基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的林火遙感研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

韓 麗，戴必輝，王秋華,2，陳愛(ài)梅，韓 毓

(1.西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，云南 昆明 650224；2.云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224)

近年來(lái)，隨著全球氣候變化、人為干擾活動(dòng)的加劇，森林火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，對(duì)生態(tài)環(huán)境、人民生命財(cái)產(chǎn)都造成了巨大的損失，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者極大的關(guān)注。遙感作為一種快速獲取地表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的技術(shù)，在火點(diǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、火燒跡地提取、受災(zāi)情況統(tǒng)計(jì)等方面都有廣泛深入的應(yīng)用，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[1-3]。本文通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量分析的方法，探究遙感在森林火災(zāi)應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，以期為從事林火遙感研究的人員提供一定的參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

在WOS中以“forest fire and remote sensing”為主題，檢索1999—2018年的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)類(lèi)型和研究領(lǐng)域的篩選，最終得到 1 638 條相關(guān)數(shù)據(jù)，以此作為國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀的分析數(shù)據(jù)。

在CNKI和萬(wàn)方的高級(jí)檢索功能中，以“遙感”、“RS”和“森林火災(zāi)”、“林火”等為主題詞和關(guān)鍵詞，進(jìn)行兩兩組合，檢索1999—2018年的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，共得到387篇相關(guān)論文。接下來(lái)，對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行整理，把明顯無(wú)關(guān)的文獻(xiàn)刪除，最終得到219篇學(xué)術(shù)論文，可以作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 研究方法及軟件

文獻(xiàn)計(jì)量是將數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等確定性計(jì)量方法運(yùn)用于圖書(shū)及其他交流介質(zhì)，對(duì)文獻(xiàn)的計(jì)量特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，揭示和研究文獻(xiàn)情報(bào)分布規(guī)律的一門(mén)學(xué)科[4]。文獻(xiàn)計(jì)量法在展現(xiàn)某研究領(lǐng)域或?qū)W科研究現(xiàn)狀、辨識(shí)研究領(lǐng)域內(nèi)重要的學(xué)者與期刊、勾畫(huà)研究領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)以及追蹤領(lǐng)域發(fā)展的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)等方面發(fā)揮了重要的作用，已得到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和認(rèn)可[5]。本文主要采用共詞分析和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法[6-8]進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析。

本文采用Bibexcel、Ucinet和NetDraw軟件[9-10]，對(duì)發(fā)文時(shí)間、載文期刊、核心作者、核心機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用NetDraw生成共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)文時(shí)間分布

從林火遙感領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的年度分布狀況可以看出(圖1):1999—2018年，國(guó)內(nèi)外林火遙感文獻(xiàn)整體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢(shì);國(guó)際上林火遙感領(lǐng)域的研究出現(xiàn)階梯性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速率較快，相較而言國(guó)內(nèi)增長(zhǎng)速率偏慢。

圖1 1999—2018年林火遙感研究文獻(xiàn)分布情況

3.2 載文期刊

在 1 638 篇SCI文獻(xiàn)中，REMOTESENSINGOFENVIRONMENT期刊載文量最多，達(dá)278篇。在排名前8的期刊中，主要以遙感、林業(yè)、生態(tài)類(lèi)期刊為主(表1)。

在219篇國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中，載文量最多的是《遙感技術(shù)與應(yīng)用》、《森林防火》，分別刊登了8篇相關(guān)論文。載文量排名前13的期刊中，遙感相關(guān)的期刊5種，林業(yè)相關(guān)的期刊6種(表2)。

3.3 作者及發(fā)文機(jī)構(gòu)分布

在 1 638 篇SCI論文中，美國(guó)作者及機(jī)構(gòu)發(fā)表774篇，占據(jù)整個(gè)林火遙感研究的半壁江山，說(shuō)明美國(guó)在林火遙感研究中具有超強(qiáng)研究實(shí)力。中國(guó)排名第7，參與發(fā)表的論文92篇(圖2)。

