原创《可视化图谱视角下的国内外科学计量学比较》
本文是可视化方面有关论文范文集和计量学和可视化和视角有关论文范文集。
摘 要 随着科学技术不断发展,科学计量学逐步形成完善的学科知识体系,研究工具和研究领域不断走向成熟.为了解国内外科学计量学发展情况,文章以WOS 、CNKI和CSSCI为数据源,对国内外科学计量学2006~2015年的发展情况进行可视化分析.通过绘制科学计量学可视化图谱,对比研究国内外科学计量学研究内容的差异,从研究热点、合作网络、学科结构三方面进行分析,发现国内外科学计量学在发文数量、作者合作关系、学科结构方面存在差异.
关键词 科学计量学 可视化 学科结构 合作网络
引用本文格式 赵蓉英,魏明坤. 可视化图谱视角下的国内外科学计量学比较[J]. 图书馆论坛,2017（1）：56-65.
Comparison of Domestic and Overseas Scientometrics from the Perspective of Visualizing Map
ZHAO Rong-ying,WEI Ming-kun
Abstract With the continuous development of science and technology,scientometrics gradually becomes a sound academic knowledge system,and research tools and research fields mature. In order to understand the development of domestic and overseas scientometrics,this paper uses WOS,CNKI,and CSSCI as the data sources to analyze the development of scientometrics during 2006-2015 at home and abroad by visualizing map. By comparing the contents between domestic and overseas scientometrics through drawing the visualizing map,the authors find that there are differences in the number of articles published,the co-author relationship and the disciplinary structure after giving an analysis on the research hotspots,co-author network and disciplinary structure.
Keywords scientometrics；visualization；disciplinary structure；co-author network
0 引言
科学计量学以数理统计和计算技术等数学方法对科学活动的投入、产出进行定量分析,大数据的兴起为科学计量学研究提供了数据基础.没有科学的计量则无法进行有效管理,数据时代各种结构化和非结构化数据已经成为科学计量的主要对象.2011年全球数据总量为1.8ZB,预计到2020年数据量将达到35ZB,其中95%会因数据分析的限制而被闲置,严重阻碍科学研究[1],在此背景下,有必要对科学计量学进行阶段性分析.科学计量学在大数据环境下,通过定量分析,揭示研究领域的发展规律与趋势,对研究者十分重要.前苏联科学家弗·纳里莫夫等人在1969年正式提出科学计量学的概念并得到研究领域的认可[2],这推动了科学计量学的快速发展.普赖斯的《巴比伦以来的科学》《小科学、大科学》和尤金·加菲尔德的《科学引文索引》是科学计量学发展史上的开山之作,为科学计量学研究奠定了基础,开辟了一个崭新的研究领域——科学计量学.所谓科学计量学(Scientometrics)是应用数理统计和计算机技术等数学方法对科学活动的投入(如科研人员、研究经费)、产出(如论文数量、被引数量)和过程(如信息传播、交流网络的形成)进行定量分析,从中找出科学活动规律的一门分支学科[3].
近年有些研究者认为科学计量学是基于引文分析领域可视化研究派生的新学科,采用文献计量学方法对文献进行分析,对科技交流进行数量级的研究[4].伴随着大数据的不断发展,数据对社会发展的影响越来越大,科学计量学的发展是否会受到大数据环境的影响？国内外科学计量学研究内容有哪些差异？2012年,马凤以Scientometrics作为数据源对国内外科学计量学进行研究,主要从研究主体、研究主题、引用与被引用、合作等方面对1978~2011年间的国内外科学计量学相关文献进行检索、统计分析和比较,发现中国科学计量学研究发展过程中存在的问题,并提出解决方法[5].笔者拟采用可视化软件CiteSpace对2006~2015年国内外科学计量学的发展进行回顾分析,以了解国内外科学计量学的发展动态.信息可视化通过可视化工具对多元、分时的复杂信息以更加生动的方式加以呈现[6].本文通过可视化软件探测词频的变化趋势,分析国内外科学计量学的前沿领域和发展存在的差异,帮助研究者掌握其发展的最新动态及厘清国内外在科学计量学研究内容中存在的差异,以全面了解科学计量学的发展以及国内外科学计量学的研究趋势.
