基于CNKI的3S技术发展文献计量分析

刘志慧 周卉

(长安大学土地工程学院，陕西 西安 710054)

引言

“3S”技术为科学研究、政府部门管理设置以及社会发展生产和制造贡献了更先进高效的观察工具、描述语言和创新思维手段[1]，是一个自然发展趋势，三者之间相互作用产生了“一个大脑，两只眼睛”体系结构[2]，即RS和GPS向GIS提供升级区域信息以及室内外空间的精准定位，GIS软件对信息进行空间分析和综合集成，成为决策的科学依据[3]。3S集成技术运用空间遥感和GPS实时准确获取数据的能力，在实践中达到降低成本、技术改进和结合新领域应用等多功能智能改造的效果[4]。

“3S”技术自20世纪初被提出以来发展迅猛，大量学者对3S技术溯源应用及技术发展进程都进行了深层次多领域探讨。其中，何绍福[5]等阐述了“3S”系统在国内外的发展情况，尤其是“3S”集成系统在森林、草地、动态监测方面的发展。曾伟[6]等基于土地利用可持续发展角度对“3S”作用进行追溯与归纳，对我国“3S”技术不同应用领域发展现状和未来趋势进行总结归纳。丁锐[7]等从农业、生态环境监测以及智慧城市建设方面对“3S”技术应用现状进行分析，并提出了目前“3S”技术在应用中出现的问题和难以解决的技术突破[8]。

文献计量是以大量科学文献为对象研究文献中的排列组合、变化趋势和定量分析管理方法，结合数理统计方法总结数量特征从而反映研究领域热点[9]。本文运用文献计量法，对CNKI数据库中1994—2019年收录的有关“3S”技术的文献进行定量分析，拟通过对该类文献的探究，梳理该领域研究热点和发展趋势，旨在系统认识“3S”技术的应用现状，为“3S技术”未来应用和发展提供客观科学的指导。

1 研究方法与数据来源

本文基于CNKI中国知网数据库，以“3S技术”、“3S集成技术”为主题词进行检索，时间跨度选择1994—2019年，以Endnote格式导出题录数据，并在Endnote软件中对标题、摘要和关键词进行初步筛选，最终得到有效的4200篇文献作为研究对象。将其分为“Journal Article(期刊文献)”、“Thesis(学位论文)”和“Conference Proceedings(会议论文)”3种不同类型的文献，其中，Journal Article(期刊文献)3059篇，占72.83%；Thesis(学位论文)791篇，占18.83%；Conference Proceedings(会议论文)350篇，占8.33%，表明期刊是承载该类文献主要形式。

2 结果分析

2.1 发文数量分析

分析特定阶段的论文年度发文数量在很大程度上能够反映出该研究领域在此阶段的发展状况和发展趋势[10]。本文按照论文发表年份排序，得到论文发文数量年度分布图，见图1。如图1所示，发文数量总体呈增长趋势，大致可分为起步萌芽阶段、高速增长阶段和平稳发展阶段。1994—1999年为起步萌芽阶段，文献数量少且增幅小，“3S”技术在20世纪90年代初被提出，中国信息高速公路(China ISH)计划启用加速“3S”技术传播[11]，先后有学者对“3S”技术应用在土地管理、地质矿产、测绘技术、土地利用、水利建设和林业[12]等方面进行了初探；2000—2010年为高速增长阶段，文献数量增速快，拥有起初阶段的技术和经验的积累下，在进入21世纪后，我国“3S”技术迅猛发展，从图1中可以看出，该阶段年发文数量急速增长，平均增幅达30篇，并在2009年达到峰值；2011—2019年为平稳发展阶段，发文总数量有所减少，但整体呈波浪式发展，态势较为平稳，年均发文量为234.8篇，表明“3S”技术的研究正在趋于成熟，为各个领域提供了可靠的技术支持。

2.2 发文作者及机构分析

2.2.1 发文作者情况分析

文献被引用的次数和发表文献数量质量在一定程度上代表该领域学者研究水平，且研究机构学术水平和成果也与该机构学者学术影响力成正比[13]。在本文所选取的4200篇文献中，作者人数共计7398位。文献计量分析中通常使用洛特卡定律[14]来研究科学领域研究成熟度，即写N篇论文的作者数量大约是写一篇论文的作者数的1/N2，满足如下关系：

y(x)=y(1)/x2

(1)

式中，y(x)表示发表x篇论文的作者数；y(1)表示发表1篇论文的作者数。

表1 作者发文量分布

从表1可以看出，仅发表过1篇与“3S”技术相关的文献作者人数有6124人，占比82.78%，这与洛特卡定律中发表1篇论文的作者数量的参比60%相去甚远。从一定程度上反映了在“3S”技术这个研究领域里，研究人员结构较为松散，尚未形成一个具有一定研究深度的体系，也从一定层面上反映了我国“3S”技术的研究目前正处于一个尚未完全成熟的阶段，需要进一步的深入。

2.2.2 核心作者群及发文机构分析

一个领域只有出现大量论文文献流并呈现有规律的变化才可以了解该学科发展历程和研究方向。普赖斯公式基于此被用于确定高被引文献成果，从而划定某研究领域内核心作者和学术团队[15]，关系式：

(2)

