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安全科學領域研究進展與趨勢

2021-08-30 09:12楊中華李亞鑫姜學鵬
科學與管理 2021年3期
關鍵詞:文獻計量學研究熱點知識圖譜

楊中華 李亞鑫 姜學鵬

摘要:以CNKI和Web of Science作為數據來源,運用文獻計量分析法和共詞分析法,借助CiteSpace對2009—2019年國際國內安全科學領域的研究文獻從空間分布、研究熱點、研究前沿等方面進行對比分析。研究發現:安全科學領域論文產出國家/地區分布極度不平衡,中國異軍突起,新興研究機構躋身國際前列;國際安全科學領域研究更加關注安全心理、安全行為和安全人因方面的議題,國內研究主要關注火災、煤礦的安全技術等問題;國際安全科學領域研究前沿呈現出明顯的社會科學趨向,而國內研究前沿在近十幾年集中于傳統的安全領域,研究火災與礦業安全較多,對人因問題的研究較少。通過對國際國內安全科學領域研究對比分析,了解國際與國內研究的差異,為安全科學領域的學者提供有益的借鑒和參考,促進安全科學領域的發展。

關鍵詞:安全科學;研究熱點;研究前沿;CiteSpace;知識圖譜;文獻計量學

中圖分類號:X915.1文獻標識碼: ADOI:10.3969/j.issn.1003-8256.2021.03.010

開放科學(資源服務)標識碼(OSID):

0引言

安全科學學科是一門新興的交叉學科,具有“文理綜合、學科交叉、行業橫斷”的學科屬性[1]。隨著社會的不斷發展,各種安全新問題也層出不窮,安全所涉及的領域和范疇變得越來越寬廣,安全科學學科體系亦在不斷豐富和發展中[1]。國內外從不缺乏對安全科學領域的研究,2010年和2014年,Swuste等[2-3]在國際刊物Safety Science發表綜述,分別對第二次世界大戰前后美國、英國和荷蘭的職業安全成果和安全科學理論進行了總結,表明以美國、英國、荷蘭為代表的發達國家在安全科學領域的研究已走在世界前列。相較于國外而言,我國安全科學發展十分滯后,直到改革開放以來,從事安全科學研究的一些學者深刻認識到開展安全科學研究的重要性,相繼開展了諸多創新性的研究,取得一些顯著的成果[4],研究領域涉及安全模擬、安全評價、安全管理、安全統計、交通安全、煤礦安全、應急管理、安全文化、安全科學理論和化工安全等[5-6]。

使用文獻計量的方法進行學科領域研究進展與趨勢分析,是探究科學發現的內部機制和規律的有效途徑[7]。2006年學者陳超美[8]利用自己開發的知識圖譜軟件CiteSpace對學科發展趨勢和演進過程進行了可視化識別與分析,為各領域學者研究學科發展提供了新的途徑。學者李杰等[9-10]分別以國內期刊《中國安全科學學報》和國外期刊Safety Science為數據來源,利用CiteSpace從國家/地區分布、作者共被引、關鍵詞分析等方面對安全科學領域的研究進行分析。此外,也有學者對安全文化[11]、工程安全[12]、煤礦安全[13]、安全疏散[14]、酸雨[15]等問題進行可視化分析。通過文獻計量對某個學科進行主題結構和前沿分析有利于明確學科發展特點,對科學本身提供信息參考和決策支持[16]。

已有研究多利用文獻計量的方法展示安全科學領域的研究機構、重要文獻、研究主題和研究前沿,但是對安全科學領域國內外研究進展和發展趨勢進行對比分析的研究尚不多見。為此,本文以安全科學領域16種國內期刊和23種國際期刊2009—2019年載文題錄信息為數據源,利用軟件CiteSpace對安全科學領域的空間分布、研究熱點和發展趨勢進行對比分析,以期為安全科學領域的學者提供有益的借鑒和參考。