科学计量学已有40多年的历史,发展迅速,应用领域不断扩大,取得了一系列成果.科学计量学通过定量分析方法发现科学活动的内在规律,如以科学计量学为基础的科学评价、以科学计量学方法进行的跨学科研究、运用科学计量学指标对学科发展趋势的预测、对科研绩效的评估等.随着大数据的不断发展,科学计量学的研究内容不断更新,研究方法不断创新,运用科学计量学的指标和方法研究科技人才和科技教育问题取得了显著成果[7].科学计量学的传统研究方法包括出版物统计、著者统计、引文分析、词频分析等.纵观其发展过程,可以分为3个阶段：科学计量学的萌芽时期、奠基时期和发展时期[8].本文从研究热点、合作网络、学科结构3个方面对科学计量学的发展进行系统化研究.
1 国内科学计量学的发展
科学计量学在国内的发展可追溯到20世纪70年代末,科学学、科技管理、科技政策等研究逐渐渗透到该领域,是国内科学计量学发展的开端[9].1979年赵红州发表了《关于科学家社会年龄问题的研究》,是国内科学计量学迈出的第一步,他探究《复旦大学学报》刊载的自然科学大事记,发现近代世界科学中心转移现象,提出科学发现最佳年龄公式和科学劳动智力常数[10].1980年他提出了科学发现的采掘模型[11].国内科学计量学的起步阶段进展缓慢,主要是吸收国外的研究成果,在国际舞台上还没有自己的位置,也没有形成独立自主的研究系统.1984年赵红州发表的《科学能力学引论》被视为当时国内科学计量学的代表作；之后他与蒋国华合作,提出了知识单元假说,并导出指数规律,解释了知识的饱和增长[12].同年赵红州在Scientometrics发表国内研究者在该领域第一篇英文文献An Intelligence Constant of Scientific Work[13](《科学劳动的智力常数》),表明国内科学计量学发展取得了明显的进步,为国内科学计量学发展起到铺垫作用.
随着国内科学计量学研究的不断深入,进入90年代,梁立明的专著《科学计量学：指标·模型·应用》分析了国内科学计量学发展的新阶段,总结国内科学计量学方法和应用层面取得的进展,受到国际科学计量学研究者布劳温博士和其他学者的关注.该专著将排序—频度分布模型、分形模型、概率分布模型、齐普夫—帕累托分布模型、威布尔分布模型等引入科学计量学,推动了国内科学计量学在模型构建上的快速发展,进一步拓宽了国内科学计量学的应用领域.20世纪90年代后期,蒋国华分析国内科学计量学研究存在的问题与不足；邱均平明确科学计量学的研究目的,指出科学计量学是研究并验证科学的产生、传播和利用量的规律[14]；唐崇敏、官建成从应用角度,使用科学计量的方法对我国科学研究成果进行定量分析和国际比较,得出一些重要结论[15]；姜云龙、徐宽对国内科学计量学研究热点进行分析,得出国内科学计量学的研究热点包括科学评价、可视化、科研合作、科技政策分析、大学排名、引文分析和共词分析[16].
1.1 对国内科学计量学发展热点分析
笔者选取CNKI和CSSCI在2006~2015年10年间的发文数据,分析国内科学计量学的发展轨迹,为进一步分析提供数据基础.2006~ 2015年10年间,CNKI收录以“科学计量学”为主题的文献数量共4402篇；以科学计量学为“篇名”或“关键词”在CSSCI中检索到186条记录.笔者以CNKI收集数据为例,制作了近10年间国内科学计量学的发文曲线图(见图1).
由图1可见,近5年的发文数量呈逐年上升趋势,表明近年国内学者不断增强对科学计量学的研究.为进一步了解国内科学计量学发展动态,笔者借助CiteSpace进行可视化分析,将近10年间的数据导入软件中,利用高频关键词及其聚类,分析该段时间国内科学计量学的研究动态.
关键词是作者对文章核心研究的精炼,学科领域出现的高频关键词和从数据样本中对每一篇文献进行提取分析的名词短语可被视为该领域的研究热点[17].CiteSpace以知识单元为分析基础,对科学计量学领域以可视化方式予以呈现[18],掌握科学计量学的研究热点.笔者对获取的数据进行格式处理,将数据导入可视化软件中,设定相关参数及阈值,绘制关键词聚类图以探测国内近十年科学计量学研究动态.通过在CiteSpace软件中设定相应参数并选择路径算法(Pathfinder)绘制图谱,采用路径算法剔除网络中大部分不重要的节点关联,保留重要的节点关联,将原网络简化为一个最小值网络,以静态图谱方式展现[19],如图2所示.
