基于Citespace与VOSviewer的国内生态网络研究

第46卷第4期2021年4月
Vol.46No.4
Apr.2021环境科学与管理
ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
文章编号:1674-6139(2021)04-0053-06
基于Citespace与VOSviewer
王贝-刘纯青▽
(1.江西农业大学园林与艺术学院,江西南昌330045;2,江西乡村文化发展研究中心,江西南昌330045)
摘要:随着城市化的进程加快,城市景观破碎化程度逐渐增加,生态网络的研究对于缓解景观破碎化,保护城
市生态系统稳定性有着重要意义。近年来,相关的研究方法与分析指数日渐多元,为生态网络研究创造了有利
核心交换机
条件。基于CNKI数据库,利用Citespace、VOSviewer等软件,对"生态网络”相关研究现状与方法进行分析。结
果表明:“生态廊道”"生态安全格局”"最小累积阻力模型(MCR)”“国土空间规划”等是热点话题,研究尺度呈
现深入的趋势,研究方法更加多元,研究方向与时代发展有紧密关联性。
关键词:生态网络;生态廊道;研究方法;最小累积阻力模型(MCR);文献计量分析
中图分类号:X32文献标志码:A
Review on Domestic Ecological Network Research Based on Bibliometrics
Wang Bei1,Liu Chunqing1,2
(1.College of Landscape Architecture and Art,Jiangxi Agricultural University,Nanchang330045,China;
2.Jiangxi Rural Cultural Development Research Center,Nanchang330045,China)
Abstract:With the acceleration of urbanization,the degree of fragmentation of urban landscape is gradually increasing.The study of ecological network is of great significance for alleviating landscape fragmentation and protecting the stability of urban eco­system.In recent years,the related research methods and analysis indexes have become more and more diversified,which has created favorable conditions for ecological network research・Based on CNKI database,CiteSpace,VosViewer and other software are used to analyze the research status and methods related to u ecological network”.The results show that u ecological corridor", a ecological security pattern",4<minimum cumulative resistance(MCR)”and a territorial spatial planning M are hot topics.The re­search scale is becoming more in一depth,the research methods are becoming more diversified,and the research direction is closely related to the development of the times.
Key words:ecological network;ecological corridor;research method;minimal cumulative resistance;bibliometrics analysis
1研究背景
城市绿地是重要的生物栖息地,为城市自然生
收稿日期:2020-11-23
基金项目:国家自然科学基金项目(5196080626);江西省高校人文社会科学臟项目(JC19118);国家自然科学基金项目⑶66030298)作者简介:王贝(1995-),女,硕士,研究方向:风景园林历史理论与遗产保护。
通讯作者:刘纯青态系统稳定提供了重要的空间保障。然而,快速城市化导致景观破碎化程度逐渐增加,大量绿地斑块成为“孤岛”,生态系统的稳定性正遭受威胁。构建由“生态源地-廊道-节点”组成的生态网络系统可以缓解景观破碎化,对生态系统稳定性保护有着重要作用。研究将对国内生态网络的研究现状进行分析,并对相关的理论、研究方法进行整理与介绍,以期为国内的生态网络研究提供一定的参考。
•53•
1.1生态网络的概念及辨析
生态网络(Ecological Network)是以生物保护为核心,以具有生态功能的绿地与人工空间为载体,组成的“生态源地-廊道-节点”网络结构体系。起源于欧美的绿廊道系统,以景观生态学的“源-汇”理论为基本模式。国内早期研究以概念学习为主,通过对生态网络的基本组成要素进行梳理,肯定了生态廊
道、节点在网络结构中的重要作用;后期着重于理论实践,大量新型研究方法的出现,使生态网络研究在城市绿地系统规划、生态安全格局等领域发挥更多作用。2018年6月开始实施的新版《城市绿地分类标准》对城市绿地有了新的划分,从“其他绿地”到“区域绿地”,完成了从城市内部到城乡一体化绿地的统筹与优化,自此,生态网络的尺度不再局限于城区,而是整个市域,研究重点也从城区自然生态空间转向城区、城郊、森林、农业等生态系统的有机整体。随着时代的发展,生态网络在生态系统服务、国土空间规划等领域也发挥了重要作用。总 而言之,生态网络有着广阔的发展前景。因此,研究将基于Citespace A VOSviewer等软件对近年来国内的相关研究进行文献计量分析,梳理国内生态网络研究的现状与方法,试图为今后的生态网络研究提供~定参考。
2数据来源及研究方法
2.1数据来源
研究以主题词“生态网络”作为检索式,选择CNKI作为检索库,检索范围设为“期刊”,语言选择“中文”,时间范围为2000年至2020年9月1日,检索共得到1184篇文献;通过人工筛除不相关文献,得到673篇有效文献(见表1)。
2.2数据分析方法
使用Citespace和VOSviewer这两个软件进行数据分析。Citespace由陈超美教授开发,可绘制施引文献的合作图谱(作者和机构合作),共现图谱(关键词和突现词)等o VOSviewer由荷兰的Nees Jan van Eck 和Ludo Waltman开发,可绘制关键词共现等图谱。
