基于知识图谱的新安江相关研究进展与前沿分析

杨文杰, 何理, 李璐. 基于知识图谱的新安江相关研究进展与前沿分析[J]. 环境保护科学, 2021, 47(5): 1-6. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.05.001
引用本文: 杨文杰, 何理, 李璐. 基于知识图谱的新安江相关研究进展与前沿分析[J]. 环境保护科学, 2021, 47(5): 1-6. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.05.001
YANG Wenjie, HE Li, LI Lu. Research progress and frontal analysis of Xin’an River based on knowledge mapping[J]. Environmental Protection Science, 2021, 47(5): 1-6. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.05.001
Citation: YANG Wenjie, HE Li, LI Lu. Research progress and frontal analysis of Xin’an River based on knowledge mapping[J]. Environmental Protection Science, 2021, 47(5): 1-6. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.05.001

基于知识图谱的新安江相关研究进展与前沿分析

    作者简介: 杨文杰(1980-),女,博士研究生。研究方向:水环境领域模拟预测分析与环境评估。E-mail:wjyang1109@126.com
    通讯作者: 李 璐(1988-),女,硕士、助理研究员。研究方向:地下水污染防治。E-mail:lily@caep.org.cn
  • 基金项目:
    国家水体污染控制与治理科技重大专项(2018ZX07111003)
  • 中图分类号: X824

Research progress and frontal analysis of Xin’an River based on knowledge mapping

    Corresponding author: LI Lu, lily@caep.org.cn
  • 摘要: 为推进落实生态补偿政策,把握新安江相关的研究进展与前沿,文章基于CiteSpace可视化软件,以CNKI数据库检索得到的1 412篇相关期刊文献为样本进行分析。结果表明:新安江相关研究经历了初步探索阶段、继续优化阶段和深入研究阶段,不同阶段研究侧重点有所不同,但具有延续性;相关研究机构整体合作松散,并未开展大范围的合作研究;新安江的相关研究受到国家层面的高度重视;新安江的研究热点主要为洪水模拟、径流模拟和生态补偿政策研究;降低影响流域径流模拟的不确定性,进而提高模拟精确度为未来研究的侧重点。
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  • 图 1  2000~2020年新安江相关研究CNKI数据库来源发文量

    图 2  新安江有关研究的关键词共现时间图谱

    图 3  新安江有关研究机构共现图谱

    图 4  新安江相关研究关键词共现图

    图 5  新安江相关研究关键词突显谱图

    表 1  2000~2020年新安江相关研究发文量前10机构

    序号研究机构发文量/篇
    1河海大学376
    2武汉大学100
    3浙江省建德新安江水电厂73
    4大连理工大学50
    5浙江省淳安县新安江开发总公司48
    6浙江大学45
    7华中科技大学34
    8中国水利水电科学研究院31
    9新疆农业大学30
    10西安理工大学24
    序号研究机构发文量/篇
    1河海大学376
    2武汉大学100
    3浙江省建德新安江水电厂73
    4大连理工大学50
    5浙江省淳安县新安江开发总公司48
    6浙江大学45
    7华中科技大学34
    8中国水利水电科学研究院31
    9新疆农业大学30
    10西安理工大学24
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    表 2  2000~2020年新安江相关研究资助量前10基金

    序号基金资助量/篇
    1国家自然科学基金425
    2国家重点基础发展规划(973计划)57
    3高等学校博士学科点专项科研基金41
    4国家科技支撑计划22
    5长江学者和创新团队发展计划19
    6国家重点研发计划18
    7教育部科学技术研究项目16
    8国家社会科学基金14
    9国家高技术研究发展计划(863计划)12
    10浙江省自然科学基金10
    序号基金资助量/篇
    1国家自然科学基金425
    2国家重点基础发展规划(973计划)57
    3高等学校博士学科点专项科研基金41
    4国家科技支撑计划22
    5长江学者和创新团队发展计划19
    6国家重点研发计划18
    7教育部科学技术研究项目16
    8国家社会科学基金14
    9国家高技术研究发展计划(863计划)12
    10浙江省自然科学基金10
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-18
  • 刊出日期:  2021-10-20

基于知识图谱的新安江相关研究进展与前沿分析

    通讯作者: 李 璐(1988-),女,硕士、助理研究员。研究方向:地下水污染防治。E-mail:lily@caep.org.cn
    作者简介: 杨文杰(1980-),女,博士研究生。研究方向:水环境领域模拟预测分析与环境评估。E-mail:wjyang1109@126.com
  • 1. 华北电力大学可再生能源学院,北京 102206
  • 2. 生态环境部环境规划院水环境规划研究所,北京 100012
基金项目:
国家水体污染控制与治理科技重大专项(2018ZX07111003)

