基于CiteSpace的基础设施复合化研究热点及趋势可视化分析

赵宏宇， 夏旭宁

（吉林建筑大学）

1 引言

近年来由于自然灾害的频发性和极端气候下突发事件的不确定性，造成了严重的经济损失和人员伤亡。尽管在城市及乡村中都建造了大量的防洪工程设施，但旱涝灾害程度仍然严重[1]。极端事件频发直接反映了现有基础设施系统的脆弱性。住建部于 2020年发布的《住房和城乡建设部办公厅关于进一步明确海绵城市建设工作有关要求的通知》（建办城〔2022〕17号）明确提出转变海绵城市已有的方式[2]，建议从“以工程措施为主”转为“生态措施与工程措施相融合”[2-3]。

但目前对国内外基础设施复合化的研究综述较少，通过Citespace6.1.R6软件对Web of science英文期刊全文数据库(以下简称WOS)和中国知网数据库(以下简称CNKI)中主题含“基础设施复合化（Inte‐grating infrastructure）”的期刊文献进行图谱可视化对比分析，得到WoS数据2085条、中国知网数据859条（每篇为一条）[4]，从关键词、作者及研究机构合作网络、研究热点及趋势等内容对2012—2023年中英文文献进行分析，以期为乡村振兴发展及规划提供参考依据和实践价值[4-5]。

2 分析方法和数据来源

2.1 研究方法

根据文献计量学分析方法，通过CiteSpace软件提取作者、研究机构、关键词等基本信息，对以“基础设施复合化”为主题的中英文文献进行量化及可视化分析，探究其研究进展、前沿及发展趋势[6]。

2.2 数据来源

通过WOS数据库和CNKI数据库对国内外共计2444篇中英文文献进行了分析。其中，英文文献以WOS数据库为基础，以“Integrating infrastructure”(模糊检索)为主题词检索出2085篇与基础设施复合化研究相关的文献(文献类型精练为论文和综述论文两类，语言分类精练“英语”类)作为分析数据，并经查重分析(结果有重复，保留1585篇)；中文文献以CNKI数据库为基础，以“复合基础设施”为主题词，并在文献分类中选择“建筑科学与工程”类，剔除无关信息(含新闻稿、通讯稿等多余信息)，检索出859篇(含硕博论文、期刊、会议论文)，与基础设施复合化研究相关的文献作为分析数据。同时对选取时限进行年发文数量统计分析，统计CNKI数据库中数据发现2012年以前中文文献年发文量不超过15篇，WOS统计数据显示2012年以前英文文献年发文量几乎为零。表明2012年前关于基础设施复合化相关的国内外研究较少，因此，将研究时间范围设定为2012年1月-2023年1月的近10年时间[6]。

3 发表文献分析

3.1 发表文献数量

从图1可见国内对于基础设施复合化的相关研究的时间比较早，但研究内容偏少，1993年～2020年年均发文量总体呈现上升趋势，但2018年前的年均发文量不足15篇，2018年～2022年期间的逐年发文量呈现倒V趋势；而国外从2012年才开始相关研究，时间比较晚，整体呈现迅速增长趋势。

图1 国内外复合基础设施发表年度趋势对比图（资料来源:作者自绘）

3.2 区域分布特征

在Citesapce软件界面，以“author”（作者）和“in‐stitution”（机构）作为研究的节点类型，运行得出主要作者知识图谱（见图2-图3）和主要研究机构知识图谱（见图4-图5）。图2中共有175个节点，197次连接，网络密度为0.0129。共现频次前五位的作者分别是Gibb，Sheree、Bowden，Nicholas、Mostafavi，Ali、Kokaua，Jesse、Milne，Barry J，图3中共有121个节点，13次连接，网络密度为0.0018。共现频次前五位的作者是余俏、冯璐、何勇、乔欣、章敏霞，作者合作网络国内外均呈现“小集中、大分散”的特征，同时可见国外初步形成了Merbold，Lutz、Bowden，Nicho‐las、Kokaua，Jesse等为核心的研究团队，国内形成了张玥、李志慧、彭璐为核心的研究团队，但由于学科方向的差异性存在，国内外不同团队之间的合作均相对疏散[7]。

