基于Cite,Space的地质灾害应急研究可视化分析

邱锦安，杨林，童纪伟，张杰，邓志德

（1.广东省地质灾害应急抢险技术中心，广东 广州 510080；
2.韶关学院旅游与地理学院，广东 韶关 512005）

中国幅员辽阔，地质环境复杂多变，地质灾害易发、频发，严重威胁人民群众的生命财产安全（杨迁等，2020；
刘传正等，2020）。尤其是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷地质灾害，严重威胁着许多城镇、建筑和交通等重要工程设施，影响社会经济可持续发展，这类突发性地质灾害，通常是地质灾害应急处置最常见的灾种。地质灾害应急处置是应急响应工作流程中的最关键环节，是应对地质灾害灾情或险情采取的紧急调查和减灾行动（刘传正，2006）。目前已有一些相关文献对地质灾害应急进行了研究，但只是侧重于某个应急处置技术环节，如应急调查、应急测绘、应急监测等，对地质灾害应急领域的历史脉络与现状分析（如论文发表情况，核心作者与机构，前沿热点等）缺乏研究。目前，基于知识图谱的可视化分析应用十分广泛，比如知识图谱软件CiteSpace在自然灾害（含地质灾害）研究领域的分析，包括自然灾害风险及风险感知（王萍等，2019；
尚志海等，2021）、泥石流灾害风险（陈荟竹等，2018）、泥石流防治（赵鹏等，2019）、岩溶灾害（钟亮等，2018）和社区地质灾害防灾减灾（郭浩天等，2019）等研究，利用CiteSpace软件的统计分析、网络分析和聚类分析等工具，对作者群、研究机构、关键词和研究热点等信息进行综合分析。CiteSpace是由美国德雷塞尔大学（Drexel University）信息科学与技术学院陈超美教授2004年发明，2006年与大连理工大学WISE实验室合作开发的知识图谱分析软件（Chen，2006），该软件已在多个学科的现状分析、热点方向及发展趋势分析中取得了丰硕的研究成果（Chen，2017）。因此，鉴于地质灾害应急研究领域的现状综合分析较少，本文利用CiteSpace知识图谱分析软件，构建21世纪以来近20年间中国地质灾害应急研究领域知识图谱，直观、定量地探究中国地质灾害应急领域的研究热点，进一步完善地质灾害防灾、减灾、救灾相关的应急知识理论体系。研究成果有助于把握地质灾害应急领域现状和热点，揭示中国地质灾害应急领域的演进历程与发展趋势。

1.1 数据来源

以“地质灾害应急”为主题词，在中国知网（CNKI）数据库（含中国学术期刊网络出版总库、博士学位论文全文数据库以及优秀硕士学位论文全文数据库）检索出1 011条文献数据。对检索结果去重，并删除报刊简讯、无作者信息及其他不相关条目后，筛选得到462条论文数据（含7篇博士论文和50篇硕士论文），时间跨度为21世纪以来近20年（2002年1月1日—2021年12月31日，2001年无相关论文），每条数据记录包括论文题目、发文作者、研究机构、摘要和关键词等信息，导出为Refworks格式文件备用。

1.2 研究方法

CiteSpace软件没有对CNKI期刊实现共现分析的功能（邱锦安等，2017）。因此，首先利用Excel 2016对近20年间（2002—2021年）的地质灾害应急主题文献数量及载文期刊情况进行统计分析，再将前述Refworks格式文件导入CiteSpaceⅢ（CiteSpace.3.8.R6版本），设置时间和阈值，勾选聚类词来源（包括标题、作者、机构、摘要、关键词），生成地质灾害应急研究领域知识图谱，对论文作者、研究机构以及关键词进行数据挖掘与可视化分析。

2.1 发文数量及时间分布特征分析

2002—2021年地质灾害应急研究的发文数量呈现为波动增长的趋势（图1）。在2004年国务院颁布《地质灾害防治条例》前几年，有关地质灾害应急研究的发文量很少；
在《条例》施行之后，地质灾害应急作为一项重要内容，得到了学者们关注，逐渐围绕相关领域开展了一些研究，由于受到理论认知水平的限制，2005—2008年地质灾害应急研究发展较为缓慢，发文量较少，但总体呈上升趋势；
为贯彻落实《地质灾害防治条例》、《国家突发地质灾害应急预案》（2006年1月8日颁布）和《中华人民共和国突发事件应对法》（2007年11月1日颁布）相继施行，明确规定了突发事件应急处置与救援相关职责；
而2008年举世震惊的汶川大地震触发的崩塌、滑坡数量总数达4万～5万处，四川省实施了多省参与的地震灾区重大地质灾害应急勘查、设计和施工等项目，使后续2009—2013年间出现了较多的突发性地质灾害应急相关研究；
2011年6月，《国务院关于加强地质灾害防治工作决定》发布，以建立健全地质灾害调查评价体系、监测预警体系、防治体系、应急体系为核心，强化全社会地质灾害防范意识和能力，全国各地陆续贯彻落实，中国地质灾害应急研究领域掀起了热潮，在2014和2015年发文量增加较多，其后也较平稳发展；
到了2018年，从国务院机构改革组建应急管理部、整合原国土资源部的地质灾害防治职责开始，国内学者们加大了地质灾害应急的研究力度，后续2年发文量快速增加，尤其是2019年，随着10多年的理论知识积累及先进技术手段的应用，中国地质灾害应急研究发文量迅速增长到63篇，达到了近20年研究的顶峰；
随后2020年、2021年发文量有所下降，分别为50篇和22篇。