摘要: 为推进落实生态补偿政策,把握新安江相关的研究进展与前沿,文章基于CiteSpace可视化软件,以CNKI数据库检索得到的1 412篇相关期刊文献为样本进行分析。结果表明:新安江相关研究经历了初步探索阶段、继续优化阶段和深入研究阶段,不同阶段研究侧重点有所不同,但具有延续性;相关研究机构整体合作松散,并未开展大范围的合作研究;新安江的相关研究受到国家层面的高度重视;新安江的研究热点主要为洪水模拟、径流模拟和生态补偿政策研究;降低影响流域径流模拟的不确定性,进而提高模拟精确度为未来研究的侧重点。

English Abstract

  • 历经40余年的改革开放,我国的经济发展举世瞩目,但伴随的是人与自然的严重不协调[1]。当前我国水污染形式严峻,流域水环境质量不容乐观,直接关系到社会的可持续发展[2]。党的十九大明确指出:“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。”为了完成国家现代化发展目标,秉持绿水青山就是金山银山的理念,坚持节约资源和保护环境的基本国策,把握流域研究前沿,治理流域污染至关重要。

    新安江是千岛湖最大的入湖河流,省界断面多年平均出境水量占千岛湖年均入湖总水量的60%以上。千岛湖是浙江省重要的饮用水源地,也是整个长三角地区的战略备用水源,承担着大型湿地所特有的调节小气候、降解污染、维护生物多样性等生态功能[3]。千岛湖及新安江不仅是浙皖两省的重要生态屏障,也事关整个长三角地区的生态安全,战略地位举足轻重。自2012年起,在财政部和环境保护部的指导下,新安江作为全国首个跨省流域生态补偿机制试点开展了系列工作[4]。目前,试点工作已进入第三轮,为持续深化流域生态补偿机制提供参考,为水环境研究和污染防治的精细化管理提供支持,从整体上把握研究动态,厘定研究前沿热点尤为必要。

    作为一种基于数学和统计学的分析方法,文献计量分析可极大提高文献识别与整理的效率,通过文献共被引和主题关系脉络等,可廓清某一研究领域的框架与前沿[5],并描绘发展趋势。孙然好等[6]基于文献计量研究,梳理了河流生态系统健康研究现状,并提出展望;杨秀璋等[7]通过Python抓取CNKI数据库中1958~2019年有关清水江流域文化的文献,揭示了演变历程;林昱辰等[8]利用CiteSpace软件,基于CNKI数据库中1990~2017有关澜沧江−湄公河合作研究的成果,分析了其研究热点。

    本研究基于CNKI数据库,对2000~2020年有关新安江相关文献利用文献计量学的方法,借助CiteSpace软件进行整理和可视化分析,进而全面了解研究动态,分析发展趋势,为新安江后续的政策制定和科学研究提供参考依据。

    • 本文以《中国知识资源总库》(CNKI)为数据源进行检索,检索主题为“新安江”或者“新安江流域”,检索文章发表时间为“2000-01-01~2020-06-30”,来源文献类型为“基础科学、工程科技I辑、工程科技II辑、农业科技和医药卫生科技”,资源类型为期刊,检索时间为2020年7月1日,共获取文献1 412篇,分析数据样本以“Refworks”格式下载保存。

    • CiteSpace知识可视化软件由陈超美教授基于Java语言开发,根据数学与统计学的原理,针对大量已有文献进行多种方式的分析,进而描绘某个领域演化路程,阐述该领域现有的科学成果,并有助于推演未来发展趋势[9]

      本文借助CiteSpace软件,结合新安江生态补偿政策基础分析研究进展,勾勒研究主题演变,进而总结该领域的阶段性发展,把握该领域知识的演进脉络,解读其规律性信息,描绘未来发展趋势,为我国新安江污染治理和政策机制提供参考。

    • 基于1 412篇检索文献,通过研究有关新安江的文章年发表数量和关键词共现时间图谱,分析其发展历程,见图1~2

      将文献导入CiteSpace.5.6.R4软件,设置时间跨度为2000~2020年,以一年进行时间切片。节点类型设置为关键词(Keyword),并选择每个时区中的前50个高频出现的节点筛选数据,其余为默认设置,生成661个节点,1 416条连线的关键词共现时间图谱。该图的模块值Q为0.656 7,平均轮廓值S为0.351 7,表明聚类结构显著,但研究视角相对单一[5]