通过绘制关键词的知识图谱,以色彩斑斓的形式直观生动地将研究领域的动态发展变化和热点研究问题呈现出来[20].图2节点大小代表词汇出现频次的多少与词汇出现频次成正比,较大节点代表近10年内国内科学计量学领域研究的热点.主题词是一篇文章中的核心与精髓,是文章主题的高度概括和凝练,主题词出现的次数越多,则该主题词在图谱现频次越多,共现频次多的主题词反映了该领域中的研究热点情况[21].
表1是2006-2015年国内科学计量学研究领域出现频次≥30的高频词,反映了我国科学计量学研究主题.表1中出现的词汇表明我国科学计量学的研究方法以定量研究方法为主,如统计分析、引文分析、定量分析、主成分分析.1994年法国学者特鲁韦在《科学知识的计量中》指出：“最新的研究表明,根据普赖斯指数,科学计量学已经变成了一个具有硬科学特征的高度专业化的研究领域.”当代权威科学学家默顿和加菲尔德认为：文献计量学、情报计量学、技术计量学、化学计量学等都是一门学科——科学计量学[22].
目前,知识图谱是科学计量学发展的新方向,多用来描绘科学计量学自身的学科结构.1998年诺庸斯和瑞安利用科学知识图谱的方法界定出1992~1997年间科学计量学、信息计量学及文献计量学的五个主要分支领域[23].经过科学计量学不断发展演变,研究主题随着环境领域的变化不断成熟,通过高频词的可视化分析,笔者认为我国科学计量学发展具有动态性、网络化、数据化发展趋势.动态性发展决定了科学计量学发展会随时间演进,其知识结构不断变化、重构；网络化决定科学计量学的发展突破原有研究领域,对虚拟空间的应用将越来越广；数据化特征决定科学计量学定量化发展趋势.
1.2 对国内科学计量学作者影响力分析
在CiteSpace软件中节点选择作者(Author),每个时间切片选择Top100的点,绘制了2006~ 2015年国内科学计量学研究者分布图(参见图3).
整个图谱中网络密度只有0.0016,尚未形成规模性的网络结构.图谱中节点规模较小,表明国内科学计量学研究者发文数量较均匀,没有明显的高产作者存在；节点年轮的冷暖色调变化反映作者活跃的时间段,依据颜色变化可以看出国内科学计量学研究者活跃程度并不明显；科学计量学领域比较活跃的研究者包括梁逸曾、刘则渊、姜春林、邱均平等,他们推动了国内科学计量学的发展.表2是国内科学计量学近10年研究者及其发文情况.
作者共被引分析是指N(N≥2)个作者发表的文献同时被别的文献引用,则N个作者具有共被引关系[24],其被引强度可由引用文献的作者数量来衡量.作者共被引与文献共被引密切相关,主要以文献的作者为基本单元建立的共被引关系,对作者被引证的关系聚集成一个个作者相关的群体,进而揭示学科专业人员之间的联系和结构特点.笔者在可视化软件中,节点选择被引作者(Cited Author),每个时间切片设置为Top100,如图4所示.图中出现国外作者的节点,表明其与国内作者存在合作的关系.通过作者共被引情况来反映国内科学计量学发展变化趋势.图谱中研究者的节点越大,说明该研究者的共被引频率较高,在科学计量学领域的关系较为紧密.
作者的数量和结构变化,在一定程度上反映了学科的兴衰起伏以及分化渗透等趋势；在共被引关系网络中,作者数量和结构的变化可作为判断学科变化动态的一个依据[25].在图中整个网络的密度为0.0033,没有形成规模性网络结构,表明国内科学计量学研究者之间的合作还不紧密,处于独立式研究状态,没有形成紧密的科学网路.表3列出国内科学计量学发展研究者被引情况,刘则渊、梁逸曾、邱均平、梁立明、侯海燕等被引数量较多,这些研究者影响国内科学计量学的发展趋势,他们的研究方向大致可以被确定为是我国目前科学计量学的研究热点领域.
