基于知識圖譜的工程施工風(fēng)險可視化分析

摘 要：該研究旨在全面解析國內(nèi)外工程施工風(fēng)險評價領(lǐng)域的研究發(fā)展態(tài)勢。通過分析中國知網(wǎng)（CNKI）2003—2023年間的高水平文獻(xiàn)，結(jié)合文獻(xiàn)計量和可視化技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)近年來國內(nèi)學(xué)者在該領(lǐng)域發(fā)表大量文章，但研究內(nèi)容和進(jìn)展有所局限，且學(xué)者與機(jī)構(gòu)間的交流合作相對匱乏。通過關(guān)鍵詞聚類圖譜，識別出三大研究熱點(diǎn)：風(fēng)險識別（含方法和歸類）、風(fēng)險評價方法（含改進(jìn)、組合和新方法探索）以及風(fēng)險評價應(yīng)用（主要關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域）。這些發(fā)現(xiàn)有助于深入理解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險評價;工程施工;Cite Space;可視化分析;知識圖譜

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0100-04

Abstract： This research aims to comprehensively analyze the research and development trend in the field of engineering construction risk assessment at home and abroad. By analyzing the high-level literature of China National Knowledge Infrastructure （CNKI） from 2003 to 2023， using bibliometrics and visualization technology， the research found that domestic scholars have published a large number of articles in this field in recent years， but the research content and progress are limited， and exchanges and cooperation between scholars and institutions are relatively scarce. Through the keyword cluster map， three major research hotspots were identified： risk identification （including methods and classification）， risk evaluation methods （including improvements， combinations and exploration of new methods）， and risk evaluation applications （mainly focusing on the infrastructure field）. These findings help us to deeply understand the current research status and future development trends in this field.

Keywords： risk assessment; engineering construction; CiteSpace; visual analysis; knowledge map

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多新技術(shù)和創(chuàng)新方法不斷涌現(xiàn)，全社會對建筑工程專業(yè)知識也越來越重視。由于工程施工風(fēng)險難以量化，諸多專家學(xué)者深入探究工程施工風(fēng)險，旨在有效管理實(shí)際工程建設(shè)過程中的安全風(fēng)險，從而降低施工事故發(fā)生的可能性，減少相關(guān)損失。如張振中[1]鑒于傳統(tǒng)層次分析法在深基坑風(fēng)險評估中的局限，優(yōu)化了20d5c688d0bf47a17734e791447dd5ad其關(guān)鍵步驟——判斷矩陣的構(gòu)造，并創(chuàng)新性地結(jié)合了熵權(quán)賦值，從而提出了全新的深基坑風(fēng)險評估方法;Rafie等[2]在研究中，將失效模式與影響分析法（FMEA）和模糊推理系統(tǒng)（FIS）進(jìn)行結(jié)合，以此來預(yù)測地下挖掘施工期間路面下沉的風(fēng)險;李英攀等[3]提出了建筑裝配式工程安全性能云模型評估方法，以更客觀、準(zhǔn)確地評價建筑裝配式工程的安全水平。通過文獻(xiàn)查閱分析，雖然工程施工風(fēng)險評價領(lǐng)域已經(jīng)吸引了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注與研究，但現(xiàn)有的研究尚未對該領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)、全面的梳理與總結(jié)。同時，對于該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及演進(jìn)趨勢也缺乏深入、系統(tǒng)的分析。

目前，國內(nèi)綜述主要聚焦于對特定文獻(xiàn)集合的定性探討，這種方式在某種程度上限制了對特定研究領(lǐng)域的全面與深入洞察。相較之下，科學(xué)知識圖譜[4]作為一種創(chuàng)新的工具，以圖像化的方式揭示知識領(lǐng)域的演進(jìn)脈絡(luò)與結(jié)構(gòu)聯(lián)系。它通過揭示知識單元或群體間的隱性網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)互動、交叉與演變關(guān)系，提供了一個全新的視角來審視和分析某一學(xué)科領(lǐng)域的知識發(fā)展軌跡。因此，知識圖譜在多個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，并且其相關(guān)技術(shù)也日趨成熟。例如，一些研究者利用知識圖譜對煤礦安全生產(chǎn)、交通行車安全等領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行了可視化呈現(xiàn)，從而有效地揭示了這些領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿動態(tài)。

