基于词频分析法的国际遥感领域研究热点挖掘*(5)

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中国是遥感（remote sensing）学的科研大国，每年发表大量的中英文遥感领域论文。准确把握国际遥感领域近期的热点研究方向和发展情况，对指导遥感领域学者在选择研究方向、确定研究选题、进行项目申报等方面具有重要的指导作用和参考价值。同时，也是该领域学术期刊编辑审稿、组稿的重要参考。已有学者对遥感领域的发展情况及研究热点进行了阐述。如李栎等[1]、桂德竹等[2]分别对国际遥感传感器、航空遥感研究的发展进行分析，但都从遥感领域的某一方向切入，未对遥感领域的总体研究情况进行探讨。陈良富等[3]794、曾钰[4]177、尤碗碗等[5]利用文献分析手段对中国遥感领域的研究进行分析，但未涉及国外遥感领域的研究状况。利用文献分析手段对国际遥感领域研究热点进行挖掘，并对中外遥感领域的研究内容进行对比研究的文章鲜见报道。文献计量学是评价科学研究水平的有效手段和客观依据，高被引论文分析和词频分析法是其内容的重要方面[4]177。其中，高被引论文的统计与分析，能够准确地反映学科发展现状和未来发展趋势，确定学科研究热点[6]。本文利用文献分析方法，借助Web of Science（以下简称WoS）数据库的“期刊引证报告”（Journal Citation Report，以下简称JCR）数据，对被SCI收录的国际遥感领域高被引论文特征进行深入剖析，了解当前国际遥感领域的发展态势，并利用词频分析法，从关键词和研究主题两个角度切入，提取国际遥感领域的研究热点。同时对中外遥感领域研究内容进行对比分析，了解中国遥感领域研究的国际地位，以期为学者和相关管理人员更好地把握遥感领域近年的发展态势和研究热点提供帮助，并为相关学术期刊编辑在选题策划、组约稿件和审稿方面提供指导。一、资料与方法1.数据来源利用WoS数据库的JCR，检索2010—2014年被SCI收录的主题属于遥感的国际期刊，共31种。为保证数据的稳定性和连续性，检索在此时间段内至少连续3年出现在JCR的期刊，共25种。这25种期刊于2010—2014年共刊发各类型文章的记录为16 533条，剔除重复的记录3条，5年间共刊发文章16 530篇。采用JCR的统计标准，本文只分析论文和综述两种可被引的文章类型，共计15 733篇。需要特别说明的是，本文的研究分析基于高被引论文，由于论文从发表到成为高被引论文通常需要4年左右的时间，且外文文献引用的最佳年限一般为3~8年[7]，因此为了保证样本数及结果的准确性，本文使用的数据回溯到2010—2014年。遥感学的研究内容相对宏观，其研究的核心内容在一定时间段内具有稳定性。因此，本文利用2010—2014年的数据所得到的遥感领域研究热点仍具有较大的参考价值和科学意义。2.高被引论文界定方法本文运用普赖斯定律[8]确定高被引论文。式中，N为高被引论文被引频次的最小值，nmax为被引频次最高论文的被引频次。本研究的所有论文中最高被引频次为780次，计算得到N≈21。因此，确定被引频次≥21次的论文为高被引论文，共1249篇。二、遥感领域高被引论文总体特征分析1.高被引论文发表年份和被引情况分析对2010—2014年遥感领域1249篇高被引论文按年份进行数量、占比、被引频次信息提取（见表1），总被引频次49 849次，篇均被引频次均值为36.5次。2010年和2011年发表的论文中高被引论文数量最多，均占高被引论文总数的30%以上。年份与高被引论文数量的关系呈现发表时间越早，被引频次越高，高被引论文数量越多的特征。统计高被引论文样本在不同总被引频次区间范围内的数量及占比（见表2），2010—2014年，遥感领域1249篇高被引论文总被引频次TC（total cities的首字母缩写）大于或等于300次的论文有3篇，100—300次的37篇，21—50次的最多，1018篇，占总数的81.51%。单篇最高被引频次为780次，最低被引频次21次。2.高被引论文源期刊分布根据JCR下载的数据，提取得到国际遥感领域高被引论文来源期刊的基本信息以及各刊刊发的高被引论文数量（见表3）。2010—2014年，遥感领域1249篇高被引论文来源于24种SCI期刊，是唯一没有高被引论文的期刊。本文研究样本的25种期刊的出版国家主要集中在美国和英国，分别为10种和4种。