图1 2002—2021年地质灾害应急研究发文数量Fig.1 Number and annual growth rate of geological disaster emergency research papers in 2002-2021

近年来，国务院下发通知于2020年至2022年开展第一次全国自然灾害综合风险普查，包括地质灾害风险普查，目标是摸清全国地质灾害风险隐患底数，查明重点区域抗灾能力，客观认识全国和各地区地质灾害综合风险水平。在此背景下，可以预见未来中国地质灾害应急研究也将不断受到关注，相关研究论文的数量将有所增长。

2.2 载文期刊分析

按不同期刊分别统计2002—2021年地质灾害应急研究的发文数量，并在CNKI中查阅2021版复合影响因子，发文6篇以上的共有16个期刊（表1），排名较前且影响因子在0.5以上的有《中国地质灾害与防治学报》《城市地质》和《地质灾害与环境保护》。载文篇数排名前16位的期刊大部分为地质类专业学术期刊，少部分为测绘类、地震类、地理信息类期刊，反映了学科交叉研究有待进一步加强。另外值得关注的是，长安大学有8篇学位论文与地质灾害应急研究相关，表明目前该校是培养地质灾害应急领域研究生较多的高校。载文6篇及以上的期刊中，中文核心期刊的数量较少，且影响因子总体偏低，表明地质灾害应急研究学术质量有待进一步提高。

表1 2002—2021年地质灾害应急研究载文量6篇及以上的期刊Tab.1 Journals in which more than 6 papers on geological disaster emergency research are published 2002-2021

2.3 发文作者知识图谱可视化分析

在CiteSpaceⅢ软件中的节点类型勾选作者，提取被引频次最高的50个作者，得到作者知识图谱（图2），识别出地质灾害应急研究领域的核心作者及其合作强度和互引关系。图2中，节点越大表示作者出现频次越多。经统计，发文作者出现1次及以上的有494人，出现3次以上的有22人（表2），其中陈红旗、张小趁、刘传正、张斌均在5次以上。另外，前10位作者发文频次为59次，占到所有作者总发文频次的12%，而发文频次在3次以上的作者发文频次共93次，占所有作者发文频次近20%，表明中国地质灾害应急研究领域作者集中度较高，核心作者的相关研究成果奠定了地质灾害应急研究的学科基础。但从论文作者知识图谱中的共现网络分析发现，地质灾害应急研究的研究人员互引关系较为简单，表明各研究团队之间的合作较少，有待进一步加强。

表2 2002—2021年地质灾害应急研究出现频次3次及以上的作者Tab.2 Authors whose articles on geological disaster emergency research appeared more than 3 times in 2002-2021

图2 2002—2021年地质灾害应急研究发文作者可视化图谱Fig.2 Authors of geological disaster emergency research in 2002-2021

2.4 发文机构知识图谱可视化分析

在CiteSpaceⅢ中构建图谱对研究机构的现状和优势进行分析（图3所示，只显示出现3次及以上的研究机构），有助于学者们发现标杆、寻找差距，以增强竞争意识、实现共同发展（邱锦安等，2017）。图3中节点越大，代表发文机构出现频次越多；
节点密度越大，则说明机构之间联系越密切。从图3整体来看，网络关系稀疏、密度小、聚合度低，很多节点之间都没有连线，说明2002—2021年地质灾害应急研究领域的研究人员都是处于独自研究的状态，相互之间交流较少，因此有待加强交流合作，实现研究领域发展。

图3 2002—2021年地质灾害应急研究发文机构可视化图谱Fig.3 Institutions doing geological disaster emergency research in 2002-2021