基于前述的探討，本文將借助CiteSpace[5]這一知識圖譜分析工具，并融合文獻(xiàn)計量學(xué)的手段，深入剖析工程建設(shè)安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與未來趨勢。以中國知網(wǎng)（CNKI）收錄的2003—2023年間的高質(zhì)量文獻(xiàn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過高級檢索、篩選與深入研讀，篩選出關(guān)于“工程建設(shè)風(fēng)險評估”的文獻(xiàn)作為研究樣本。隨后，運(yùn)用文獻(xiàn)計量學(xué)的方法，對國內(nèi)外研究文獻(xiàn)的發(fā)表概況、機(jī)構(gòu)布局、作者合作及關(guān)鍵詞等核心要素進(jìn)行深入分析，生成直觀的知識圖譜。通過這些圖譜，本研究將揭示近20年來工程建設(shè)風(fēng)險評估領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與演變趨勢，總結(jié)該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并最終形成一份系統(tǒng)、科學(xué)且全面的研究文獻(xiàn)分析報告，以供廣大研究者參考。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為確保分析數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)與全面，本研究針對“工程建設(shè)風(fēng)險評估”這一主題，進(jìn)行了高水平的期刊文獻(xiàn)檢索工作。所選用的數(shù)據(jù)均來源于中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫。初步檢索結(jié)果顯示，2003—2023年間，與這一主題相關(guān)的文獻(xiàn)共有1 986條。為進(jìn)一步提升研究文獻(xiàn)的科學(xué)性，在研究中從SCI、北大核心和CSSCI等高質(zhì)量期刊中精選了211條文獻(xiàn)作為分析樣本。具體檢索和選取條件見表1。

1.2 研究方法

文獻(xiàn)計量學(xué)方法可以描述、評估和預(yù)測特定領(lǐng)域科技研究的現(xiàn)狀和趨勢。而知識圖譜作為一種先進(jìn)的可視化技術(shù)，能夠直觀展現(xiàn)科學(xué)知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系，并具備出色的知識導(dǎo)航功能。在諸多知識圖譜工具中，如Ucinet、VOSviewer和SPSS等，各有其特色。然而，經(jīng)過深入比較可以看出，美國德雷塞爾大學(xué)的陳超美教授所開發(fā)的CiteSpace軟件具有顯著優(yōu)勢。該軟件不僅操作界面簡潔明了，易于上手，而且可視化效果出色，能夠清晰地展示知識結(jié)構(gòu)和演變趨勢。此外，CiteSpace還具備全面的文獻(xiàn)分析功能，為研究者提供了強(qiáng)大的支持。因此，本研究最終選擇使用CiteSpace軟件進(jìn)行知識圖譜的可視化研究與分析。

2 工程施工風(fēng)險評價研究可視化分析

2.1 研究論文產(chǎn)出分析

圖1顯示了不同年份工程建設(shè)風(fēng)險評估領(lǐng)域的論文產(chǎn)出情況，可以直觀地看出研究發(fā)展的趨勢。

根據(jù)圖1，可將發(fā)展趨勢分為2個階段：①初始增長階段（2003—2011年），該階段國內(nèi)發(fā)表論文的數(shù)量并不多，雖然逐年呈上升趨勢，但每年發(fā)表論文的數(shù)量不超過3篇，部分原因是這一時期工程建設(shè)處于起步推廣階段，研究成果相對較少;②快速發(fā)展變化階段（2012—2023年），從2012年開始，國內(nèi)發(fā)表論文的數(shù)量迅速突破，隨后每年平均發(fā)表論文的數(shù)量保持在17篇左右，呈穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢。快速發(fā)展變化階段（2012—2023年），從2012年開始，國內(nèi)出版物數(shù)量迅速突破，之后國內(nèi)出版物數(shù)量略有波動，年均出版物數(shù)量保持在17種左右，呈穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢。

2.2 文獻(xiàn)研究作者和機(jī)構(gòu)分析

通過設(shè)定1年的時間跨度，并以作者和機(jī)構(gòu)為節(jié)點(diǎn)，借助CiteSpace軟件，繪制出工程風(fēng)險評估研究領(lǐng)域的作者和機(jī)構(gòu)統(tǒng)計圖，如圖2所示。

在合作團(tuán)隊方面，工程建設(shè)風(fēng)險評估研究中較大的合作團(tuán)隊有西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院、北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院、廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院、中南大學(xué)資源與安全學(xué)院和中南大學(xué)土木工程學(xué)院等，其合作主要集中于特定的研究小組內(nèi)部，不同團(tuán)隊之間的合作聯(lián)系并不顯著。

對圖2深入分析，可以得出以下結(jié)論：①研究機(jī)構(gòu)與作者之間的關(guān)聯(lián)相對稀疏，意味著學(xué)者與研究機(jī)構(gòu)之間的合作與交流并不頻繁。這可能是由于在工程風(fēng)險評估研究領(lǐng)域，我國的學(xué)者更傾向于依托實(shí)際案例進(jìn)行應(yīng)用研究，因此彼此間的引用與深入合作相對較少。這種研究模式可能限制了知識在該領(lǐng)域的廣泛傳播與深入發(fā)展。②吳賢國、馮宗保、吳兵兵、劉家良、黃端和陳輝浩等幾位作者在CNKI數(shù)據(jù)庫中的發(fā)文頻率較高，他們之間的關(guān)系密切。③高等院校是主要的研究機(jī)構(gòu)，但它們傾向于獨(dú)立開展研究，與其他研究機(jī)構(gòu)的合作較少。