按照出版的高被引论文数量对期刊由高到低进行排名，前5种期刊的高被引论文数之和及对应的总被引频次之和均大约占总数的80%。排名前10的期刊出版的高被引论文数量均高于总样本数的1%。其中，Remote 和IEEE Sensing排在前两位，二者发表的高被引论文之和占高被引论文总数的60%。表1 2010—2014年遥感领域高被引论文发表情况统计发表年份 高被引论文数（篇）占总数比例（%）总被引频次（次）篇均被引频次（次）2010 427 34.2 19 011 44.5 2011 403 32.3 15 881 39.4 2012 284 22.7 10 790 38.0 2013 115 9.2 3576 31.1 2014 20 1.6 591 29.6合计/均值 1249 100.0 49 849 36.5表2 2010—2014年遥感领域高被引论文总被引频次数量统计总被引频次（TC）文章数量（篇）占比（%）TC≥300 3 0.24 150≤TC＜300 10 0.80 100≤TC＜150 27 2.16 50≤TC＜100 191 15.29 21≤TC＜50 1018 81.51分析24种期刊的影响因子和刊登的高被引论文数量的关系发现，两者总体上呈正相关。明显例外的是，中国主办的唯一一本与遥感领域相关且被SCI收录的期刊，2014年影响因子已跻身世界第四位，但刊发的高被引论文数仅排在所有期刊的中游，分析其中原因，与期刊的办刊时间短、发文数量少有较大关系。3.高被引论文作者及机构分析统计2010—2014年发表遥感领域SCI高被引论文大于或等于4篇的第一作者信息（见表4），1249篇高被引论文共有作者3938人，来自68个国家，来自美国的作者数以占总数的41.7%排在世界首位。根据表4，2010—2014年，发表遥感领域高被引论文数量最多的为德国慕尼黑工业大学的Zhu Xiaoxiang，发表6篇；西班牙埃斯特雷马杜拉大学的Li Jun发表5篇，但总被引频次以342次排在第一位，说明其研究成果影响力较高。发表高被引论文数为4篇及以上的第一作者共12人，共发表高被引论文51篇，总被引频次2529次。12位第一作者来自7个国家，以美国（5人）和德国（2人）的作者数最多，两国作者发表的高被引论文数分别为20篇和10篇，说明国际遥感领域学者高关注度的研究成果以来自美国和德国的作者居多。表3 国际遥感领域高被引论文来源期刊基本指标统计注：根据高被引论文篇数排序。排序 期刊简称 出版国家 出版语言 出版频率（次/年）高被引论文数（篇）1 Remote 美国 英语 12 6.393 19 733 451 2 IEEE Sensing 美国 英语 12 3.514 11 391 291 3 Remote Sens. 瑞士 英语 12 3.180 2801 84 4 Sens. 荷兰 多语言 12 3.132 3508 67 5 Sens. 英国 多语言 12 1.652 2217 66 6 IEEE 美国 英语 12 2.095 1842 60 7 荷兰 英语 6 3.470 1777 59 8 IEEE Sens. 美国 英语 6 3.026 1914 48 9 德国 英语 12 2.699 1809 41 10 Sens. 美国 英语 12 1.608 583 16 11 美国 英语 4 1.306 384 11 12 GPS Solut. 美国 英语 4 2.918 296 10 13 中国 英语 6 3.291 437 9 14 Radio Sci. 美国 英语 12 1.439 177 7 15 Remote 英国 英语 12 1.573 227 6 16 Sens. 美国 英语 6 1.770 120 5 17 英国 英语 4 1.038 145 4 18 德国 德语 6 0.733 121 3 19 Sens. 加拿大 英语 6 1.727 78 3 20 Sens. 美国 英语 1 1.183 72 3 21 Sens. 意大利 英语 3 1.360 55 2 22 Geocarto Int. 英国 英语 8 1.370 72 1 23 J.Indian Sens. 印度 英语 4 0.764 64 1 24 澳大利亚 英语 2 0.588 26 1 2014年IF总被引频次（次）表4 发表遥感领域SCI高被引论文大于或等于4篇的第一作者信息统计序号 第一作者 单位 单位所在地 发文数（篇）被引频次1 Zhu Xiaoxiang 慕尼黑工业大学 德国 6 315 2 Li Jun 埃斯特雷马杜拉大学 西班牙 5 342 3 Fensholt Rasmus 哥本哈根大学 丹麦 4 273 4 Wulder Michael A.