海洋保護研究的文獻及專利計量分析

張忠華　劉云

[摘要]本文基于ESI和DII數據庫，使用文獻及專利方法和指標，從整體趨勢、國家（地區(qū)）層面、機構層面、主題層面對海洋保護領域2003-2012年間的文獻和專利進行計量分析。研究發(fā)現，美國是該領域科技創(chuàng)新的核心國家，中國正逐漸成為該領域科技創(chuàng)新的中心國家，加強與主要國家尤其是美國的合作，加大對重點領域的科技投入，是快速提高我國在該領域科技水平的有效途徑。

[關鍵詞]海洋保護；ESI；DII；文獻；專利

D01：10.3969/j.issn.1008-0821.2014.10.022

[中圖分類號]G250.252 [文獻標識碼]A [文章編號]1008—0821（2014）10—0104—08

海洋占地球表面積的71%，蘊含大量的礦物、可再生能源、生物等資源，與人類生活息息相關。海洋還是地球表面最大的儲熱體，海流傳送著世界上絕大多數的熱能，海洋與空氣之間的氣體交換對全球氣候的變化和發(fā)展有極大影響，可以說，海洋是地球上決定氣候發(fā)展變化的主要因素之一。但是，海洋蘊藏的資源并不是無限的，海洋調節(jié)全球氣候的能力也不是無限的，如果我們無節(jié)制地開發(fā)海洋資源而不注意保護，那么這些資源總有被用光的一天。海洋對全球氣候的調控能力也會減弱，所以加強對海洋的保護十分必要。

隨著知識時代的來臨，科學技術對人類生活和綜合國力的影響越來越大，世界各國都在努力發(fā)展科學技術。合理配置科技資源、有效開展科技合作是保障海洋保護工作有效開展的重要舉措，因此，監(jiān)測分析海洋保護領域的科技資源就顯得尤為重要?？茖W研究的主要產出是論文，技術研發(fā)的主要產出是專利，基于論文數據庫和專利數據庫，使用科學計量學方法和指標，可以有效的對科技資源進行監(jiān)測。

本文嘗試通過對海洋保護領域論文和專利的檢索、統(tǒng)計和分析，監(jiān)測分析該領域的科技資源狀況，為利用科技資源進行海洋保護提供參考。

1 數據和方法

ESI（Essential Science Indicators）是世界最著名的論文數據庫之一，包含SCIE/SSCI收錄的12000多種世界權威的、高影響力的學術期刊，內容涵蓋自然科學、工程技術、生物醫(yī)學、社會科學、藝術與人文等領域。DII（DerwentInnovations Index）是世界上最全面的國際專利信息數據庫，數據庫收錄來自全球41個專利機構（涵蓋100多個國家（地區(qū)），包括中國的實用新型專利信息）的超過1800萬條基本發(fā)明專利，3890多萬條專利情報。本文基于ESI和DII數據庫，監(jiān)測全球海洋保護領域的論文和專利等科技資源。

檢索時間范圍為2003-2012年，數據庫更新時間為2014年3月19日。檢索方式為高級檢索，檢索策略為“，TS=（（ocean* OR sea OR seas）AND（protect* OR defend*ORsafeguard*））”。共獲得6119條ESI論文記錄和3237條DII專利記錄。使用EXCEL、Gephi、VP等數據分析和可視化軟件，對檢索到的論文和專利數據進行監(jiān)測分析。本文對論文、專利等科技資源的監(jiān)測分析主要從以下幾個方面展開：整體趨勢、國家（地區(qū)）層面、機構層面、主題層面。

2 文獻計量分析

2.1 整體趨勢

基于ESI數據庫的統(tǒng)計結果顯示，2003—2012年論文總量持續(xù)穩(wěn)定增長（見圖1）。

與2003年論文總量相比，10年間海洋保護論文總量增長了188%，其中，2004年、2006-2008年論文總量增長率較高，均維持在15%以上。定義標注2個以上國家（地區(qū)）信息的論文為國際合作論文，從圖1可以看出，論文的合作率在25%左右，10年間合作率保持上升趨勢，2012年合作率已達35.46%，參與國家（地區(qū)）由2003年的58個增加到2012年的99個，顯示出越來越多的國家（地區(qū)）開始關注這一領域的研究，海洋保護研究涉及海洋生態(tài)學、環(huán)境科學、能源學等多個學科，開展國際合作研究是十分必要的。

2.2 國家（地區(qū)）分析

10年間總共有151個國家（地區(qū)）發(fā)表了海洋保護論文，論文總量排名前10的國家（地區(qū)）依次為：美國、英國、意大利、澳大利亞、加拿大、西班牙、德國、法國、中國、日本。其中，美國以1810篇論文明顯領先于其他國家（地區(qū)），中國以282篇論文排名第9。