1數據來源及研究方法

1.1數據來源

本文以中國知網(CNKI)作為中文文獻數據來源,Web of Science(WoS)作為外文文獻數據來源。CNKI是國內三大綜合性中文全文檢索系統之一。本文以北京大學核心期刊目錄(2017版)或中國引文數據庫(CSCD)收錄的安全科學領域16種國內期刊為刊源(表1),在中國知網檢索選刊2009—2019年間所有研究文獻,剔除征稿啟示、信息通報等無效數據后,共獲得33749條文獻題錄信息為中文數據源。Web of Science是全球最大、涉及學科最多的綜合性學術信息資源,收錄了各個研究領域最具影響力的9000多種核心學術期刊。參考馮長根等[16]的做法,以WoS數據庫收錄的23種安全科學類期刊為外文刊源(表2),在WoS數據庫檢索選刊2009—2019年期間所有研究文獻,在剔除不相關的數據后,最終選擇21344條外文文獻題錄信息為外文數據源。

1.2研究方法

研究使用的工具是科學知識圖譜分析軟件CiteSpace V,CiteSpace以科學知識為計量研究對象,能顯示科學知識的結構進程以及發展關系,并用數學方程式來表達科學發展規律,利用可視化技術以及引文分析,用曲線、圖譜等形式將科學發展規律繪制成二三維知識圖譜[17]。

本文主要采用文獻計量法和共詞分析法對國際國內安全科學領域的熱點和前沿進行對比分析。文獻計量法是以文獻計量及文獻體系特征為研究對象,利用數學、統計學等計量方法研究文獻情報的數量關系、變化規律、分布結構及定量管理,進而探討科學技術的某些結構、特征和規律。共詞分析法是利用文獻集中詞匯對或名詞短語共同出現的情況,進而確定該文獻所代表學科中各主題之間的關系。

2安全科學研究的空間分布

2.1國家/地區分布

利用CiteSpace軟件可以得到2009—2019年安全科學領域文獻的國家/地區分布(表3)??梢园l現國際安全科學研究論文產出的國家/地區分布極不均衡,一些高產國家/地區發文量占了較大比例。

在過去的十年里,美國的論文出產量為5723篇,位居第一,其次為中國(3413篇)、英國(1650篇)等。安全科學是伴隨著工業革命的到來應運而生的,在工業革命時代發達國家的工業已走在世界的前列,其安全科學也隨之處于國際前列,因此發文量前十的國家絕大多數是發達國家。中國雖為發展中大國,但發文量已趕超其它發達國家位居第二。但中國的中心度極低(0.02),位列發文量前十國家中倒數第一,表明我國在安全科學領域國際合作中扮演角色較為邊緣化,沒有能夠成為國際合作中的中介和橋梁。

對論文發文量前10的國家/地區的論文產出時間進行分析,可以看到不同國家/地區的發文量的變化趨勢(圖1)。近十年美國年發文量遙遙領先,且穩步上升,到2019年年發文量已達5723篇。而中國在這十年中發文量大幅上升,2009年發文量為97篇排名第三,在2011年超越英國后一直位居第二,到2019年已高達871篇,超過美國,位居第一。

2.2國際研究機構分布

分析研究領域論文的高產機構,有利于快速確定國際上安全研究的活躍單位,為我國安全科學研究合作和國際比較提供支持。2009—2019年期間國際安全科學領域發文量位居前10位的機構如表4所示。美國德克薩斯A&M大學(Texas A&M Univ)發文量為297,排名第一,其次為荷蘭代爾夫特理工大學(Delft Univ Technol)、澳大利亞莫納什大學(Monash Univ)等。歐美研究機構在論文產出方面有絕對優勢,中國科學院(Chinese Acad Sci)、清華大學(Tsinghua Univ)和北京師范大學(Beijing Normal Univ)也躋身高產機構。從中心性來看,清華大學和北京師范大學中心度較高,表明這兩個機構在機構合作中“中介”地位比較顯著,是機構合作的重要橋梁。