式中，Nmin表示核心作者群中发文量最少作者的论文数量；Nmax表示核心作者群中发文量最多作者的论文数量。

据表1可得，本研究领域中Nmax=26篇，根据式(2)得出Nmin=3.8篇，因此本文限定发文量大于4篇的作者构成核心作者群，共计169人，本文选取发文量>8篇的作者进行说明，结果详见表2。

表2 高产作者情况

据表2可知，从事“3S”领域研究的学者中，冯仲科发文最多为26篇，该学者主要研究森林资源监测和林火防治[16]；其次为杨武年学者发文量为18篇，主要研究土地利用和景观生态[17]；其后依次为周立、周林飞、杜会石、刘健等，研究领域涵盖生态、农林业等多个方向。

在本文所研究的4200篇文献中，剔除发文作者机构不详的数据后，剩余3346个样本，对此样本进行统计，选择发文量大于9篇的机构进行说明，得到作者发文机构分布，结果详见表3。

表3 作者发文机构分布

论文数量及作者所在地区或系统可揭示各系统各地区学术团队在某领域的活跃程度与影响力，便于发现有关专业人才聚集点和地区热点问题[18]。据表2、3可知，发文作者多数来自于高校和研究院(所)，表明我国从事“3S”技术的研究人员主要来自以中国科学院、北京林业大学为代表的高校和研究机构，且多数机构都以农林业为主要研究领域，共计3346个研究机构。对研究机构所属区域进行统计分析，并在ArcGIS中进行大数据可视化以获取图2。

据图2可以看出，本研究领域的作者所属机构主要分布在中部地区，以及北京和部分经济技术发达的地区。前人在2001年的研究成果表明，地理学的研究力量集中分布于东部地区，相较其研究成果，可以从一定层面上表明，我国中部地区地理学的研究力量正在扩大，地理技术分支的研究也出现向中部地区转移的趋势。

2.3 载文期刊分析

在所分析的4200篇文献中有3059篇来自学术期刊，并分布于1017个不同的期刊。本文根据布拉德福定律[19]来确定核心期刊，将1017种期刊样本按照载文量进行降序排列，并划分为3个区，公式：

n1:n2:n3=1:a:a2(a>1)

(3)

式中，a是比例常数；n1种期刊是核心区；n2种期刊是相关区；n3种期刊是外围区。

本文所研究的1017种期刊里，n1=55，n2=213，n3=749，比例约为1∶4∶14，依据布拉德福定律，将该研究领域中前55种期刊确定为第一区(核心区)，并选取前20种期刊进行说明，详见表4。

由表4可以看出，载文最多的是《测绘与空间地理信息》，共计63篇，占比6.19%；其次是《黑龙江科技信息》，共计51篇，占比5.01%。在本文确定的核心区期刊中，多数期刊都与空间测绘、农林资源相关，表明“3S”技术目前在空间测绘、农林资源方面的应用最为广泛。同时也可以看出，该研究领域期刊较为分散，集中度不高，说明该领域的核心期刊群尚未完全成型，该领域还处于发展阶段。

表4 核心期刊及载文量

2.4 关键词分析

关键词可以表达文献主题和揭示研究成果内容特征，选取其中出现频次>20的关键词进行说明，结果见图3。

本文对4200篇文献中的关键词进行提取得到6489个独立样本数据，对相似样本进行归并处理。如图3所示，“土地利用”位于第1，“动态监测”紧随其后，在此之后多为农业和生态，可见土地利用与动态监测成为与“3S”技术相关度高，客观表明“3S”技术在此阶段主要应用于土地、森林、生态、动态监测等领域。

3 结论

本文通过对CNKI中国知网数据库中1994—2019年以“3S”技术为主题的4200篇文献进行梳理，从发文量、发文作者、发文机构、载文期刊和关键词分别进行计量分析得到如下结论。

该领域的文献发展态势分为3个阶段。1994—1999年萌芽阶段文献数量少且增幅较小，客观体现出我国“3S”技术领域的研究于此开始；2000—2010年高速增长阶段文献数量激增发展迅猛，表明我国在该领域不断深入；2011—2019年平稳发展阶段发文量有所减少但总体呈波浪式发展，说明我国在“3S”技术领域的突破尚少，正处于稳步前进的阶段。

“3S”技术应用领域逐渐形成以冯仲科、杨武年等为代表的研究力量，在这些核心作者中，多数来自于高校和研究院(所)这2个系统，且集中分布于中部地区。

本文依据布拉德福定律确定的核心区期刊中，《测绘与空间地理信息》成为承载与“3S”相关文献的主要期刊，载文量为63。在核心区期刊中，多数期刊都与空间测绘、农林资源有关，表明“3S”技术目前主要服务于土地利用、农林、生态等领域。

通过关键词词频分析，得出频次最高的为“土地利用”，其次为“动态监测”，表明“3S”技术多应用于土地行业及其相关领域中，与农林牧渔业联系紧密。

我国“3S”技术的发展近乎30载，随着“3S”技术的普及和广泛应用，也逐渐产生了许多亟待解决的难题。众多地理信息系统软件之间的数据转换问题；高分辨率卫星遥感海量数据快速存储与处理问题；为提高数据分析处理效率，3S集成技术如何服务大数据和人工智能时代都是需要突破的问题。