從圖2可以看出，2003-2012年間，美國一直是海洋保護論文數量最多的國家（地區(qū)），引導了該領域的研究，英國除2010年被澳大利亞短暫超越外，其余9年都排名第2位，是該領域另一個重要國家。中國論文數量的排名徘徊在8～10位之間，2004年超過日本躍居亞洲首位，2012年超過法國，位列世界第8，在論文總量top10國家（地區(qū)）中，只有中國是發(fā)展中國家。從地理環(huán)境看，論文總量top10國家（地區(qū)）是世界上主要的海洋國家（地區(qū)），開展海洋保護研究對這些國家有著重要的意義。

數據可視化是關于數據視覺表現形式的研究，通過全球海洋保護研究合作網絡的可視化能更直觀高效地反映、揭示合作網絡中的復雜關系及變化規(guī)律。本文使用cephi軟件實現國際海洋保護研究合作網絡的可視化，分析主要國家（地區(qū)）在合作網絡中的地位和作用。

為讓結果更清晰，選取論文總量大于40的36個主要國家（地區(qū)）進行分析，邊的閾值設為5，繪制海洋保護研究國家（地區(qū)）合作網絡，結果如圖3所示，點越大代表國家（地區(qū)）論文數量越多，連線越粗代表合作強度越高。從圖中可以看出，這一研究領域的國家（地區(qū)）合作特點可以概括為“一核多中心”，美國在合作網絡中成為核心，是大多數國家（地區(qū)）的第一合作國，這進一步證明了其在這一領域的領導地位，德國、英國、法國、加拿大、西班牙、澳大利亞是這一領域除美國外的主要中心國家（地區(qū)），為該領域的研究做出了重要貢獻。美英、美加、美澳之間的合作強度最高。我國也是合作網絡中較為重要的一點，我國論文的主要合作國是美國、德國、日本，加強與主要國家（地區(qū)）尤其是美國的合作，是快速提高我國在該領域科研水平的有效途徑。endprint

2.3 機構分析

10年間總共有5162個機構發(fā)表了海洋保護論文，論文總量排名前20的機構如表1所示。

Top 20機構里有11家屬于美國，反映了美國在這一研究領域的集團優(yōu)勢，Top 20機構里的其他9個來自于澳大利亞（3個）、加拿大（2個）、中國（1個）、俄羅斯（1個）、德國（1個）、法國（1個），值得一提的是，雖然英國的論文總量高居第2位，但并沒有一家英國機構躋身Top20的行列。從機構類型看，Top 20機構里有多達13所高校，說明高校是該領域研究的主要參與者；其他參與機構主要是科研院所和各國政府的海洋部門；屬于新興國家（地區(qū)）的機構主要是國立科研院所，反映出新興國家（地區(qū)）參與該領域科學研究的國家（地區(qū)）意愿，也可能表明新興國家（地區(qū)）尚未在該領域開展廣泛的科學研究。從機構的中心度看，美國國家海洋和大氣管理局、加州大學圣塔巴巴拉分校、澳大利亞杰姆斯庫克大學分列前三位，是該領域機構合作網絡的中心，其他中心度較高的機構還有華盛頓大學、昆士蘭大學、斯坦福大學，中心度較高的機構中高校居多，說明高校是溝通該領域的科研合作的主要力量。雖然中國科學院的論文總量排名第6，但中心度值只有16，是top20機構里最少的，其研究的國際合作強度有待提高。

2.4 主題分析

論文的關鍵詞可以凝練全文的主題，使用文獻計量方法分析關鍵詞，可以了解相關領域的研究方向和發(fā)展趨勢，對于開展科學研究具有重要意義。10年間的海洋保護論文共包含15333個關鍵詞，其中有10595個關鍵詞只出現過1次，2079個關鍵詞只出現過2次，798個關鍵詞只出現過3次，這3類關鍵詞占總關鍵詞的87.86%，剩余12.14%的關鍵詞出現不小于4次，這些關鍵詞可以被視為該領域的主要研究主題。出現頻次超過100的25個主題如表2所示。

除SEA和OCEAN外，MANAGEMENT、CONSERVATION排名靠前，并且在數量上明顯高于其他主題（見表2），是該領域的研究焦點，其他值得關注的主題有PATIERNS、CLIMATE-CHANGE、GROWTH、MARINE PROTECTED AR-EAS、FISHERIES。為了排除極值和通用關鍵詞的干擾，選取CLIMATE-CHANGE、MARINE PROTECTED AREAS、FISHERIES為主要關鍵詞，分別構建研究主題共現矩陣，使用Gephi軟件實現海洋保護研究主題共現的可視化，分析這3個主題的研究內容。