2.3國內研究機構分布

類似可以得到2009—2019年期間國內安全科學領域發文量位居前10位的機構(表5)。

國內安全科學研究機構主要集中在傳統安全科學領域高校和專業機構。中國礦業大學安全工程學院和中國礦業大學(北京)資源與安全工程學院發文量位居前2位,且其中心性較高,表明它們與國內其他安全研究機構合作比較緊密,是眾多機構合作的中介,具有重要的影響力。在專業研究機構中,公安部天津消防研究所發文量和中心性較高,也是國內重要的研究機構。然而,對比表4和表5可以發現:盡管以中國礦業大學、公安部天津消防研究所為代表的傳統安全科學領域研究機構在國內具有很大的影響力,但是在國際上卻影響力甚微。

3安全科學領域的研究熱點

領域的熱點問題是該領域在一定時期內出現次數較多、與其他相關文獻關聯較大的主題。從科學計量方面考慮,某一時段內的學科領域中出現次數較多的關鍵詞便可以代表該領域的研究熱點。

3.1國際安全科學領域的研究熱點

將Node Type設置為Keyword,閾值設置為T50,運行CiteSpace得到選文的關鍵詞頻次和高中心性關鍵詞(表6)和熱點知識譜圖。

3.1.1高頻詞與高中心性關鍵詞

從表6可以得知,高頻關鍵詞和高中心性關鍵詞具有較大的重復,Model(模型)、Risk(風險)、 Safety(安全)、Management(管理)、Accident(事故)、Uncertainty(不確定性)、Behavior(行為)同時具有較高的頻次和中心性,是國際安全科學研究熱點主題。

3.1.2聚類視圖與熱點分析

在熱點知識譜圖基礎上進一步的聚類分析,得到安全科學領域國際研究熱點聚類圖(圖2)??梢钥吹疥P鍵詞形成的6個聚類:受傷(Injury)、風險評估(Risk Assessment)、風險感知(Risk Perception)、安全氛圍(Safety Climate)、彈性(Resilience)和吸附作用(Adsorption)等,這些聚類代表了國際安全科學領域的研究熱點。

結合高頻關鍵詞、高中心性關鍵詞及關鍵詞聚類結果,可以發現國際在安全科學領域的研究熱點主要集中在以下主題:

(1)安全人因問題。人身傷害(Injury)、不確定性(Uncertainty)、行為(Behavior)以及安全事故(Accident)等研究主題在國際受到較多的關注,可以看出國際安全科學則呈現更多社會科學屬性。

(2)安全文化問題。安全氛圍(Safety climate)、風險感知(Risk perception)是國際研究的熱點領域。此外,關鍵詞管理(Management)具有較高的頻率和中心度,表明國際上學者將營造良好的安全氛圍,加強安全管理以規范安全行為作為研究重點。

(3)風險評價問題。安全事故的發生離不開人的不安全行為、物的不安全狀態、環境的不安全條件,其中絕大部分事故發生與人的不安全行為有關。由于安全行為研究的龐大性和復雜性,進行風險評價困難極大,模型(Model)的引入,在很大程度上可以預測風險,減少安全事故的發生。

3.2國內安全科學領域的研究熱點

3.2.1高頻詞與高中心性關鍵詞

用同樣的方法對國內題錄數據進行關鍵詞分析,得到國內安全科學領域高頻關鍵詞和高中心性關鍵詞(表7)。其中,數值模擬、火災、安全工程、采空區、影響因素等關鍵詞同時具有較高的頻次和中心性,這些構成了國內研究的熱點領域。

3.2.2聚類視圖與熱點分析

對國內研究熱點知識譜圖進行聚類得到安全科學領域國內研究熱點聚類圖(圖3)。其8個聚類分別為安全工程、火災、數值模擬、煤與瓦斯突出、環境工程學、環境工程、評價指標、試驗研究等。

結合國內高頻關鍵詞、高中心性關鍵詞及關鍵詞聚類分析可知,我國在安全科學領域的研究熱點主要集中于以下主題:

(1)火災、煤礦安全的研究?;馂膯栴}作為安全領域的重心,近十年來在消防、安全疏散等有諸多的研究。煤礦安全也是近十年國內安全科學研究的重點,采空區、瓦斯抽采、煤與瓦斯突出等方面頗多。

(2)安全文化的研究。我國在實施安全管理、安全工程管理過程中,非常注重安全文化的建設。安全文化在我國廣泛應用在企業安全管理、礦業煤炭安全管理等各個領域。

(3)安全評價研究。表7中關鍵詞頻率和中心性最高的為數值模擬,而數值模擬就是通過數值計算和圖像顯示的方法,達到對安全工程問題研究的目的。此外,我國安全科學領域常用的安全評價方法還有貝葉斯網絡、層次分析法(AHP)、模糊綜合評價、BP神經網絡等。

3.3國際國內研究熱點對比

對比發現,國際國內安全科學領域研究熱點既有相同的地方,也有各自的研究側重點。

(1)安全文化在國際國內均是安全科學領域的熱點研究問題。安全文化通過對人的道德倫理、觀念態度、情感品行等深層次的人文因素的強化,不斷提高人的安全素質,改進其安全意識和行為,從而使人們自覺主動地按安全要求采取行動。

(2)模擬仿真在國際國內都受到極大的重視。隨著計算機技術的發展,仿真技術逐漸成為繼數學推理、科學實驗之后人類認識自然界客觀規律的第三類基本方法,而且正在發展成為人類認識、改造和創造客觀世界的一項通用性、戰略性技術??梢哉f未來在安全科學領域,模擬仿真技術將一直會是安全領域的研究熱點。

(3)國際國內學者在研究熱點上也存在著明顯的不同:國際上學者更加關注安全心理、安全行為和安全人因方面的議題,兒童保護、酒駕以及不安全行為等是國際研究的熱點;國內的研究熱點主要集中于火災、煤礦安全技術問題,對安全人因方面的研究關注較少。

4安全科學領域的研究前沿

把握某一學科領域的前沿問題可以推斷這一領域研究的發展趨勢。研究領域的前沿問題是突變的動態概念,每個階段都可能會產生不同的前沿問題,本文將按照不同的時間段來對國際國內安全科學領域的前沿問題進行可視化分析。

4.1國際安全科學領域的研究前沿分析

對國際安全科學領域的研究前沿分析主要通過對近十年來關鍵詞的變化展開。用CiteSpace對關鍵詞進行統計,參數設置與之前相同,將視圖顯示類型選擇為TimeZone,得到國際安全科學研究的前沿知識圖譜(圖4)。

2009—2011年,代表性關鍵詞有模型(Model)、風險(Risk)、安全(Safety)、管理(Management)、系統(System)、事故(Accident)、不確定性(Uncertainty)等。通過建立模型研究問題一直是安全科學領域研究的熱點,建模分析可以在很大程度上預測一些不確定性因素所帶來的風險??冃гu價(Performance)、風險評價(Risk assessment)、風險感知(Risk perception)、氣候變化(Climate change)也是這個階段的熱點研究。

2012—2014年開始出現關鍵詞公共衛生(Public health)、傷害預防(Injury prevention)、交通安全(Traffic safety)、交通事故(Traffic accident)、年輕司機(Young driver),表明這個期間研究前沿轉移到了人身安全、公共衛生等議題。

2015—2017年間,典型的關鍵詞有環境(Environment)、退化(Degradation)、地震(Earthquake)、廢水(Waste water)、吸附作用(Adsorption)等等。表明自然災害和環境相關議題是本階段研究熱點,如地震、廢水、氣候變暖等問題。

2018—2019年出現貝葉斯網絡(Bayesian network)、傷害嚴重程度(Injury severity)等高頻關鍵詞。安全人因議題依舊是國際學者研究的前沿,主要關注工作環境、道路環境、社會環境變更條件下人們面對問題采取的準備措施,以及導致傷害發生率差異的影響因素。