合并二级机构之后，可见中国地质环境监测院（含原国土资源部地质灾害应急技术指导中心，现为自然资源部地质灾害技术指导中心）发文数量最多（29篇）；
其次是华北科技学院、成都理工大学（含地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室）和三峡大学，发文量均为10篇（表3）。从区域角度上看，发文数量前十的研究机构在北京、河北、四川和湖北，主要原因是上述省（市）经济发展水平相对较高，科研经费及实验研究条件充足，科研能力较强，地质灾害也十分发育。

表3 2002—2021年地质灾害应急研究发文3篇及以上的机构Tab.3 Institutions which articles on geological disaster emergency research appeared more than 3 times in 2002-2021

从单个机构来看，自2010年我国遭遇了甘肃舟曲县特大泥石流、贵州关岭县特大滑坡和陕西丹凤重大泥石流等一系列重大突发地质灾害后，地质灾害应急工作被提到了一个新的高度（刘维，2013）。为应对严峻的地质灾害防治形势，2011年4月中央编办批复国土资源部成立地质灾害应急技术指导中心，该中心近10年来承担了全国许多重大地质灾害应急调查、监测预警和应急处置技术指导以及相关课题研究；
而华北科技学院作为应急管理部直属高校，拥有多个防灾减灾、应急管理相关的科技平台，建有矿山地质和灾害防控应急数字化实验室。据相关报道，目前华北科技学院与防灾科技学院已合并组建应急管理大学（筹），将成为地质灾害国家应急管理人才培养、科技创新和教育培训高地，预计将来会有以应急管理大学署名的地质灾害应急相关成果产出；
成都理工大学拥有目前我国地质灾害防治领域唯一的国家重点实验室，将围绕国家经济建设和减灾防灾的战略目标，建立地质灾害防治领域理论创新体系和技术方法体系；
三峡大学则拥有三峡库区地质灾害教育部重点实验室，致力于解决三峡库区崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害防治与应急中的关键技术问题；
其余机构则由于所在地区经济发展水平相对较弱、科研经费较少，或者由于研究力度不够，发文量较少。综上所述，中国地质灾害应急研究机构间科研能力的差异较为显著，需提升竞争实力，实现共同发展。

2.5 地质灾害应急关键词知识图谱分析

关键词是能够反映论文主体概念的一组主题词，出现频率高的关键词一般代表了该领域的研究热点。熟知研究热点，可以使学者们对地质灾害应急研究现状和发展态势有更明确的认识，有助于更好地把握领域研究动向（邱锦安等，2017）。使用CiteSpaceⅢ软件对论文主题关键词知识图谱进行分析（图4，经调谐只显示出现10次及以上的关键词）。图4中圆点越大，表示该关键词出现频次越高。

图4 2002—2021年地质灾害应急研究关键词可视化图谱Fig.4 Keyword map of geological disaster emergency research in 2002-2021

据统计，出现频次10次以上的高频关键词有21个（表4），其中前11个高频关键词（出现18次及以上）为“地质灾害”“应急管理”“应急处置”“滑坡”“应急响应”“应急预案”“应急调查”“无人机”“应急测绘”“突发地质灾害”“地质灾害应急”，出现频次累计达435次，这些高频关键词实际与图5中的突发地质灾害应急工作内容与流程高度吻合：通过“地质灾害”灾（险）情上报、“应急响应”启动（即启动“应急预案”），迅速开展应急调度（应急专家和技术人员、装备调度）；
应急工作小组接到任务后，快速收集灾害点及周边以往地质、气象、水文和遥感等资料，赶往灾害点现场开展“应急调查”“应急测绘”“应急监测”等工作，查清地质灾害的分布范围、发育特征、形成机制、诱发因素，评价其稳定性、危害性和危险性，提出“突发地质灾害”“应急处置”建议，为“地质灾害”“应急管理”提供决策依据。由此可见，地质灾害应急研究工作基本上都是围绕突发地质灾害应急实际工作展开的，具有理论指导实践的意义。

图5 突发地质灾害应急工作内容与流程图Fig.5 Contents and flowcharts of emergency work for sudden geological disasters

表4 2002—2021年地质灾害应急研究文献高频关键词（10次以上）Tab.4 High frequency keywords in geological disaster emergency research in 2002-2021(＞10 times)