加拿大自然资源部 加拿大 4 244 5 Zhu Zhe 波士顿大学 美国 4 236 6 Pradhan Biswajeet 德累斯顿工业大学 德国 4 236 7 Somers Ben 天主教鲁汶大学 比利时 4 211 8 Clark Matthew L.索诺马州立大学 美国 4 162 9 Huang Xin 武汉大学 中国 4 157 10 Laliberte Andrea S.新墨西哥州立大学 美国 4 129 11 McRoberts Ronald E.美国林务局 美国 4 118 12 Lu Dengsheng 印第安纳大学伯明顿主校区 美国 4 —2014年国际遥感领域SCI高被引论文发表数量前10机构（见表5），共发表高被引论文417篇，其中一半来自美国，发表高被引论文227篇，占10个机构发表总数的54.4%。美国国家航空航天局发表的数量最多，为89篇。中国的中国科学院、武汉大学和北京师范大学跻身前10行列，发表的高被引论文占10个机构发表总数的30.5%，中国科学院占中国发文总数的60%，排在第二位。这三个机构也是同时期中文遥感领域论文的高产机构[4]180。美国国家航空航天局和中国科学院发表的高被引论文数量明显领先其他机构，分别排在第一、第二位，而且这一格局至今已保持了30年[9]，足以证明两个机构在国际遥感领域的科研实力和国际地位。分析表明，国际遥感领域高被引论文发文机构以美国和中国为主，国外的大型专业研究机构和学科影响力高的知名大学可以作为国内期刊挖掘国际创新性科研成果、寻找高水平编委和审稿人的主要对象。同时，本研究结果再次证明了中国科学院在国际学术研究领域的整体实力和国际影响力；武汉大学和北京师范大学在遥感领域的国家级重点实验室和研究院，为优秀科研成果产出奠定了良好的基础。这也提示出版领域从业人员可以有针对性地将大型科研院所、国家重点实验室作为国内主要的组稿、约稿对象。表5 发表遥感领域SCI高被引论文数量前10机构信息统计序号 机构 机构所在国家 高被引论文数（篇）总被引频次1美国国家航空航天局 美国 89 4304 2中国科学院 中国 59 2334 3加州理工学院 美国 41 1727 4马里兰大学 美国 40 1571 5武汉大学 中国 38 1349 6德国航空航天中心 德国 37 1443 7美国地质调查局 美国 32 1707 8北京师范大学 中国 30 1345 9特温特大学 荷兰 26 866 10 波士顿大学 美国 25 1625三、国际遥感领域研究热点挖掘1.基于关键词的研究热点提取提取高被引论文样本的关键词信息，并对关键词进行归并统计，如同一词的不同写法、简称和全称、大小写等，以保证关键词统计结果可以有效揭示该类主题的研究关注程度，最后统计得到最具代表性的前20个高频关键词（见图1），关键词对应的中文名称见表6。1249篇高被引论文共有关键词3734个，高频次关键词能够体现研究方法、研究内容和主要数据等信息。remote sensing、SAR和MODIS依次排在前三位，出现频次均高于100次。数据源方面，根据出现频次降序排列为：SAR>MODIS>LiDAR> Landsat，说明雷达数据和光学数据是当前遥感领域研究的常用关键数据，也是前沿问题之一。2010—2014年遥感领域高被引论文的研究对象涵盖了土地、森林和土壤，研究内容集中在LUCC、soil moisture、phenology和biomass几方面，这也是对前面主要数据源的验证，土地覆被变化的相关研究主要通过对多时相卫星影像的分类来获取各种土地类型的面积及空间分布信息，涉及的关键词依次为time series、Landsat、classification、LUCC。因微波数据具有全天时、全天候的优势，且对森林和土壤具有一定的穿透能力，目前部分针对森林和土壤的研究通过雷达数据来实现。因此，分析高频次关键词信息，可以将近几年遥感领域的研究热点概括为：依托雷达数据与中高分辨率的遥感卫星影像，实现对土地利用变化、土壤水分、植被物候和生物量的动态监测。