表1 國(guó)際林火遙感發(fā)文量前8名的期刊

表2 國(guó)內(nèi)林火遙感發(fā)文量前13名的期刊

圖2 1999—2018年WOS收錄林火遙感文獻(xiàn)發(fā)文量前10的國(guó)家

國(guó)際林火遙感研究排名前7的作者中(表3)，西班牙Univ Alcala De Henares的學(xué)者CHUVIECO E發(fā)文量最多，前7名中有4名都是美國(guó)學(xué)者，進(jìn)一步說(shuō)明美國(guó)在林火遙感領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)作者發(fā)文量整體偏少，只有胡海清和孫龍2位學(xué)者發(fā)文量為2篇，其余學(xué)者發(fā)文量為1篇。說(shuō)明中國(guó)學(xué)者在林火遙感領(lǐng)域研究還不夠深入，研究團(tuán)隊(duì)還不夠成熟，沒(méi)有形成團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)。

表3 國(guó)際高頻核心作者統(tǒng)計(jì)(發(fā)文量≥21篇)

國(guó)內(nèi)林火遙感研究領(lǐng)域，219篇文獻(xiàn)共有501個(gè)作者，平均每人發(fā)文0.44篇。其中發(fā)文1篇的作者有399人，占作者總數(shù)的79.6%。洛特卡定律認(rèn)為某一學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)發(fā)表1篇論文的作者占比大約為60%，而本研究中發(fā)表1篇論文的作者占比為79.6%，遠(yuǎn)高于理論值，說(shuō)明該研究領(lǐng)域作者隊(duì)伍不夠穩(wěn)定，研究者多而散，研究不夠深入。統(tǒng)計(jì)得出4篇以上文獻(xiàn)的作者有14人，占比為2.8%(表4)。

H指數(shù)是2005年由美國(guó)科學(xué)家HIRSCH J E提出，用來(lái)測(cè)評(píng)作者成功度的指標(biāo)之一，H指數(shù)超過(guò)13就可被認(rèn)為是一位相當(dāng)成功的研究者[11]。由此可知，發(fā)文量前14位的作者中有7位是在本領(lǐng)域相當(dāng)成功的研究者，且6位都是中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院的研究員，說(shuō)明中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院在國(guó)內(nèi)林火遙感領(lǐng)域的研究獨(dú)占鰲頭，團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)明顯。

表4 國(guó)內(nèi)高頻核心作者統(tǒng)計(jì)(發(fā)文量≥4篇)

圖3 國(guó)內(nèi)高頻核心作者共現(xiàn)知識(shí)圖譜

圖中符號(hào)的大小代表的是中心度，線條的粗細(xì)代表的是合作的頻率。其中覃先林、李增元中心度較高，說(shuō)明他們具有較廣的學(xué)術(shù)圈和人脈圈，與他們合作的人較多。其次，圖中根據(jù)作者的合作關(guān)系形成了網(wǎng)絡(luò)圖，網(wǎng)絡(luò)中的子群數(shù)量有4個(gè)，其中最大的群體是以覃先林、李增元為核心的研究團(tuán)隊(duì)，出現(xiàn)了網(wǎng)狀交叉，說(shuō)明合作較密切；其余大部分作者合作關(guān)系較為單一，主要是同事之間、師生之間的合作。總體來(lái)說(shuō)，林火遙感領(lǐng)域?qū)W術(shù)合作還不夠緊密，有待進(jìn)一步加強(qiáng)跨學(xué)科、跨機(jī)構(gòu)、跨“學(xué)緣”的合作。

在 1 638 篇SCI論文中，國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)發(fā)文量最多的分別是中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，共計(jì)7篇，東北林業(yè)大學(xué)，共計(jì)5篇，其余機(jī)構(gòu)發(fā)文量均為1篇。在對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)進(jìn)行整理，包括簡(jiǎn)稱(chēng)改為全稱(chēng)，去掉次級(jí)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)。統(tǒng)計(jì)分析得出發(fā)文量前12名的發(fā)文機(jī)構(gòu)見(jiàn)表5。

表5 國(guó)內(nèi)發(fā)文機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)(發(fā)文量≥5篇)

國(guó)內(nèi)發(fā)文量前3的機(jī)構(gòu)為中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院、西南林業(yè)大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)，分別為19篇、9篇、8篇?？梢钥闯?，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院在林火遙感領(lǐng)域的研究處于核心引領(lǐng)地位；西南林業(yè)大學(xué)近幾年的發(fā)文量穩(wěn)步上升，但還未形成穩(wěn)定的研究團(tuán)隊(duì)，高質(zhì)量論文較少，這個(gè)結(jié)論與WOS數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。