      本文将新安江相关研究分为3个阶段:初步探索阶段、继续优化阶段和深入研究阶段。

      (1)初步探索阶段(2000~2005年)。该阶段的发文量均保持在50篇(含50篇)以内,表明该时期的研究量较少,并没有受到大量的重视。结合图2中显示的关键词并深入查阅相关文献发现,该阶段应用新安江模型并对其优化,同时研究新安江周边设施的结构,并对基于新安江模型的洪水预报系统进行探究。新安江模型是由ZHAO[10]于1973年提出的一种水文模型,在国内湿润与半湿润地区多有应用。HAPUARACHCHI等[11]采用3个大小和气候条件各不相同的流域对SCE-UA算法就在新安江模型计算的参数优化进行了研究;张文明等[12]研究了TOPMODEL模型并与新安江模型进行对比;武新宇等[13]借助并行遗传算法针对新安江模型参数进行了优化。同一时期,针对新安江周边的水电站[14]、大坝[15]和水库[16]等设施的结构稳定性、流量和改造方法等方面进行了研究。另外,基于新安江模型,针对不同地形、不同流量、不同流域进行了洪水预测系统的研究[17-20]

      (2)继续优化阶段(2006~2011年)。从发文量的角度看,该阶段的发文量基本保持在70篇左右,说明该阶段针对新安江的研究热度较上一个阶段有所提升。结合图2研究发现,该阶段的关键词共现与上一阶段联系紧密,证明该阶段的研究工作大量基于上一阶段展开。该阶段继续研究探讨新安江模型在不同流域洪水预报的作用,例如合溪流域[21]、嫩江流域[22]和白龟山水库流域[23]等;同时,继续深入研究新安江模型的参数优化并与多种水文模型进行比较,例如戴健男等[24]基于贝叶斯理论的GLUE方法对新安江模型参数不确定性进行分析,辛朋磊等[25]采用全局优化算法SCE-UA以月潭流域为例对新安江模型参数优化,陈红刚等[26]针对新安江模型、TOPMODEL模型和萨克拉门托模型进行比较。还有一点值得注意的是,国家环保总局自然生态保护司于2006年发文提出要实现经济与环境的协调发展,创造一个可持续发展的绿色未来,必须建立完善的生态补偿机制[27],并进行了生态补偿机制的调查[28]。此后,陆续有研究学者开始探究新安江生态补偿机制的构建[29-31]

      (3)深入研究阶段(2012~2020年)。该阶段发文量具有明显的提升,年均发文量达到了92篇(不包含2020年),说明该阶段有关新安江的研究被科研工作者重点关注。结合图2分析,该阶段开始重视水污染防治,不再局限于新安江模型的优化与洪水预报。该阶段的研究重心由新安江模型向新安江流域生态补偿转变。自2012年开始新安江生态补偿机制试点,有关研究涵盖新安江跨省生态补偿试点调查[32],结合具体地区探究分析如何实践生态补偿达到地区发展公平、协调与共赢[33-35],同时评价政策效果[36-37]。随着政策的落实和研究的深入,肯定了生态补偿政策为迈向生态文明的“绿金之道”[38],也更深层次地探讨其法律意义[39]和减贫效果[40]。与此同时,新安江水污染防治也是研究重点,例如探究水库透明度与叶绿素a浓度的关系[41],分析新安江水土流失防治措施[42],解析新安江面向行政区的总氮污染源[43]等。

    • 根据发文量可直观判断研究机构在某领域的贡献地位,运用CNKI自带分析工具得到新安江相关研究领域的前十发文量的机构,见表1。与2.1节类似,设置节点类型为机构(Institution),生成568个节点,293条连线的研究机构共现图谱,见图3

      表1可知,发文量最多的研究机构是河海大学,共发表376篇。图3可知,河海大学的重点研究部门为水文水资源学院、水资源环境学院、水利水电学院和水文水资源与水利工程科学国家重点实验室。由该共现图谱的密度值(Density)仅为0.001 8可知,各研究机构整体合作松散,并未开展大范围的合作研究。同时,研究机构大部分为高校,企业仅有两家。建议高校多与当地企业合作,便于收集最新数据,进而更全面、高效、深入地针对新安江进行污染治理研究工作和生态补偿政策落实。

      受新安江模型所属水文专业领域的影响,上述研究机构都以水文或水利工程专业为优势专业。由于后续学者针对该模型的应用、优化与突破,大部分都只针对模型本身,而与新安江流域的关系不大。因此,为了解针对新安江流域的研究机构,通过人工筛选剥离仅针对新安江模型研发的研究内容后,再次分析主要研究机构。运用CNKI自带分析工具得到新安江流域相关研究领域的前3发文量的机构分别为:浙江省建德新安江水电厂(66篇)、河海大学(56篇)、浙江省淳安县新安江开发总公司(53篇)。由此可知,除去新安江模型的优化,针对新安江流域的生态研究主要为企业单位。