2 国外科学计量学的发展
国外科学计量学的发展可追溯到20世纪初欧洲和前苏联学者对书目引文的统计分析,到20世纪60年代已得到广泛的发展.20世纪70年代后,《科学计量学》杂志在匈牙利创刊,标志着国外科学计量学进入快速发展时期.国外学者对科学计量学学科属性及生产力分布状况研究较多,而采用知识图谱可视化方法较少.笔者利用知识图谱可视化方法对国外科学计量学发展从研究热点、作者影响力、学科结构3个方面进行研究分析.
2.1 国外科学计量学研究热点分析
笔者以“Scientometrics”为主题词,在ISI Web of Science数据库中检索2006~2015年数据,共获取1849条题录.以全数据格式存储该题录,利用可视化软件CiteSpace进行关键词聚类分析,制作了2006~2015年国外科学计量学研究热点知识图谱,见图5所示.图谱中最大节点有科学计量学、科学学等,科学计量学是对科学本身进行定量研究的学科,它是科学学的重要分支.笔者通过绘制科学计量学知识图谱来分析国外科学计量研究主题领域.通过图谱的网络结构可以看出,国外科学计量学在近几年发展为成熟的分支学科,应用范围不断扩大,研究者也越来越多,已经形成规模性学科.
2006~2015年国外科学计量学研究热点词汇参见表4.从表4中可以得出国外科学计量学研究频次排在前面的包括科学计量学(Scientometrics)、科学(Science)、文献计量学(Bibliometrics)等,这些节点都是比较大的,一般都是常用关键词,不能说明太多问题,而那些节点较小且偏外面的关键词才能反映出最新的研究内容,如h-index、patent、networks等词汇,这些词汇都是近10年国外科学计量学研究的热点内容.通过表4中的关键词统计分析发现,国外科学计量学涉及领域较多,不仅在科学计量学的基础领域有创造性研究,在应用领域的研究也在不断创新.同行评议是科学计量学应用的新领域,目前同行评议存在主观性、知识规范性、滞后控制性等特点.很多人认为同行评议主观偏好大,存在门户偏见,影响了客观性和公正性.科学计量学具有客观性、定量化研究等特点,被视为同行评议的补充方法,有些研究者把科学计量学方法和同行评议有机地结合起来进行定量性的同行评议,降低同行评议的主观性[26].采用科学计量学方法进行同行评议已经取得了一些成就,在科学性的基础上采用量化操作落实同行评议,把科学计量学的共词分析方法和科学知识图谱方法等应用在同行评议的专家遴选上,进而解决同行评议中存在的问题.
2.2 对国外科学计量学作者影响力分析
图6 为国外科学计量学发展高影响力作者情况,高影响力作者能主导某个领域研究活动的开展深度和广度,是一门学科发展的缩影.利用CiteSpace软件,节点类型选择作者(Author)进行分析,得到作者合作的知识图谱.
表5列出发文数量前16的研究者,排在首位的是Loet Leydesdorff教授,国际科学计量学与信息计量学领域最高奖——普赖斯获奖者,对科学计量学的发展起到重要作用.
在可视化软件中,将节点设置为共被引作者(Cited Author)时,可得到国外科学计量学的共被引作者知识图谱,见图7.
图中很多节点聚集紧密,且节点间的连线集中,节点之间的连线错综复杂,表明国外科学计量学研究者之间合作关系紧密.较大的节点说明该研究者被引次数较高.笔者将图中科学计量学被引频次较高的研究者情况列于表6.
排在前几位的研究者包括Garfield E、Leydesdorff L、Glanzel W、Hirsch JE、Egghe L.1965年普赖斯在《科学引文索引》发表了《科学论文的网络》,该文探究科学论文之间的引证和被引证关系,以及由此形成的引证网络,并构建了能指明科学研究前沿的定量模型[27].1973年美国Small H提出共引文的概念,而后发展为共引文分析.这些研究者在科学计量学发展中起到了重要作用,彼此之间有着密切的合作关系,彼此之间在科学计量学领域的研究关联性较强.这些研究者也是科学计量学领域发展的核心人物,揭示了国外科学计量学研究领域的主流团体,引领科学计量学的发展方向,是国际科学计量学界所关注的热点.