國(guó)內(nèi)高頻發(fā)文機(jī)構(gòu)的合作脈胳顯示(圖4)：研究機(jī)構(gòu)合作主要以中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院和中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所為中心，包括國(guó)家林業(yè)局森林防火預(yù)警監(jiān)測(cè)信息中心、中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心等，形成了一個(gè)鏈狀合作圖；其次浙江省水利河口研究院與清華大學(xué)、成都信息工程大學(xué)與四川省農(nóng)業(yè)氣象中心有一定學(xué)術(shù)交流，形成了2個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的交流團(tuán)體。圖中節(jié)點(diǎn)和連線數(shù)量都較少，未形成網(wǎng)絡(luò)，說(shuō)明林火遙感領(lǐng)域合作交流不夠頻繁。林火遙感的核心力量是2個(gè)較大的科研院所，學(xué)校在此領(lǐng)域的研究有待進(jìn)一步增強(qiáng)。

圖4 國(guó)內(nèi)高頻發(fā)文機(jī)構(gòu)共現(xiàn)知識(shí)圖譜

3.4 被引頻次

被引量是反映論文影響力大小的一項(xiàng)重要指標(biāo)。論文被引量越大，說(shuō)明論文受關(guān)注的程度越大，論文的質(zhì)量越高。HANSEN M C撰寫(xiě)的High-ResolutionGlobalMapsof21st-CenturyForestCoverChange，引用次數(shù)高達(dá) 2 640 次，究其原因，一是論文水平較高，二是論文涉及的研究領(lǐng)域較廣。引用量前5的論文主要研究領(lǐng)域?yàn)樯指采w變化、火災(zāi)強(qiáng)度、火災(zāi)排放、災(zāi)后評(píng)估與監(jiān)測(cè)，說(shuō)明這4個(gè)方向是國(guó)際林火遙感研究的熱點(diǎn)和前沿(表6)。

表6 1999—2018年國(guó)際林火遙感研究被引次數(shù)前5的文獻(xiàn)

1999—2018年國(guó)內(nèi)被引量前10的論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(表7)：從被引量來(lái)看，覃先林在林火遙感領(lǐng)域的貢獻(xiàn)度較高，有2篇高引論文；研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)集中在林火的識(shí)別監(jiān)測(cè)研究、火險(xiǎn)區(qū)劃研究?？偟膩?lái)說(shuō)，文獻(xiàn)的被引量還不夠高，說(shuō)明關(guān)注度不夠，研究深入度不夠。研究的熱點(diǎn)、前沿還未與國(guó)際接軌，有待于進(jìn)一步地發(fā)展和深入。

3.5 關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞是文章主要內(nèi)容的提煉和濃縮，對(duì)關(guān)鍵詞分析有助于從內(nèi)容上理解和把握本領(lǐng)域的認(rèn)知框架。在提取關(guān)鍵詞時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和整理，把同名關(guān)鍵詞的中英文進(jìn)行合并處理，如把RS改為遙感，把GIS改為地理信息系統(tǒng)；把相同、相近含義的關(guān)鍵詞進(jìn)行合并處理，如衛(wèi)星遙感、遙感技術(shù)統(tǒng)一改為遙感，林火監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)統(tǒng)一合并到森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)。統(tǒng)計(jì)得出，在217篇文獻(xiàn)中共出現(xiàn)了456個(gè)關(guān)鍵詞，其中只出現(xiàn)一次的有368個(gè)關(guān)鍵詞，可見(jiàn)本領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容比較豐富，涉及范圍較大。除了參與搜索的關(guān)鍵詞外，森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)次數(shù)最高，說(shuō)明遙感在林火研究中廣泛深入應(yīng)用于林火監(jiān)測(cè)方向；排名第2的是地理信息系統(tǒng)，說(shuō)明遙感的應(yīng)用不是單一的，多數(shù)是以3S集成的方式應(yīng)用于林火研究；排名第3的是MODIS,說(shuō)明MODIS數(shù)據(jù)大量應(yīng)用于林火研究(表8)。

表7 1999—2018年國(guó)內(nèi)林火遙感研究被引次數(shù)前10的統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)Bibexcel軟件對(duì)林火遙感領(lǐng)域內(nèi)排名前23的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行提取和統(tǒng)計(jì)，利用NetDraw生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜(圖5)。