3 工程施工風(fēng)險評價研究熱點(diǎn)確定

3.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞作為文獻(xiàn)中研究主題的凝練表達(dá)，其高頻出現(xiàn)往往映射出某一時期內(nèi)的研究焦點(diǎn)。在進(jìn)行可視化分析時，設(shè)定如下參數(shù)：以1年為時間片進(jìn)行切片，節(jié)點(diǎn)類型選定為“Keyword”，并采用g-index（K=25）作為篩選閾值。如圖3所示，構(gòu)建出工程建設(shè)風(fēng)險評估的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。

在圖3中，研究共觀察到178個節(jié)點(diǎn)和388條連線，整個網(wǎng)絡(luò)的密度為0.024 5，這揭示了工程風(fēng)險評估領(lǐng)域關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)程度及研究熱點(diǎn)的分布情況。結(jié)果表明，“風(fēng)險評價”“風(fēng)險評估”“施工風(fēng)險”“安全工程”“施工安全”“深基坑”這6個關(guān)鍵詞在圖譜中占據(jù)了核心地位。

3.2 關(guān)鍵詞聚類分析

針對工程施工安全領(lǐng)域的科技文獻(xiàn)，利用CiteSpace軟件和LLR算法進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類分析，科學(xué)地確定了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。根據(jù)Q值，得到聚類結(jié)果為0.85（大于0.3），同時Mean Silhouette值為0.871 8（大于0.5），這2個指標(biāo)均表明聚類結(jié)構(gòu)是合理的，且聚類效果良好。因此，可認(rèn)為此次研究熱點(diǎn)分析是較科學(xué)且合理的。鑒于數(shù)據(jù)量較為龐大，涉及聚類關(guān)鍵詞也較多，本研究從中選取排名前9位的關(guān)鍵詞進(jìn)行映射分析，具體結(jié)果如圖4所示。

圖4中總共形成了9個聚類標(biāo)簽：“#0風(fēng)險評估”“#1風(fēng)險評價”“#2安全工程”“#3施工風(fēng)險”“#4地鐵施工”“#5盾構(gòu)隧道”“#6深基坑”“#7風(fēng)險分析”“#8專家法”。各群組涵蓋了眾多緊密相關(guān)的關(guān)鍵詞，其中群組標(biāo)簽的數(shù)值越小，意味著該群組所包含的關(guān)鍵詞數(shù)量越多。

在此之中，“#4地鐵施工”作為工程施工群組中關(guān)鍵詞較為集中的一部分，這充分顯示出在2003年至2023年間，地鐵施工在施工風(fēng)險研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)地位。地鐵施工的風(fēng)險評估與管控成為眾多學(xué)者和工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。

4 工程施工風(fēng)險評價研究熱點(diǎn)分析

通過對關(guān)鍵詞的共現(xiàn)現(xiàn)象以及聚類分析結(jié)果的深入研究，可以將地鐵施工風(fēng)險評估研究熱點(diǎn)概括為以下三大類別，即工程施工風(fēng)險評估的基礎(chǔ)研究、工程施工風(fēng)險評估方法的研究和工程施工風(fēng)險評估的應(yīng)用研究。

4.1 工程施工風(fēng)險評價研究

從圖3可以看出，在關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析中，深基坑開挖、地鐵施工和盾構(gòu)施工的重要性排在前十位，從圖4可以看出，地鐵施工是包含關(guān)鍵詞數(shù)量最多的群組，可見地鐵施工作為工程建設(shè)風(fēng)險研究領(lǐng)域的重點(diǎn)對象，已經(jīng)成為研究的主要內(nèi)容。通過文獻(xiàn)綜述，從國家政策導(dǎo)向、城市發(fā)展需求和工程性質(zhì)特點(diǎn)3個層面分析了地鐵施工成為工程建設(shè)風(fēng)險評估領(lǐng)域熱點(diǎn)的原因。

4.1.1 國家政策導(dǎo)向

習(xí)近平總書記在2016年全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會、中國科協(xié)第九次全國代表大會上強(qiáng)調(diào)：“向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題?！痹凇笆濉逼陂g，我國把地球深部探測作為土地利用戰(zhàn)略的重點(diǎn)，把城市地下基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)建設(shè)作為國家重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。作為城市地下建設(shè)的重要組成部分，地鐵施工安全受到人們的廣泛關(guān)注。

4.1.2 城市發(fā)展需求

由于城市用地空間有限，為了最大限度地利用土地空間，同時保證交通順暢，地鐵成為解決城市用地矛盾的最佳選擇。地鐵交通已成為城市發(fā)展的關(guān)鍵因素，可以反映城市的發(fā)展水平。