3结果
3.1文献的时间分布
将所要分析的文献整理为年度发文量折线图(如图1所示)O从总体趋势来看,发文数量呈上升趋势,在2007年、2009年、2013年、2017年间分别出现了小高峰,结合时代背景,可以分为三个阶段:(1)起步期(2007年之前):在此期间,生态网络等概念开始被学者们从国外引入,发文数量较少,但整体呈增加趋势;
(2)增长期(2007年-2013年):从整体趋势来看,发文数量在2007年、2009年.2013年达到小高峰,结合时代背景,2007年,党的十七大会议首次将生态文明建设定为战略点,推动了国内对生态网络研究的小型热潮。2008年底,《城镇绿地生态构建和管控关键技术研究与示范》科研项目启动,生态网络构建技术成为研究重点;2009年,上海市启动了基本生态网络规划方案,推动了生态网络的研究进展。自2009年后发文数量虽有减少,但是整体而言,发文数量仍处于增长状态。2012年11月,党的十八大会议上提出“大力推进生态文明建设”的战略决策,有关生态安全格局、绿地系统规划的相关研究
也逐渐增多;景观中心度、MSPA等分析方法开始被运用,整体研究趋势呈现深入与发散的特征。
图1年度发文量
8
3
2
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5
2
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K
O
S
N
6003OO00K L O O K9002
P
O
O
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(3)快速增长期(2013年至今):在2013年- 2014年间,发文数量有稍微减少,但整体上依旧呈
快速增长的态势;2016年国家的“十三五”规划,强 调了生态文明建设与生态环境保护的重要性,基于
生态网络的生态节点布局优化、基本生态红线划定 等相关研究增多;同时,新型研究方法如BCBS 模
型、电路理论等也开始被运用在生态网络研究中。
自此,生态网络研究呈现蓬勃式发展,研究文献不断 增多。
3.2研究体
3.2.1机构与作者合作网络对机构发文数量进行分析(如表1所示),发文 数量排名前三的机构分别为同济大学、北京林业大
学、南京大学,发文数量分别为47、33、29,说明这三 所学校对生态网络进行了较多研究。基于Citespace
进行机构合作网络分析如图2( a)所示,同济大学、 华中科技大学、南京大学与上海城市困难立地绿化
技术工程中心的中心性最高,表明这四所机构对于 学等机构有合作关系,但合作强度较低;南京大学与
江苏省土地勘测规划院、北京大学等机构合作较为 紧密;重庆大学、东华理工大学等机构各自形成了内
部的合作网络,与校外机构合作较少;此外,除北京 林业大学与弗罗里达大学有合作关系外,国内与国
外机构合作现象较为缺乏。
对作者发文数量进行分析发现,共有604位学 者发表论文,其中,发表论文数量为1篇的作者有519位,远大于洛特卡定律(Lotka 5s  law)的0.607 9,
说明研究并不深入,且较为分散;根据普瑞斯定律
(Priced  Law),统计出发文数量大于2. 9篇的核心
作者共32位,其中王云才、于强、张浪各发文16、 12、11篇,位居前3。基于Citespace 对作者合作网
络进行分析如图2(b)所示,分析结果呈现出几个明
显的聚类:同济大学的王云才、彭震伟等学者组成的 合作网络;北京林业大学的于强、岳德鹏等学者组成
的合作网络;南京大学的尹海伟、孔繁花等学者组成
的合作网络。以上结果表明,国内学者以机构内部生态网络研究的贡献最高。同济大学与合肥工业大
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2006 2008 2009 2010
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图2机构与作者合作网络(Citespace 制作)
(注:连线越粗,合作越紧密,颜由深到浅;时间由远及近。)
3.2.2高被引文献分析
可以发现:前十名的文献研究方向集中于生态网络优
对检索的文献进行被引频次整理(如表2所示),
化、城乡绿道规划、乡村土地利用等方面;研究领域主
• 55
要为风景园林、绿地系统规划、城乡规划、生态空间规 划、土删用》|。被引频次最高的文献基于廊道效
应等进行生态道路网的规划,体现了廊道构建在当今 的生态网络规划中起到重要的作用。
表1机构发文量
序号发文机构
发文数量/篇
1
同济大学
47
2北京林业大学
333南京大学29
4
苏州科技大学
215
北京大学18
6哈尔滨x<大学
147
南京林业大学
138重庆大学
15
9桦大学
1210
合肥工业大学
10
排名前十的发文期刊中,岀现频次最高的为
《生态学报》与《中国园林》,说明这两个期刊在生态 网络研究领域较为权威。
表2高被引文献
序号
作者被引频次期刊1宗296生态学报
2赂文聚258灿工程学报3孔繁花258
生态学报
4
张云彬240中国园林5王海珍
231植物生态学报
6陈爽209规划师
7
刘滨谊190中国园林8尹海祎
175生态学报
9包志毅
170
浙江大学学报(农
业与生命科学版)
10
许峰
141
生态学报
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(a )关键词典现图讲(CilcspaeeMflO (b )关键词孔现圈诜(VOSviocr 制作)
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图3关键词共现图谱
(注:①(a )图中字体越大表示关键词出现频次越高;②图中“#”表示关键词聚类;③图(b )中同一种颜表示一个聚类, 圆圈越大表示出现关键词频次精高,连续越粗表示关系越紧密。)
3.3研究热点与研究趋势
对检索文献的关键词进行聚类分析,有助于了
解当前国内生态网络的研究热点与趋势。基于
Citespace 对检索文献进行关键词共现分析,可以得
到关键词的聚类结果(图3a, Q 值为0.800 1,表示 聚类结果稳定;S 值为0. 889 8,表示结果是令人信
服的)。基于VOSviewer 进行关键词共现分析,得到
・56・
九个聚类结果(图3b,聚类分辨率为1.0,最小聚类
关键词为5)。
综合Citespace 与VOSviewer 的关键词聚类分析,
聚类结果主要有三类,分别为:线与点、格局、规如
3.3.1研究热点
3.3.1.1线与点
低碳世界作为生态网络的关键要素,生态源地、廊道与节
点是一直以来的研究重点,研究方法也层出不穷(如表3所示)。生态源地是生态网络构建的基础,识另!