除去參與搜索的3個(gè)關(guān)鍵詞，中心度較高的關(guān)鍵詞為森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)和森林防火，這是國(guó)內(nèi)林火遙感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。同時(shí)也說(shuō)明遙感在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)和森林防火中的應(yīng)用比較深入和廣泛，研究人員多，技術(shù)較為成熟。

4 結(jié)論與討論

本文采用文獻(xiàn)計(jì)量方法對(duì)1999—2018年WOS、萬(wàn)方和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)林火遙感的研究文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出幾點(diǎn)結(jié)論。

表8 高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)(≥6)

1)從國(guó)際視野來(lái)看：論文發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，發(fā)展趨勢(shì)較快；REMOTESENSINGOFENVIRONMENT是載文量最多的期刊，達(dá)278篇；美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)、作者和發(fā)文量均遙遙領(lǐng)先，發(fā)文量為774篇，達(dá)全部發(fā)文量的47.2%；西班牙Univ Alcala De Henares的科學(xué)家CHUVIECO E是發(fā)文量最多的作者，一共參與發(fā)表了39篇論文；HANSEN M C撰寫(xiě)的High-ResolutionGlobalMapsof21st-CenturyForestCoverChange引用次數(shù)高達(dá) 2 640 次；國(guó)際林火遙感熱點(diǎn)集中于森林覆蓋變化、火災(zāi)強(qiáng)度、火災(zāi)排放、災(zāi)后評(píng)估與監(jiān)測(cè)；中國(guó)在林火遙感領(lǐng)域的研究相對(duì)還比較滯后，研究團(tuán)隊(duì)不足，發(fā)文量較少，缺乏高影響力論文。

2)從國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀來(lái)看：論文發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，但速度較平緩；《遙感技術(shù)與應(yīng)用》、《森林防火》等期刊是該研究領(lǐng)域的主要載體；中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院是核心研究機(jī)構(gòu)，在行業(yè)內(nèi)有引領(lǐng)帶頭作用；覃先林、李增元是林火遙感領(lǐng)域研究的佼佼者,學(xué)術(shù)圈較廣；文獻(xiàn)的被引量總體不夠高，說(shuō)明該研究領(lǐng)域的關(guān)注度還不夠，研究深入度不夠。

3)從國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜分析中看：林火遙感研究領(lǐng)域有4個(gè)較穩(wěn)定的研究團(tuán)隊(duì)，其中以覃先林、李增元為核心的研究團(tuán)隊(duì)成果較多，影響力最大，處于研究領(lǐng)域的核心位置；研究機(jī)構(gòu)以中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院為中心，形成一定的鏈狀合作，但總體來(lái)說(shuō)合作交流不夠頻繁，有待于建立進(jìn)一步跨區(qū)域、跨學(xué)科的協(xié)同研究機(jī)制與平臺(tái)；從高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析中看出，林火遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)集中于森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)和森林防火，其中遙感在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用最成熟，研究?jī)?nèi)容最多，3S集成提取火險(xiǎn)因子，進(jìn)行火險(xiǎn)區(qū)劃，輔助森林防火研究的內(nèi)容最廣泛，涉及的領(lǐng)域多，未來(lái)會(huì)有更深入廣泛的研究。

圖5 高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜

遙感作為一種快速獲取地表數(shù)據(jù)的工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，并取得了傲人的成果。遙感與林火的結(jié)合，無(wú)疑給林火研究提供了千里眼，在林火監(jiān)測(cè)、森林火險(xiǎn)區(qū)劃、火燒跡地提取、氣象因子提取等方面都做出了突出的貢獻(xiàn)。但就現(xiàn)狀而言，國(guó)內(nèi)成熟的研究團(tuán)隊(duì)還是太少，核心研究者數(shù)量不夠，研究者與機(jī)構(gòu)跨學(xué)科、跨平臺(tái)的交流有待加強(qiáng)，基金支持力度和高水平科研文獻(xiàn)不夠，有待于進(jìn)一步深入的合作和交叉。研究熱點(diǎn)與方向上，需要向國(guó)際看齊，在火災(zāi)強(qiáng)度、林火排放、災(zāi)后動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、森林覆蓋變化監(jiān)測(cè)等方面多投入研究力量。