    • 某一领域的受关注程度也可由资金资助类型反应,因此本文统计了新安江相关研究的基金资助情况,见表2

      1 412篇期刊文献中受基金资助的论文共727篇,其中国家级基金(国家自然科学基金、973计划、国家科技支撑计划、国家重点研发计划、教育部科学技术研究项目、国家社会科学基金、863计划、教育部新世纪优秀人才支持计划、水利部科技创新项目计划、基础研究重大项目前期研究专项、国家科技攻关计划)资助了584篇研究文章,占总发表期刊文章的41.4%,可见新安江的相关研究受到国家层面的高度重视。同时,该领域的研究也受到地方自然科学基金和高校专项基金的重视,特别是高等学校博士学科点专项科研基金,仅次于国家自然科学基金和973计划,资助量为41篇。除此之外,进行资助的地方基金除了安徽省与浙江省外,多为重视水环境的省份,例如北京市、上海市、江苏省和湖北省,但资助数量较少,说明新安江的相关研究具有较好的参考价值,值得各省份借鉴。同时也说明新安江的相关研究并未展开紧密合作,佐证2.2节的观点。

    • 关键词可高度概括文章主题,传递作者的核心思想。通过研究关键词,能够科学具体地把握文章的重点,总结研究热点[44]。与2.2节同理,借助CiteSpace软件,将节点类型设置为关键词(Keyword),生成关键词共现图谱,展示节点阈值设置为20,见图4

      除去“新安江”与“新安江流域”,该领域前10位高频关键词为新安江模型(372)、洪水预报(162)、水文模型(82)、千岛湖(55)、径流模拟(34)、生态补偿(32)、参数率定(28)、新安江水库(26)、不确定性(22)和mann-kendal检验(21)。图4可知,新安江的相关研究主要分为2部分,一是以新安江模型为基础,进行参数优化并应用于洪水模拟、径流模拟等研究;二是基于生态补偿政策,针对新安江进行生态研究。从时间线上看,新安江的相关研究由早期的新安江模型的应用优化研究转为后期的流域生态研究。另外值得注意的是,后续学者针对该模型的应用、优化与突破,大部分都只针对模型本身,而与新安江流域的关系不大,图4也佐证了这一点。综合高频关键词,并研读近3年的具体文献,发现除了以新安江模型和生态补偿为核心开展的研究工作外,水污染防治也是研究重点。

    • CiteSpace软件具有计算突显词的功能(Burstness),基于某一时间段内被引频次和共现频次的突增情况,进而得出突显关键词和突显持续时间段,据此推断新安江相关研究前沿[9,44],见图5

      图5可知,2000年以来,新安江相关研究突显强度较高的关键词为:参数优选(4.815 8, 2005~2009年)、大坝(4.525 4, 2001~2005年)、建德市(4.254 4, 2007~2009年)、数字高程模型(4.014 7, 2004~2008年),突显度较强的关键词均在2010年以前,说明2010年以后的研究具有一定研究基础,同时延续性较好。除此之外,关键词突显持续至2020年的为:径流(2.878 2,2013~2020)和不确定性(3.372 1, 2016~2020),说明目前对于降低影响流域径流模拟的不确定性,进而提高模拟精确度为研究前沿[45-47]。另外,为了继续深化落实生态补偿政策,新安江在未来一段时间内将继续针对流域水污染研究和径流模拟,为生态补偿政策标准的核算提供理论参考依据,进而确保生态补偿的可持续性。

    • 本文借助CiteSpace可视化计量分析软件,基于CNKI数据库检索到的新安江相关研究的1 412篇期刊文献,从研究阶段、研究机构和资助基金3个角度分析了该领域的研究进展,同时判断研究热点并推断研究前沿,为新安江的水污染治理研究和生态补偿政策推进提供参考。

      (1)根据发文量与关键词共现时间图谱分析,新安江相关研究经历了初步探索阶段、继续优化阶段和深入研究阶段,不同阶段研究侧重点有所不同,但具有延续性。

      (2)从主要研究机构来看,以河海大学为主,但高校的研究重点为新安江模型的优化与应用;企业的研究重点为新安江流域的生态研究。同时,各研究机构整体合作松散,并未开展大范围的合作研究,建议高校多与当地企业合作,有助于新安江的水污染治理研究和生态补偿政策落实。

      (3)根据资助基金的情况显示,新安江的相关研究受到国家层面的高度重视,也受到地方自然科学基金和高校专项基金的重视,说明新安江的相关研究具有较好的参考价值,值得各省份借鉴。

      (4)新安江的研究热点主要分为2部分:一是以新安江模型为基础,进行参数优化并应用于洪水模拟、径流模拟等研究;二是基于生态补偿政策,针对新安江进行生态研究。另外,水污染防治也是研究重点。

      (5)目前对于“降低影响流域径流模拟的不确定性,进而提高模拟精确度”为研究前沿。另外,在未来一段时间内将继续针对流域水污染研究和径流模拟,为生态补偿政策标准的核算提供理论参考依据,进而确保生态补偿的可持续性。

    参考文献 (47)

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