4.1.3 工程性質(zhì)特點(diǎn)

地下工程往往面臨著工程規(guī)模大、施工條件復(fù)雜、技術(shù)復(fù)雜程度高和隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)。在地下施工過程中，一旦發(fā)生事故，將直接威脅到施工人員和周圍群眾的人身安全，同時也會對社會造成重大影響。因此，為了預(yù)防地鐵施工事故的發(fā)生，有效降低事故風(fēng)險和事故發(fā)生后的損失，全面了解地鐵施工事故風(fēng)險并對其進(jìn)行評估尤為必要。

4.2 工程施工風(fēng)險評價方法研究

通過圖4的展示，可以清晰地看到“專家法”在可視化分析中形成了一個獨(dú)立的聚類標(biāo)簽，凸顯了其在工程施工風(fēng)險評估中的獨(dú)特地位。合理選擇和應(yīng)用評估方法，能夠更加有效地對工程施工進(jìn)行風(fēng)險評估，進(jìn)而提升風(fēng)險管理的水平，降低項目成本，為工程建設(shè)的順利進(jìn)行提供有力保障。

地鐵施工，作為工程施工風(fēng)險評估領(lǐng)域的核心議題，吸引了眾多學(xué)者對其安全事故進(jìn)行深入研究和總結(jié)。趙萌萌等[6]通過事故樹分析法，對地鐵施工中的水侵事故進(jìn)行了詳盡剖析，成功識別了導(dǎo)致水侵事故的關(guān)鍵要素。陳吉輝[7]則運(yùn)用層次分析法，對地下車站爆破安全影響因素進(jìn)行了有序排列。

因此，如何克服主觀評估的局限性，以更客觀、全面的視角分析地鐵施工安全相關(guān)的事故，并對不同類型事故的風(fēng)險進(jìn)行量化排序，仍然是一個亟待解決的挑戰(zhàn)。未來研究應(yīng)致力于探索更加客觀、科學(xué)的風(fēng)險評估方法，以提升地鐵施工安全管理水平，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

4.3 工程施工風(fēng)險評價應(yīng)用研究

通過仔細(xì)分析圖4中的聚類節(jié)點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，針對深基坑、既有鐵路、橋梁施工等基礎(chǔ)設(shè)施項目的風(fēng)險評估研究已經(jīng)取得了顯著成果。這些研究不僅揭示了項目中的潛在風(fēng)險，還提出了相應(yīng)的風(fēng)險應(yīng)對措施，為實(shí)際工程的安全施工提供了重要參考。

近年來，隨著地下空間開發(fā)的不斷推進(jìn)，盾構(gòu)隧道、海底隧道、地鐵車站等地下建設(shè)項目也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。這些項目由于施工環(huán)境復(fù)雜、技術(shù)難度高，其風(fēng)險評估研究顯得尤為重要。通過不斷深入研究這些地下建設(shè)項目的風(fēng)險評估，有望為未來的地下工程建設(shè)提供更加全面、準(zhǔn)確的風(fēng)險評估方法和技術(shù)。

5 結(jié)束語

本研究借助CiteSpace軟件，對2003—2023年間CNKI收錄的工程施工風(fēng)險評價文獻(xiàn)進(jìn)行了深入的計量可視化分析。在這一過程中，特別關(guān)注了該領(lǐng)域文獻(xiàn)的發(fā)表時間、作者和機(jī)構(gòu)分布，以及關(guān)鍵詞的頻次和聚類情況，以此構(gòu)建知識圖譜，深入剖析該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢。

1）我國在工程建設(shè)風(fēng)險評估研究方面已有一定進(jìn)展，但因起步晚，成果集中度不足，研究機(jī)構(gòu)間合作薄弱。為促進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流與合作，共同解決復(fù)雜問題，提升研究質(zhì)量及影響力。

2）地鐵施工風(fēng)險評估是工程建設(shè)風(fēng)險評估的重要研究熱點(diǎn)，受國家政策、城市發(fā)展和工程特點(diǎn)推動。盡管尚無權(quán)威評估方法，但該領(lǐng)域已形成成熟的理論體系，顯示了其重要性及研究人員對科學(xué)有效評估方法的探索努力。

3）在風(fēng)險評估方法的選擇上，定性研究與定量研究各有特點(diǎn)。未來，綜合運(yùn)用不同方法以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險評估更加合理與全面，將成為重要的研究方向。

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基金項目：中鐵十二局集團(tuán)華南工程有限公司科技項目（107-441223078）

第一作者簡介：王鑫（1986-），男，碩士，高級工程師。研究方向?yàn)楣こ添椖抗芾?、智能建造?/p>