李琛分析了截至2018年草地遥感的研究[10]，得出的热点关键词与本文重合的包含remote sensing、MODIS、classification、LUCC、Landsat、NDVI、biomass等，几乎占上文提及关键词总数的一半，但因其是从草地遥感切入的，非完整的遥感学科，所以结果会有差异，不会得出本研究中的如森林和土壤等对象的相关结果。此外，王红等[11]分析农业遥感领域的研究热点也得出，土地利用等将成为很长一段时间的研究重心。以上研究一定程度上反映了本文提取得到的遥感领域热点的准确性，并具有一定的时间延续性，在当下依然适用。图1 遥感领域高被引论文出现频次前20个关键词表6 高频次关键词中英文名称对照表编号 英文简写 英文全称 中文名称1 / remote sensing 遥感2 SAR synthetic aperture radar 合成孔径雷达3 MODIS moderate-resolution imaging spectroradiometer 中分辨率成像光谱仪4 LiDAR light detection and ranging 激光探测与测量5 / classification 分类6 LUCC land use and coverage change 土地利用及覆盖变化7 / Landsat 陆地卫星8 / forest 森林9 / change detection 变化检测10 / validation 验证11 / soil moisture 土壤水分12 / hyperspectral 超光谱13 / time series 多时相14 / phenology 物候15 / calibrition 校正16 NDVI normalized difference vegetation index 归一化差值植被指数17 / biomass 生物量18 GPS global position system 全球定位系统19 / monitoring 监测20 AMSR-E the advanced microwave scanning radiometer for EOS 高级EOS微波扫描辐射计21 / high spectral 高光谱2.基于研究主题的研究热点提取论文的标题能够反映一篇文章的研究主题，相比基于关键词的分析，从研究主题的视角出发，可以从更宏观的角度挖掘国际遥感的热点研究领域。提取前5%的高被引论文题目[12]，进行研究主题的深度分析。共提取到63篇高被引论文的英文题目，被引频次最高为780次，最低为87次，差距较大。根据《地理学学科方向分类与关键词》[13]，将论文按题目分为以下6个研究方向：遥感机理研究、遥感数据处理与分析方法、遥感定量反演模型与方法、遥感动态监测与预测、遥感产品真实性检验，以及其他研究方向，同时属于多个方向的论文在各方向中分别计数（见图2）。遥感动态监测与预测方向的论文数量最多，为16篇；遥感的本质是数据源，与数据处理相关的研究必不可少，遥感数据处理与分析方法方向的论文为14篇，排在第二位；属于遥感定量反演模型与方法方向的论文为13篇。以上三个方向的论文共43篇，占总数的68%，这也进一步验证了关键词分析的结果。对利用不同遥感数据源和方法得到的数据产品进行的质量评价研究较少。有15.5%论文的研究主题方向较难界定，涉及的研究方法和领域分布较广，且就单篇文章而言，往往与某类具体应用相关。从研究主题看，2010—2014年，国际遥感领域的研究集中在利用遥感进行长时间的监测并对未来情况进行预测、遥感数据处理与分析方法，以及遥感定量反演模型与方法几大方面。曾钰[4]178分析同时期中国遥感领域的研究进展，将研究主题分为遥感数据获取、遥感数据处理与分析和遥感数据应用三个方面，结果发现遥感数据处理与分析的论文占比最高，为64%，其次为遥感数据应用，占21%，这两项也是国际遥感领域研究主题中占比最高的，说明中国遥感领域的主要研究主题与国际同步。图2 国际遥感领域被引频次前5%高被引论文主题分布四、中外遥感领域发展情况对比2010—2014年，中国共发表遥感领域高被引论文210篇，占总数的16.8%，仅次于美国（43.7%），排在世界第二位。中国遥感领域SCI论文高产机构为中国科学院、武汉大学和北京师范大学，分别排在世界第二、第五和第八位。为了解中国遥感领域的发展情况及研究的国际地位，进一步对中外在研究方向和遥感数据应用两个方面进行对比分析。在研究主题方面，属于遥感产品真实性检验方向的论文仅7篇，说明国际上对利用不同遥感数据源和方法得到的数据产品进行质量评价的研究较少。