图2 英文文献主要作者知识图谱（资料来源:作者自绘）

图3 中文文献主要作者知识图谱（资料来源:作者自绘）

图4 英文文献发表的主要机构知识图谱（资料来源:作者自绘）

图5 中文文献发表的主要机构知识图谱（资料来源:作者自绘）

发文机构主要以高校为主，统计共现的频次在5次以上团队，其中国外形成了以Univ Auckland、Univ Otago、Arizona State Univ、等为中心的几个研究团队（见图4）；国内形成了以重庆大学、东南大学、哈尔滨工业大学等为中心的主要研究团队（见图5）。各个研究团队与外部的连线较少，表明未形成明显的跨区域、多学科交叉的科研平台，各个团队的合作不够紧密。

4 研究热点对比分析

首先，通过使用CiteSpace软件，选取“Keyword”选项，以2012年～2023年每年作为1个时间切片，选取共现频次排名高的前10个热点关键词，整理其出现频次、中介中心性和初出现年（见表1、表2），根据形成的共现网络图谱，从而分析热点关键词的相互联系及演进历程[6-7]。

表1 基础设施复合化主题中文文献热点关键词出现频次前10及其相关属性（资料来源:作者整理）

表2 基础设施复合化主题中文文献热点关键词出现频次前10及其相关属性（资料来源:作者整理）

对比表1、表2发现，国内外关于复合基础设施主题的热点研究领域有高度重合性（如绿色基础设施、复合系统、设计策略、协同发展等关键词均在国内外研究中高频出现），可见近年来，基础设施在区域经济、协调发展方向上[8-10]出现功能复合、系统复合等趋势[11-12]。

4.1 热点关键词的分布结构

利用Citespace的“Keyword”功能及产生的频次和中介中心性，得出热点关键词共现网络图谱（见图6-图7）。图6围绕“model”、“system”、“manage‐ment”、“impact”、“design”、“green infrustucture”、“framework”、“climate change”、“ecosystem service”、“performance”；图7围绕“多式联运、协同发展、复合系统、协调发展、基础设施、区域经济、设计策略、复合材料、乡村振兴、规划策略”等关键词呈树枝型的布局关系，未产生游离散点，表明关键词之间有较强的水平关系且各主题词有较强的垂直深度[13]。

图6 英文文献热点关键词共现网络图谱（资料来源:作者自绘）

图7 中文文献热点关键词共现网络图谱（资料来源:作者自绘）

4.2 重要研究主题分析

根据频次和中心性等关联度选择关键词进行聚类分析，结合对各聚类代表中文献的解读和分析，重命名各聚类，根据关键词聚类分析的数据处理结果，生成2012年～2023年基础设施复合化重点研究高频关键词聚类知识图谱，通常认定聚类模块值（Q值）＞0.3代表聚类结构明显，聚类平均轮廓值（S值）＞0.5时，表示该聚类合理，当S＞0.7时，聚类高效且令人信服[14-15]，如图8-9可见国内外Q值均为0.8442（>0.3），说明得到的类团结构是显著的；国外S值为0.9286（>0.7），国内S值为0.9236（>0.7），说明得到的聚类是高效率且令人信服的。为使其更具代表性，将各聚类中包含的热点关键词出现频次汇总，计算出各聚类所占比重。得到国外基础设施复合化研究领域最高的9个聚类、国内7个聚类（见图8-图9）。由于各个聚类之间的重合度高，聚类之间形成了以“基础设施”为纽带，说明彼此之间有较高的联系和延展性[16]。

图8 英文文献研究关键词聚类图谱（资料来源：作者自绘）

图9 中文文献研究关键词聚类图谱（资料来源：作者自绘）

5 研究前沿对比分析

5.1 突现

将上文关键词共现图谱进一步处理得到 2012-2023年基础设施复合化研究的25个高突现值关键词，按照突现开始年份按照由远到近顺序进行排列（见图10-图11）[17]。由图10可知，国外突现强度较高的关键词有“machine learnning（4.13）”、“sustainable development（3.94）”、“system（3.72）”、“conservation（3.72）”、“opration（3.62）”等，国内突现强度较高的关键词有“协调发展（3.19）”、“多式联运（4.28）”、“规划策略（2.56）”、“山地城市（2.26）”、“影响匀速（2.44）”等，这说明这些关键词在其所对应的时间段里都是研究者较为关注的前沿主题。从突现持续的时间跨度来看，国外持续时间较长的有“management（3年）”、“algorithm（3年）”、“system（3年）”、“area（3年）”；由图11可知，国内持续时间较长的有“协调发展（4年）”、“城市化（5年）”、“区域经济（5年）”、“复合材料（4年）”，这说明这些关键词在很长一段时间内都是学者们关注的焦点，有些甚至是热点话题。根据时间排序可以发现前沿关键词是随着时间推移不断变化的，整体呈现出阶段性的演变[18-19]。