為讓結果更清晰，選取出現頻次大于60的主題進行分析，邊的閾值設為10，繪制海洋保護研究主題共現網絡。結果如圖4所示，上角標為1的是CLIMATE-CHANGE的共詞網絡，上角標為2的是MARINE PROTECTED AREAS的共詞網絡，上角標為3的是FISHERIES的共詞網絡。與CLIMATE-CHANGE相關的研究內容有BIODIVEBSITY、GREAT-BARRIER-REEF、ECOSYSTEMS、CORAL-REEFS、IMPACTS等；與MARINE PROTECTED AREAS相關的研究內容有POPULATIONS、COMMUNITIES、RESERVES、IMPACTS等；與FISHERIES相關的研究內容有RESERVES、IM-PACIS、HABITAT等。從圖4可以看出，CLIMATE-CHANGE、MARINE PROTECTED AREAS、FISHERIES相互之間有較強關聯(lián)，并且3個主題有共同的研究內容。

3 專利計量分析

3.1 整體趨勢

與論文總量的持續(xù)增長不同，基于DII數據庫的統(tǒng)計結果顯示，2003-2012年專利總量呈現波動變化的趨勢（見圖5）。

2003年海洋保護專利數量最少，為209條，專利數量的峰值出現在2010年，為534條。2004-2010年的專利數量增長率為正數，這段時間是專利數量持續(xù)增加的時期，從2011年開始，增長率由正轉負，且絕對值不斷增大，表明該領域專利數量下滑趨勢明顯，這一現象值得關注。專利參與國家（地區(qū)）數最多的是2008年的58個，最少的是2012年的18個。比較論文和專利的整體趨勢可以看出，專利數量和參與國家（地區(qū)）數都比論文要少。

3.2 國家（地區(qū)）分析

10年間總共有58個國家（地區(qū)）獲得了海洋保護專利，專利數量排名前10的國家（地區(qū)）依次為：中國、美國、韓國、日本、德國、俄羅斯、法國、英國、加拿大、西班牙。其中，中國以950條專利明顯領先于其他國家（地區(qū)）排名首位，值得注意的是，DII數據庫中包含了中國的實用新型專利信息，可能提高了中國的專利數量。主要國家（地區(qū)）專利數量排名變化情況如圖6所示，DII數

從圖6可以看出，2006-2012年間，中國和美國交替成為海洋保護專利數量最多的國家（地區(qū)），引導了該領域的技術研發(fā)。日本專利總量排名下滑比較明顯，從最高的第2位下滑到2012年的第6位。中國專利數量2006年超過日本和美國，位列世界第1，且在專利數量上逐漸拉大了與美國的距離。在專利總量top10國家（地區(qū)）中，只有中國和俄羅斯是發(fā)展中國家（地區(qū)），俄羅斯的專利數量排名有所下滑，中國正逐漸成為該領域技術研發(fā)的重要力量和發(fā)展中國家（地區(qū)）在該技術領域的代表。論文和專利的國家（地區(qū)）分布情況不同，中國僅在論文top10國家排名下游，卻在專利top10國家排名榜首，這可能是因為DII數據庫中包含了中國的實用新型專利信息，提高了中國的專利數量，但也可以看出中國在這一領域的技術研發(fā)取得了長足的進步。

繪制海洋保護國際技術合作網絡，分析主要國家（地區(qū)）在合作網絡中的地位和作用，結果如圖7所示，國家（地區(qū)）以中文標識。

從圖7可以看出，這一技術研發(fā)領域的國家（地區(qū)）合作強度并不高，美國是合作網絡最重要的一個中心，也是大多數國家（地區(qū)）的第一合作國，說明了其在這一領域的重要地位，為該領域技術的國際合作研發(fā)做出了重要貢獻。美國和加拿大之間的合作強度最高，中國、韓國、日本這3個東亞國家之間的區(qū)域合作強度不高。其他主要的中心國家（地區(qū)）有加拿大、澳大利亞、西班牙。我國專利的主要合作國是美國、加拿大、西班牙，加強與主要國家（地區(qū)）的合作，是快速提高我國在該領域技術研發(fā)水平的有效途徑。比較圖3和圖7可以看出，論文合作網絡和專利合作網絡的中心國家（地區(qū)）不同，美國同為兩個網絡最重要的中心國家，是該領域科技合作的重要推動力量。endprint