根据中国遥感方向的基金申请信息[13]，2006年中国申报遥感产品真实性检验方向的项目只有一项，从2009年起才有所增加，说明相比其他研究方向而言，国内对遥感数据产品质量评价的系统化和理论化研究均处于早期阶段，该方向还未得到大范围广泛关注，这一点中国与国际上的总体情况基本是一致的。在遥感数据源方面，中国的卫星遥感自2012年开始向高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的方向不断发展[3]803。随着全球气候变化研究的全面开展，以及遥感模型与反演的独特优势，作为主要数据源，中国围绕“MODIS”这一关键词的研究论文呈现了“爆发式”增长，这一点也是与国际接轨的。在微波遥感数据方面，伴随“AMSR-E”逐渐形成近10年的有效观测数据，被动“微波遥感”开始广泛应用，如积雪深度、海冰密集度以及对全球气候变化较为敏感的南极和北极地区等的冰冻圈应用。随着卫星遥感技术以及多源数据的发展，地表参数的主被动“协同反演”成为热点问题，特别是光学和微波数据结合的土壤水分反演。此外，与曾钰等[4]181对2010—2014年中国遥感领域热点提取结果对比发现，中国遥感研究的高频关键词为SAR、MODIS、LiDAR、classification、LUCC、NDVI、monitoring、high spectral，与同时期国际遥感领域热点提取结果基本吻合。综上，无论是研究数据还是研究方向，总体上中国的遥感领域研究已经与国际接轨，热点研究领域与国际同步。但高水平研究成果在总体产出中占比不高，整体研究水平及国际影响力尚有待提升。五、结论与讨论2010—2014年，遥感领域SCI收录期刊共刊载高被引论文1249篇，发表在24种期刊 上，Remote 和IEEE Sensing无论是高被引论文刊载数量还是影响力指标均排在世界前列。发表高被引论文最多的第一作者、机构和期刊均以美国最多，证明了美国在国际遥感领域领先的学术研究水平和较高的国际影响力，英国、德国在部分指标中表现不俗。中国的中国科学院、武汉大学和北京师范大学跻身高被引论文产出数量世界前10机构。2010—2014年，国际遥感领域的研究热点内容为遥感动态监测与预测、遥感数据处理与分析方法、遥感定量反演模型与方法，与依托关键词提取得到的结论较为一致，即世界遥感领域研究热点为：依托雷达数据与中高分辨率遥感影像，运用遥感定量反演模型与方法，对土地利用变化、土壤水分、植被物候和生物量等进行动态监测与预测。总体而言，中国学者在跟踪国际前沿和热点领域方面表现出了敏锐的嗅觉，能够及时捕捉国际遥感研究的趋势和热点。中国遥感领域的研究内容与国际接轨，研究热点与国际同步，进步较大。但遥感领域研究成果的总体水平尚有较大提升空间，国际影响力还有待提高。此外，作为科研大国，针对遥感这一与国家发展众多重要领域密切相关的学科，中国在该领域的国际化学术期刊较少，限制了中国遥感领域研究成果的国际传播及对中国遥感领域创新研究成果的知识产权保护。因此，中国一方面需要再接再厉提升遥感领域研究成果的国际地位和影响力，另一方面也需要加强中国遥感领域的国际学术期刊创办与出版。参考文献[1]李栎，张志强，安培浚.基于共词分析的国际遥感传感器研究发展态势分析[J].遥感技术与应用，2010(3)：442-450.[2]桂德竹，张成成，洪志刚.我国航空遥感发展现状及若干建议[J].遥感信息，2013(1)：48，119-122.[3]陈良富，闫珺，范闻捷，等.《遥感学报》20年：从热点到前沿[J].遥感学报，2016(5)：794-806.[4]曾钰.由引文和关键词看我国近5年遥感研究进展[J].测绘科学，2016(4)：177-183.[5]尤碗碗，孙紫英，茶娜.我国遥感领域研究的可视化分析[J].安徽农业科学，2016(30)：223-226.[6]刘雪立，王兆军.2004—2008年我国情报专题研究高被引论文的统计与分析[J].情报杂志，2010(1)：64-67.[7]莫富传，冯翠翠，苏玲.国内外高被引论文研究综述[J].数字图书馆论坛，2019(7)：66-72.[8]丁学东.文献计量学基础[M].北京：北京大学出版社，1992.[9]Rojas-Sola 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文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2021/0107/472.html