图10 英文文献研究关键词突现度排序图（资料来源：作者自绘）

图11 中文文献研究关键词突现度排序图（资料来源：作者自绘）

5.2 热点关键词的时区演进

根据关键词的出现频率、初现年及PageRack指数等，获取热点关键词时区图谱，通过将关键词整合在其最先出现的时域中，按照时间顺序从远到近排列，调整得到关键词共现时区图[6]。

从图12-图13可见围绕基础设施逐年出现新关键词，其中，国外2012-2023年逐年出现的热点关键词为（见图12），system、green infrastructure、impact、optimization、construction、resilience、big data、ma‐chine learning、climate change adaptation、low impact development、evolution、ecosystem等。关键词“im‐pact”时间跨度最大。国内（见图13），协同发展、优化策略、三化、山地城市、多式联运、规划策略、协同、乡村振兴、影响因素、产业协同、低碳转型、路径分析等关键词逐年出现。关键词“复合利用”时间跨度最大，“多式联运”于2016年出现1次爆发期，随后出现规划策略、乡村振兴、协同等新的研究热点。

图12 英文文献研究关键词时区图谱（资料来源：作者自绘）

图13 中文文献研究关键词时区图谱（资料来源：作者自绘）

随时间发展，基础设施复合化的研究逐渐和“复合化、韧性、生态、基于自然的解决方法”等关键词有更多联系[8-9]。总体研究向适应自然、实际应用的方向发展，更关注设施功能、公共空间、景观效果等方面的复合利用[20]，结合我国倡导低碳发展，当前的研究热点很大可能会在一段时间内持续下去。

5.3 时间线

在关键词聚类分析方法上，再选取时序图谱“Timeline View”，结合LLR标签词和初现年，得到关键词时序图谱（见图14-图15）。所得英文文献图谱共产生205个节点，258条连线，此时，Q=0.774[17]；所得中文文献图谱共产生285个节点，225条连线，此时，Q=0.882。说明国内外所划分结构显弱。从图14-15可见，基础设施复合化研究的发展经历了平稳上升和较平稳发展的阶段，研究过程经历了一定起伏。

图14 英文文献研究关键词时间线图谱（资料来源：作者自绘）

图15 中文文献研究关键词时间线图谱（资料来源：作者自绘）

图14 -图15中关键词“renewable energy”和“协同发展”的节点最大，且位于时间轴最前端，说明相关研究基于这一关键词开始探究且均与该关键词相关，从侧面反映出其对基础设施复合化研究发展的重要性。后期“协同发展、能源可持续性”等成为重点关注的方向，同时基础设施复合化的趋势凸显。

6 研究结论与发展趋势

运用CiteSpace软件，对国内外近十年基础设施复合化研究的论文成果进行数据筛选与分析，从文献发表的情况、关键词研究热点、研究前沿等几个方面展开对比分析，得出以下结论：

①从国内外论文发表状况上看，近十年国内外基础设施复合化的相关课题的发文数量总体呈增长态势，说明国内外研究者对其关注度有明显提升，国外文献质量较高，国内外发文作者学者间联系较疏远。

②对国内外基础设施复合化的研究热点进行关键词相关图谱对比分析，发现基础设施复合化的相关研究中，“协同发展、复合材料、区域经济、空间格局和复合功能”是国内外学者共同关注点，但国内学者主要根据现状协调各区域发展，进行指标体系的控制及调整相应的规划策略；而国外学者则更多地结合生态学、气候学和经济服务等情况，侧重对基础设施的韧性设计、可持续性的研究、及对风险价值的评估等。

③对国内外基础设施复合化的研究与发展情况进行对比分析，结果表明，如“绿色基础设施、决策支持系统、土地使用、海绵城市”等概念在经过突现期后或被迭代摒弃，同时也反映了基础设施复合化的关键节点及发展进程。

综合以上结论，提出该领域未来的研究展望及建议：

①国内外目前对于“复合基础设施”其实并没有一个明确的概念，更多是研究“绿色基础设施”以及在工程、通信、交通领域探索，“基础设施系统集成”的复合规划及“基础设施”间的协调发展及组合利用。在乡村振兴背景和经济规律的影响及推动下，基础设施的功能复合、空间复合化是城乡空间集约化发展的必然趋势。

②要加强基础设施复合化研究的进一步发展及探索，发文作者、研究机构之间的合作应更为紧密，同时促进多学科交叉发展，更利于产出更高质量和水平的研究成果。