三维地震技术研究态势分析——基于VOSviewer的文献计量和可视化分析

李峰锐，罗军，艾潮，陈松，张晓娟

(中石化西北油田分公司石油工程监督中心，新疆 轮台 841600)

0 引言

三维地震勘探通常是指在一个观测面上进行观测，对所得到的资料进行三维成象，获得的资料能够在三维空间内反映地下地质特征。三维地震勘探技术的兴起于20世纪70年代，相较于二维地震勘探，三维地震技术可以得到更清晰、更准确的地质体成像。三维地震勘探技术具有低成本、高精度、和短周期的优势，能够更好的识别地下地质体，对次级断裂带的识别效果尤为明显。目前三维地震技术广泛应用于石油[1-2]、天然气[3]、探查煤层构造发育[4]、浅层灾害评估[5]、地质资源勘探[6]等多个领域，极大的促进了勘探领域的发展，对目标题进行高精度的地质解释，近年来，该领域在数据采集、处理与解释方面都取得了较大的发展，通过三维地震勘探发现了顺北油气田、普光气田等。本文通过利用数据挖掘可视化软件VOSviewer[7]，结合相关文献计量学方法，分析有关三维地震技术领域的相关文献，追踪其研究热点与研究现状，对三维地震研究领域进行相关可视化分析，明确该领域的研究热点与方向。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

本文数据来源选自中国知网(CNKI)数据库收录的2001—2021年近20年以来的期刊论文。在中国知网数据库(CNKI)内设定检索主题词为“三维地震”。数据库来源类别设定为 SCI、EI、北大核心、CSSCI、CSCD。搜索期刊类型为学术期刊。为了确保数据来源的准确性以及相关性，对每一篇文献进行人工筛选，进行数据清晰，剔除不符合主题内容的相关期刊。筛选出符合数据要求的期刊论文。

1.2 分析方法

VOSviewer软件是通过可视化的方法来呈现科学知识的结构、规律和分布情况，展现一定时间内该学科或领域的研究现状和势态，预测该领域的未来发展趋势。根据各节点间距离，密度和大小的不同构建出聚类视图、密度视图和叠加试图，多用于评估该领域的研究方向和热点[8]。本文通过运用VOSviewer软件，并借助统计软件SPSS与Origin对发表年份、期刊类型、共献关键词等进行共现分析。首先将CNKI检索的目标文献导出为Refworks格式，进行数据清洗，关键词合并等操作再之后导入VOSviewer软件进行文献可视化图谱的绘制。用不同颜色的节点以区分不同的聚类。主题词之间的密切和相似程度通过节点之间的距离来展现，节点大小代表出现频次的多少，密度越高则代表其联系越紧密，相关性越强。本研究关键词共现频率大于3次为高频词，显示研究热点。

2 讨论和结果

2.1 时间趋势分析

发文量的变化能直接反映研究领域的发展现状及所处发展阶段[9]。本文针对2001—2021年近20年关于三维地震相关发表论文进行统计，研究文献数量按时间分布的情况如图1所示。由图1可知，自2001—2014年呈现逐年增加的趋势，且在2008—2015年期间，每年文献平均发表数量超过110篇，这说明在该阶段，国内勘探领域应用三维地震技术出现较大规模的增长。同时近五年在该领域发表论文平均每年保持在80篇左右。经过20年的发展与应用，三维地震技术已经成熟应用于各个方面，取得了长足的发展，为我国资源勘探领域的开发提供了成熟的技术支撑。

图1 研究文献数量随时间的分布情况

2.2 研究作者共献分析

根据文献作者群体的可视化视聚类图谱可知(图2)，文献的作者主要分为十一大聚类，分别是以陈建远为主的第一团体，以程增庆为主的第二团体，以张华为主的第三团体，以师素珍为主的第四团体，以李元杰为主的第五团体，以冯云杰为主的第六团体，以李娟为主的第七团体，以董守华为主的第八团体，以李守杰为主的第九团体，以刘晓波为主的第十团体，以代凤红为主的第十一团体。同时根据普莱斯定律[10]相关推论可知，在三维地震勘探领域的核心作者发文量应大于等于4篇，经统计可知在2001—2021年期间共有84人发文量大于等于4篇，共计发表416篇文献，占据总发文数量的24.28%，这与普莱斯定律的核心作者发文数应占发文总数的50%以上有较大的差距，也说明在三维地震勘探领域仍有巨大的研究发展空间。同时近五年以来，该领域的文献发表数量减缓，具体原因还有待考证。

图2 文献发表作者群体的可视化视聚类图谱

2.3 高频关键词的共现可视化分析

通过对高频关键词的研究，可以解释一段时间内某领域研究的热点方向。图3为中文文献的热点关键词聚类共现图谱，图中的节点大小表示该领域关键词频次的高低，节点越大，表示频次越高，连线表示关键词的紧密程度，连线越粗，说明两个关键词之间联系越紧密。经统计可知，共计有217个节点，表示包含了217个关键词。同时本文根据文献的高频词将共现网络分析为个十二聚类群，主要涉及了三维地震勘探、观测系统、断层、陷落柱、静校正、采空区、信噪比、煤层、构造等。其中主要关键词为“三维地震勘探”“观测系统”“断层”等。经过对该领域发表文献高频关键词分析可知，近年三维地震技术多应用于“采空区”“断层”和“陷落柱”等研究，同时这也代表了目前在应用三维地震技术的热点研究与应用方向。

图3 中文文献的热点关键词聚类共现图谱

2.4 发文机构分析

如图4所示，2001—2021年期间三维地震领域发文量最高的机构为中国煤炭科工集团有限公司，共计发表文章数量为111篇，占比达9.36%，主要应用于煤矿地质构造的勘探。第二名是东方地球物理勘探有限责任公司，共计发表文章数量为74篇，占比6.24%，主要研究内容为油气资源勘探领域的开发与应用。第三名为安徽省煤田地质局，共计发表文章数量为72篇。占比6.07%。此外高校中在该领域的发文量排名靠前的是中国矿业大学和中国地质大学，在2001—2021年期间，以中国矿业大学为作者单位发表文献数量共计71篇，占比5.99%。以中国地质大学为作者单位发表文献数量共计40篇，占比3.37%。

图4 发文机构统计分析

3 结语

三维地震可以它可从三维空间了解地下地质构造情况。这种方法可以提供剖面的、平面的、立体的地下地质图构造图象，大大地提高了地震勘探的精确度，对地下地质构造复杂多变的地区特别有效。基于VOSviewer知识图谱可视化分析，近五年该领域文献平均每年保持在80篇左右；通过VOSviewer对关键词可视化分析可以得到，近20年来三维地震勘探、观测系统和断层等主题词是本研究领域的研究热点，在采空区、断层和陷落柱是近年来该领域的热点研究方向。本文借助VOSviewer对近20年来三维地震领域发表论文的统计分析，明确了该领域的现状及其近期研究的热点方向，对三维地震技术应用研究方向有了清晰的认识。