3.3 機構分析

10年間總共有2951個機構獲得了海洋保護專利，專利總量超過10的Cop 12機構如表3所示。

Top 12機構主要來自4個國家，其中除瑞士的ABB集團外，其余11家機構分屬東亞的中國、日本、韓國，中國機構占據7席。中國國家海洋石油總公司的專利多達35項，位列第1，其他機構的專利分布較為平均。從機構類型看，Top 12機構里有7家企業(yè)和5家高等院校，說明企業(yè)尤其是大型跨國企業(yè)是該領域技術研發(fā)的主要參與者，中國高校也是該領域的專利大戶。與論文的情況不同，各機構擁有的專利數量較少且差距不大，專利的集中程度沒有論文高。

3.4 主題分析

德溫特手工代碼由DII的標引人員分配給專利，它們用于表示某項發(fā)明的技術創(chuàng)新點及其應用，德溫特手工代碼完全可以看作DII中專利文獻的關鍵詞，本文以德溫特手工代碼為依據分析海洋保護專利的技術主題。10年間的海洋保護專利共包含3534個手工代碼，其中有1828個手工代碼只出現過1次，697個手工代碼只出現過2次，323個手工代碼只出現過3次，這3類手工代碼占總數的80.6%，剩余19.4%的手工代碼出現不小于4次，這些手工代碼可以被視為該領域的主要技術主題。出現頻次排名前10位的手工代碼如表4所示。

X15-C01、A12-R、1304-A10出現的頻次超過了70（見表4），明顯比其他手工代碼出現的頻次高，是該領域的技術熱點，其他值得關注的手工代碼有1304-B07F、H01-1301、A12-Eft2、1304-A09等。值得注意的是1304-A10和1304-A09的含義都是植物提取物，二者的頻次之和為128，說明了該主題的重要性。本文選取X15-C01、A12-R、1304-A10 3個手工分類號，繪制海洋保護技術主題共現網絡，分析各主題之間的關系。

結果如圖8所示，上角標為1的是X15-C01的手工代碼共現網絡，上角標為2的是A12-R的手工代碼共現網絡，上角標為3的是B04-A10的手工代碼共現網絡。X15-C01的共現主題較少，主要包括X15-C02（潮汐能）、E11-Q03J（風力系統(tǒng)）等，技術研發(fā)領域為海洋可再生能源開發(fā)利用；A12-R的共現主題包括A12-T（運輸）、All-1305（涂層）、A04-G02FA（乙烯均聚物）等，技術研發(fā)領域為海洋工程材料開發(fā)與應用；B04-A10的共現主題包括B04-A09（從植物中獲得提取物）、B04-A08C2（被子植物）、D03-H01T2B（非益生元或維生素制劑）等，技術研發(fā)領域為海洋生物資源利用與保護。

4 結論

本文基于KSI和DII數據庫，使用科學計量學方法和指標，從整體趨勢、國家（地區(qū)）層面、機構層面、主題層面對海洋保護領域2003-2012年間的論文和專利等科技資源進行監(jiān)測分析，得出以下結果。

（1）論文總量持續(xù)穩(wěn)定增長，論文的合作率維持在25%左右，參與國家（地區(qū)）數明顯增多；專利總量和參與國家（地區(qū)）數都呈現波動變化趨勢，專利數量和參與國家（地區(qū)）數都比論文要少。

（2）美國的論文總量排名第1，中國的專利總量排名第1，論文總量排名第9；美國是該領域論文和專利國家（地區(qū)）合作網絡的核心國家，中國是論文和專利國家（地區(qū)）合作網絡中較為重要的中心國家。

（3）論文Top 20機構有11家屬于美國，包含13所高校，專利Top 12機構里，包含7家企業(yè)和5所高校，中國機構占據7席；美國國家海洋和大氣管理局發(fā)表的論文最多，中國國家海洋石油總公司獲得的專利最多；美國國家海洋和大氣管理局、加州大學圣塔巴巴拉分校、澳大利亞杰姆斯庫克大學位于論文機構合作網絡的中心。

（4）科學研究主題有氣候變化、海洋保護區(qū)、漁業(yè)；技術研發(fā)主題有海洋可再生能源開發(fā)利用、海洋工程材料開發(fā)與應用、海洋生物資源利用與保護。

通過對論文和專利等科技資源的監(jiān)測分析，認為中國正逐漸成為該領域科學研究的重要參與者和技術研發(fā)的重要推動者，加強與主要國家（地區(qū)）尤其是美國的合作，加大對重點領域的科技投入，是快速提高我國在該領域科技水平的有效途徑。

（本文責任編輯：馬卓）endprint