994―2002年之间，研究对象为传统建筑四合院，早期注重对建筑材料的研究。其次，健康建筑的内涵包含了可持续发展、生态及绿色建筑的理念，因此在健康建筑发展初期对于可持续发展、生态、空调系统、建筑节能等研究较为突出。直到2003年，非典袭来，关于疫病与健康建筑的关系成为当时的研究趋势。随后直到2012年，健康建筑领域的研究转向“以人为本”，更为关注人居环境、建筑物理环境、室内环境、空气等与人类密切相关的因素，研究对象也从传统建筑转向了高层建筑、建筑玻璃幕墙等现代建筑常见要素。健康建筑评价标准、光环境、健康社区成为近年来的研究前沿方向。此外，随着新型冠状病毒疫情的发展，疫病与健康建筑的关系研究也应进一步深化。

健康建筑评价标准是推动中国健康建筑发展的重要因素，对相关评价标准的完善与应用是未来的研究前沿。健康光环境对人类生理和心理产生巨大作用，光环境涉及到光照强度、光色变化、空间亮度分布等，将直接影响人类健康。健康社区是健康建筑从单体到整体的重要体现。2020年，随着T/CECS 650—2020《健康社区评价标准》与T/ASC 12—2020《健康小镇评价标准》陆续发布，未来对于健康建筑的研究会扩充到社区、小镇等整体。

4 结 论

基于CNKI数据库，通过CiteSpace构建健康建筑知识图谱，反映了1994—2020年健康建筑研究领域发展的现状及趋势如下：

(1)中国健康建筑的研究自2016年进入了增长期，而其是基于绿色建筑等可持续发展理念加入了以人为本的内涵而产生的，更具备人文关怀的特征，是绿色建筑等领域学者及相关企业、高等院校可选择的新研究方向。

(2)通过对近五年热点文献、关键词的频次及聚类分析，可知中国现在健康建筑的热点包括了室内热环境、空气质量、建筑材料与工艺、评价标准、健康建筑内涵、健康建筑与室外环境、健康建筑监测等七个方面。其中，室内热环境的研究具有典型的地域特征，研究方法为实地检测、数值模拟以及问卷调查；空气质量的研究集中于空气污染物、气流组织、空调系统以及新风系统的研究，以达到置换空气、降低污染物浓度的目的；建筑材料与工艺主要指建筑材料与管道安装对居住者健康的影响；健康建筑评价标准是该领域最热门的研究方向，主要包括评价标准的应用、评价标准的解读以及评价标准的对比分析，而不同标准的对比分析有利于标准的制定与完善，因此对比分析是评价标准的研究重点；健康建筑内涵主要指健康建筑与绿色建筑、养生建筑及生态建筑间的关系。健康建筑与室外环境主要包括健身环境及活动场地；而健康建筑监测主要涉及物联网、智能建筑的研究。

(3)通过关键词突现分析，发现研究前沿主要集中于健康建筑评价标准、光环境以及健康社区三个方面。