4.2國內安全科學領域的研究前沿分析

同樣的方法,可以得到國內安全科學研究前沿知識圖譜(圖5)。

2009—2011年代表性的關鍵詞有數值模擬、層次分析法、安全工程、煤與瓦斯突出、采空區、煤礦、瓦斯抽采、火災調查等。這一時期我國安全科學領域研究對象上主要集中于火災安全和煤礦安全,研究方法呈現多樣化,數值模擬、層次分析法、模糊綜合評價、BP神經網絡都是這個階段的常見的研究方法。

2012—2014年間的常見關鍵詞有風險評價、防滅火、瓦斯涌出量、沿空留巷、圍巖控制、地質災害、不安全行為、自然災害、結構方程模型(SEM)、支持向量機(SVM),表明在傳統火災、煤礦安全問題之外,研究前沿開始出現不安全行為和自然災害方面的研究。

2015—2017年的典型關鍵詞有建筑防火、煤層氣、熱釋放速率、特厚煤層等。表明國內安全領域的研究重心依然放在火災安全及煤礦安全問題上。在研究方法上出現正交試驗、有限元分析等方法。

2018—2019年國內安全科學領域出現的高頻關鍵詞是隧道火災、交通工程、貝葉斯網絡、熵權法、物聯網及又再一次出現的結構方程模型,顯然,多樣化的研究方法能進一步深化安全科學領域的研究。

4.3國際國內研究前沿的對比

對比國際國內安全領域的研究前沿,發現:

(1)研究側重點不同。國際安全科學領域研究前沿呈現出明顯的社會科學屬性,比如:公共健康(Public health)、交通安全(Traffic safety)、交通事故(Traffic accident)、年輕司機(Young driver)等,這些安全心理、安全行為和安全人因方面的議題都是以人為主導的研究議題。而我國的研究前沿主要集中于傳統的火災、煤礦等安全領域,對安全心理、安全行為和安全人因方面研究關注較少。

(2)研究方法趨同。建模仿真技術是國內外安全科學領域主流的研究方法,而且,國內外安全科學領域的研究不斷從其它學科引入新的研究方法,從層次分析法(AHP)、模糊綜合評價等方法到結構方程模型(SEM)、BP神經網絡、有限元分析、貝葉斯網絡和熵權法等,新方法的引入不斷推動著安全科學學科的發展。

5結論與展望

本文利用CiteSpace對國際國內安全科學領域研究的空間分布、研究熱點及研究前沿進行了分析,得到以下結論:

(1)安全科學研究論文產出的國家/地區分布極度不平衡,中國異軍突起。2009—2019年期間,國際安全科學論文的產出集中在少數國家/地區,其中國際選刊發文總量美國高居世界第一,中國緊隨其后,發文量前十位的國家/地區還有英國、澳大利亞、加拿大、法國、意大利、荷蘭、德國和挪威;就年度發文量而言,近十年中國發文量大幅上升,在2011年超越英國后一直位居第二,到2019年已高達871篇/年,超過美國位居第一,表明過去十年我國對安全科學研究的重視程度,中國學者和科研機構在國際安全科學領域論文產出中的重要性日趨凸顯。

(2)國際安全科學領域研究機構主要集中于歐美國家,中國新興機構躋身國際前列。研究發現:國際安全科學領域研究機構主要集中在一些歐美國家,美國德克薩斯A&M大學、荷蘭代爾夫特理工大學、澳大利亞莫納什大學、意大利米蘭理工大學等表現突出。其中我國的中國科學院、清華大學和北京師范大學安全研究產出也躋身前10位,但是其在科研合作中的中心度較低,在國際科研合作中“橋梁”地位不足。更值得反思的是,中國科學院、清華大學和北京師范大學并非我國安全科學領域的傳統優勢研究機構,而我國傳統的安全科學領域研究機構主要是以中國礦業大學、中煤科工集團等為主導,表明目前我國傳統的安全科學領域研究機構在國際影響力偏弱。特別是在當前“安全學科”雙一流建設的情況下,我國仍缺少具有國際代表性的安全研究機構,需要重視安全學科自身影響力的提升。