3 国内外科学计量学比较
随着时代的发展,科学计量学经历了漫长的发展历程,对科学计量学进行探究的学者不断增加,研究文献数量不断增加,研究主题范围不断扩大.笔者对近10年间国内外科学计量学文献进行研究分析,发现国内外对科学计量学的研究存在一些差异：
(1)在发文情况方面.通过对国内外以科学计量为主题的文献统计分析发现,在2006~2015年间,国内研究者的发文数量明显多于国外研究者的发文数量,但是国内对科学计量学的研究不够深入,在科学计量学理论上的研究成果还很少,研究同一主题的文献重复率较大,大多数文献研究主题相似,国际化论文合作数量有限,而国外研究者对科学计量学研究同一主题的文献重复率低于国内,较注重科学计量学的国际交流合作.
(2)国内外科学计量学的研究热点领域不同,通过对国内外科学计量学文献词频的统计分析,发现国内科学计量学的研究主要集中在科学计量学的研究方法上,如引文分析、知识图谱、统计分析、主成分分析、聚类分析、定量分析等；国外科学计量学不仅注重科学计量学的方法研究,还注重科学计量学应用方面的研究,如期刊、出版物、影响因子、引文分析、链接、专利、指数、科学机构等.
(3)在科学计量学发展与应用方面,国内对科学计量学在发展与应用方面起到了推动作用,不但对传统科学计量学指标的应用进行研究,如出版物统计、著者统计、引文分析、词频分析、内容分析,在新指标的应用上也作出了重要贡献,如共词分析和共被引分析、社会网络分析、多元统计分析、信息可视化等方面.国外科学计量学发展中引入了h指数来测度个人的科研绩效,后期在h指数基础上提出g指数及P指数的应用.
(4)在作者合作关系上,通过可视化图谱的分析显示,国内科学计量学作者合作网络密度值还很低,说明国内在科学计量学研究的合作关系较为松散,没有形成一定的合作网络；而国外科学计量学研究者的合作网络密度明显高于国内,研究者彼此间的关系比较稳定,具有一定的规模.
(5)在学科结构层面上,国内科学计量学的学科结构注重基础性研究,对学科结构研究的创新还很少；而国外对科学计量学学科结构研究进展较为突出,匈牙利P.Vinkler利用定量分析方法证明科学计量学是一门独立的学科,而A.Schubert 采用定性分析方法探究结构科学计量学、动态科学计量学和评价科学计量学3个分支.W.Glzanzel 和U.Schoepflin 表示科学计量学在理论模型、方法论、新的研究方向上没有新进展.国外注重科学计量学结构多元化发展,注重学科间的结合发展,科学计量学渗透到多个学科领域中.在注重科学计量学理论发展的同时,还对科学计量学的应用进行研究.
4 总结
科学计量学横跨自然科学和社会科学两大门类,它的方法研究对社会现象定量分析提供了新的手段,尤其是科学计量指标的指数增长规律、逻辑增长规律等,这些方法不断应用到其他学科领域,提高了不同学科领域的生产率.对科学计量学的研究十分重要,本文利用可视化图谱对国内外科学计量学近10年间的发展进行回溯性分析,以国内外科学计量学领域的研究热点、作者合作关系、学科结构3个方面展开分析.通过词频分析、作者共被引分析、知识图谱可视化方法对国内外科学计量学的研究内容进行深入、具体的研究,发现国内外科学计量学研究存在一些差异与不足：首先,我国科学计量学文献数量较多,但质量有待进一步提高；国内科学计量学研究主题还不够深入,研究主题重复率较高.其次,我国研究者进入国际科学计量学领域的高影响力作者范围的数量还十分有限,影响力较大的研究者大多属于国外研究者.再次,我国研究者在国际科学计量学领域的交流合作还很少,没有形成规模化,这影响了我国科学计量学在国际上的地位.最后,我国科学计量学在应用领域的研究还很有限,应加强国内科学计量学的应用领域研究,从本质上推动科学计量学的发展.
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作者简介 赵蓉英,女,博士,博士生导师,武汉大学中国科学评价研究中心主任,武汉大学信息管理学院教授；魏明坤（通讯作者）,男,武汉大学中国科学评价研究中心、武汉大学信息管理学院博士研究生,E-mail：weimingkun24 @163.com.
收稿日期 2016-10-15
（责任编辑：沈丽霞）
可视化论文参考资料：
该文结论,此文是一篇关于计量学和可视化和视角方面的相关大学硕士和可视化本科毕业论文以及相关可视化论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