I方法以形态学空间格局分析方法(Morphologi­cal Spatial Pattern Analysis,MSPA)与景观连通性指数结合为主;另外,粒度反推法、基于不可替代性的系统保护规划(Systematic Conservation Planning, SCP)[1]、生态系统服务价值计算⑵也开始被运用于生态源地的识别。
表3主要研究方法与技术路线
研究方向研究方法技术路线
形态学空间格局分析(MSPA)将土地利用数据重分类,导入Guidos Toolbox,设置参数,识别出七种景观类型
将研究区按粒度生成不同尺度的网格,上推融合机
生态源地识别
粒度反推法
制,划分景观组分结构,计
算相应的指标
收集基础数据,在C-plan 系统保护规划软件中运行,将结果在Arc-(SCP)
最小累积阻力
模型(MCR)
GIS中转化为图形,计算不
可替代指数*
构建累积阻力模型,在Arc-
GIS中的Spatial Analysis工
具箱中进行运算
生态廊
道构建
电路理论构建景观阻力面(电阻
面),在ArcGIS中的Link­age Mapper Toolkit工具箱中进行运算
重要生态重力模型将数据导入重力模型公式,廊道提取(Gravity Model)构建相互作用力矩阵
生态节多目标遗传算法设定基本条件限制,导入(M0-GA)MATLAB代码编程
点识别
CL-PIOP法**
改进力
导向模型将数据导入公式中计算
提取待优化节点与廊道,导入软件Gephi中进行运算,布局趋于稳定时停止
生态节点
布局优化泰森盲区多边形
形心优化模型
(BCBS)确定待优化生态节点集合,引入Vonmoi图模型,确定泰森多边形集合,在A hj GIS 中进行迭代运算
(注:(1)*除C-plan软件外还有Maxran^Sports等软件,但最常用的为C-plan;(2)该方法也可用于判断生态廊道的重要性。)
生态廊道(Ecological Corridor)是生态网络的核心,为生物提供迁徙与交流的途径,构建方法以最小累积阻力模型(Minimal Cumulative Resistance, MCR)与电路理论为主,而后利用重力模型等方法进行廊道的提取。生态廊道的构建也可为城市绿道规划提供理论依据;与人文景观资源相结合,还可构建城市景观生态廊道⑶O
生态节点也称"踏脚石(Stepping Stone)”,是生态网络中的关键节点,现有的识别方法通常将廊道的重要转折点或薄弱点等以及廊道之间的交点识别为生态节点。生态节点的特性、布局等对生态网络的稳定有重要的意义,苏凯⑷等学者基于改进力导向模型与BCBS模型进行了生态节点布局的优化,是生态节点研究领域的重要尝试。
3.3.1.2格局
景观格局(Landscape Pattern),指景观单元镶嵌体的空间配置,分析其演变特征可以有针对性地提出
生态网络的优化方案。在景观格局的基础上,国内学者们引入景观安全格局(Security Patterns)的概念,指在景观中存在某种潜在的空间格局,由关键性的点、线、面及位置关系组成,对特定的生态过程起到保护作用。随后在此基础上,发展出了区域生态安全格局的概念,强调生态安全格局在区域尺度上的重要作用。
生态网络构建是国内目前构建生态安全格局的主要方法,通过将生态源地、廊道与节点作为点、线、面进行生态网络规划,从而构建稳定的、具有生态保护作用的空间格局。目前已有学者在青龙县⑸、临泉县同等诸多区域进行了相关研究。
3.3.1.3规划
2019年提出的国土空间规划战略,将生态空间与生态保护红线作为规划重点。生态空间是指具有自然属性,以提供生态产品或生态服务为主导功能的国土空间,包括森林、草原、湿地等。生态网络作为生态源地、廊道与节点的综合载体,可以看作是生
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