此外，以上有几个高频关键词比较突出，第一是“滑坡”（首次出现年份为2005年），说明“滑坡”是地质灾害应急研究关注的主要类型，侧面反映了滑坡在我国地质灾害发育的广泛性、频率的高发性和后果的严重性（刘红岩等，2021；
裴振伟等，2021）。滑坡灾害的应急处置技术方法体系涵盖了群测群防、应急预案、应急响应、应急调查、应急监测预警、应急治理、抢险救灾和指挥调度等各个相互依赖的环节，如果滑坡灾害应急处置得当，灾害就会得到有效控制，可以最大限度地减轻人民生命财产损失（肖进，2009）。其实，近年来由于人类工程活动的影响和地质条件的特殊性，岩溶地面塌陷这一地质灾害也频繁发生在广东、广西和湖南等南方省份，常常会导致道路结构破坏、引起房屋开裂或塌陷。由于岩溶地陷事发突然，经常由于应急处置不当而造成当地民众恐慌，造成巨大经济损失，影响社会稳定（梁任和等，2021），目前对岩溶地面塌陷成因及治理技术有不少研究，但是应急处置相关研究较少，尚未形成完整的理论体系，处置技术的适用性也有待更多实例验证，特别是应急勘查及应急处理方面，有待进一步研究并不断提高相应技术。随着关注度的提升，可以预见将来会有更多的岩溶地面塌陷地质灾害应急相关研究成果出现；
第二高频关键词是“无人机”（2010）以及“应急测绘”（2017），是近10年来地质灾害应急研究的热点之一，合计论文关键词至今已有36次。在CiteSpace中提取并研读“无人机”节点相对应的文献发现，近10年来无人机在地质灾害应急测绘中发挥越来越重要的作用。比如2010年6月28日贵州省关岭县岗乌镇突发特大型滑坡地质灾害，应急工作人员采用无人机航测，快速获取了灾害点及周边的高清晰地表影像数据，如DEM、DSM和正射影像图等，用于构建三维虚拟景观模型，快速评估地质灾害的灾情，为地质灾害应急提供及时、可靠的数据保障（王国洲，2010）；
近年来，使用成本低、影像实时传输、高危地区作业方便的无人机遥感系统发展迅速，逐步成为一项重要的空间数据获取的技术手段，特别是响应速度更快的轻小型无人机，在地质灾害应急监测中操作更为简便、机动性更强、成本更低（赵鹏辉等，2021）。以笔者及同事在广东所参与的多个突发性地质灾害应急调查工作为例，轻小型无人机发挥了重要作用，可以快速获取突发性地质灾害体及周边环境的航测影像，为分析灾害体规模与发展趋势、划定危险区范围、应急处置研判提供实时、准确的数据（图6）。

图6 轻小型无人机航测在地质灾害应急中的应用Fig.6 Application of light and small UAV aerial survey in geological disaster emergency

综上所述，地质灾害应急研究主要围绕滑坡应急响应、应急调查、应急处置和应急管理等方面展开，并且技术手段由传统的人工监测方式逐渐向GIS（张永术，2021）、无人机（朱磊，2021）现代智能监测转变，极大地提高了地质灾害应急的监测精度和处置效率，为地质灾害预警研判与应急救援提供了更为全面的技术和数据支撑。近年来，在信息时代数字化、网络化和智能化的发展下，依靠科技创新提高地质灾害的防治与应急能力是地质大数据时代的需求（刘汉龙等，2021），建立高效科学的地质灾害应急技术体系，是防灾减灾救灾工作的当务之急。可以预见，未来的地质灾害应急领域研究或许将会出现较多的物联网技术、北斗技术、5G技术和大数据技术等主题关键词，基于天-空-地-内多源立体监测的地质灾害应急关键技术，探讨如何实现地质灾害应急工作的高效开展，将成为该领域的研究热点。

1）近20年间中国地质灾害应急研究的论文数量呈现波动增长的态势。2008年汶川大地震、2014年国务院关于加强地质灾害防治工作决定以及2018年国家成立应急管理部之后，地质灾害应急主题论文发文量速度增长较快，在2019年达到了顶峰，随后在2020年和2021年里发文量有所下降。

2）从期刊载文量来看，地质灾害应急研究的载文期刊以地质类为主，其次为测绘类、地信类，表明学科交叉性还不够紧密；
载文的中文核心期刊数量较少，且影响因子总体偏低，表明地质灾害应急研究学术质量有待进一步提高。

3）从论文作者知识图谱中的共现网络分析发现，地质灾害应急研究的科研人员互引关系较为简单，表明各研究团队之间的合作较少，有待进一步加强；
通过研究机构知识图谱分析，发现主要集中在自然资源部直属事业单位、省部共建高校以及应急管理部直属高校，表明高校和科研院所已成为地质灾害应急领域的研究中心，但不同机构间科研与应用能力差异较大，需要开展广泛的合作，促进共同进步。

4）对文献的关键词图谱可视化分析发现，“地质灾害”“应急管理”“应急处置”“滑坡”“应急响应”“应急预案”“应急调查”“无人机”“应急测绘”等关键词出现频率较高，表明大部分地质灾害应急研究工作基本上都是围绕突发地质灾害应急实际工作展开；
新技术、新方法，如无人机测绘，则在地质灾害应急中发挥着越来越重要的作用。