(3)國際安全科學領域研究熱點呈現出了明顯的社會科學屬性,國內研究熱點集中于安全技術議題。國際安全科學領域研究熱點主要有安全文化、人身安全、風險評價等,其中人身安全是研究的重點,比如酒駕、兒童保護等,以人為本的安全宗旨,這些呈現出了明顯的社會科學屬性;國內研究熱點主要包括火災和煤礦安全、安全文化、安全評價等,其中火災安全和煤礦安全是研究的重點,這與我國的實際國情密切相關。相對而言,國際上安全科學研究主題分布較為廣泛,其在火災以及煤礦等方面的純工程技術論文數量較少,反映了國際和國內安全科學研究的差異性。

(4)國際的安全科學研究前沿呈現由“物”向“人”的轉移,國內近十幾年中并沒有發生較大的變化,一直側重于“物”的研究。國際安全科學領域研究前沿呈現出明顯的社會科學趨向,從2010年關注的不確定性(Uncertainty)、風險評價(Risk assessment)、安全模型(Model)、風險感知(Risk perception)等領域,逐漸轉移到公共衛生(Public health)、傷害預防(Injury prevention)、交通安全(Traffic safety)、年輕年老司機(Young old driver)等安全人因方面的議題。而國內研究的關注點近十幾年中并沒有發生較大的變化,一直以火災安全和煤礦安全為重點研究對象。我國近十年的安全科學主題結構相對清晰,當前的安全研究重點側重于物的研究,我國安全科學在工程技術研究方面占有相當大的比例,這反映了我國安全科學研究在人因問題研究方面還比較欠缺。

把握安全科學研究熱點及研究前沿的探測結果,可以為安全科學發展戰略與安全學科發展方向的決策提供決策參考和支持。本文主要從空間分布、研究熱點和發展趨勢對國際和國內安全科學領域的研究進展進行對比分析,研究結論可為安全科學領域的學者提供有益的借鑒和參考。然而本文僅從三個角度對國際國內安全科學領域進行對比分析,研究內容相對來說不夠全面,未來可從作者共現分析、共被引網絡分析、文獻耦合分析等角度繼續進行相關研究。此外,宏觀的安全科學主題及前沿分析的結果還不夠細致,今后可以就安全科學領域的微觀主題進行深入的挖掘,深入探討某個分支、某一主題的發展動態和趨勢。

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Research Progress and Trend Analysis of Safety Science Research:Visual Research Based on CiteSpace

YANG Zhonghua1,2,LI Yaxin1,JIANG Xuepeng3

(1.Evergrande School of Management, Wuhan University of Science & Technology, Wuhan 430065, China;2.Center for Service Science and Engineering, Wuhan University of Science & Technology, Wuhan 430065, China;3.School of Resource and Environmental Engineering, Wuhan University of Science & Technology, Wuhan 430081, China)

Abstract: Using CNKI and Web of Science as data sources and using bibliometric analysis and co-word analysis, CiteSpace was used to compare and analyze the research literature in the field of international and domestic safety science from 2009 to 2019 from the aspects of spatial distribution, research hotspots and research frontiers. The results show (1)The countries / regions distribution of scientific papers in the field of safety science is extremely uneven, China ranks second after the United States, and Chinese emerging research institutions are at the forefront in the world." (2) Hotspots such as safety culture, simulation method and risk assessment have been receiving attention both in China and internationally. International researchers focus on hot topics such as safety psychology, safety behavior and safety human factors. In comparison, Chinese researchers prefer fire and coal mines safety technology. (3) The research frontier of international safety science research shows an obvious trend of social science, while the domestic researches mainly focuse on the traditional safety field of fire safety and mining safety with seldom researches on human factors. Through the comparative analysis of studies in the field of international and domestic safety science, the differences between international and domestic studies are understood, so as to provide beneficial reference for the scholars in the field of safety science and promote the better development of the field of safety science.

Keywords: safety science;research hotspots;evolution of frontiers;CiteSpace;knowledge map;bibliometrics

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