張 梅，翁志輝，楊 振，林海清，黃愛萍，劉健宏

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與科技信息研究所，福建 福州 350003； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002)

我國(guó)水土保持學(xué)科領(lǐng)域作者合著網(wǎng)絡(luò)分析

張 梅1，翁志輝1，楊 振2，林海清1，黃愛萍1，劉健宏1

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與科技信息研究所，福建 福州 350003； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002)

水土保持；合著網(wǎng)絡(luò)；社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析；Gephi

我國(guó)水土保持領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量逐年增加，通過作者合著網(wǎng)絡(luò)分析，研究該領(lǐng)域論文作者合著規(guī)律及科研人員合作網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。利用CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中2006—2016年發(fā)表的水土保持領(lǐng)域文獻(xiàn)構(gòu)建作者合著網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)分析工具Gephi分析該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度、節(jié)點(diǎn)加權(quán)度、聯(lián)通子圖數(shù)量和規(guī)模，對(duì)最大聯(lián)通子圖的網(wǎng)絡(luò)直徑、平均路徑長(zhǎng)度、平均聚類系數(shù)等參數(shù)做進(jìn)一步分析。結(jié)果表明，我國(guó)水土保持學(xué)科作者合著網(wǎng)絡(luò)具有明顯的無標(biāo)度性和小世界性，網(wǎng)絡(luò)中存在著聯(lián)系非常緊密的聚類社區(qū)。

隨著學(xué)科研究復(fù)雜程度不斷加深，科研人員之間的合作逐漸成為普遍行為，對(duì)科研合作交流的研究也日趨深入。隨著合著論文數(shù)量的增加，對(duì)合著網(wǎng)絡(luò)的研究引起了人們的關(guān)注。合著網(wǎng)絡(luò)是指將發(fā)表科研成果的研究人員視為節(jié)點(diǎn)、研究人員之間的合著關(guān)系作為邊，從而構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[1]。近年來水土保持領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量迅速增加[2]，作為社會(huì)研究熱點(diǎn)，水土保持領(lǐng)域?qū)W科不斷細(xì)化、交叉[3]，科研人員之間的科研合作日益頻繁，對(duì)其合著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，可以闡明水土保持領(lǐng)域作者合著規(guī)律，對(duì)未來水土保持領(lǐng)域科研人員尋找合作伙伴、提高科研水平具有重要作用。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于中國(guó)知網(wǎng)學(xué)術(shù)期刊、碩博論文、會(huì)議論文數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取流程是在中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以高級(jí)檢索中文獻(xiàn)分類目錄“農(nóng)業(yè)科技—農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)—土壤學(xué)—水土保持”為檢索范圍，發(fā)表時(shí)間設(shè)置為“2006年10月1日”到“2016年9月30日”，進(jìn)行精確檢索，檢索日期為 2017 年 4 月2日。在獲得檢索結(jié)果后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，去除類似會(huì)議通知等不相關(guān)文獻(xiàn)和重復(fù)文獻(xiàn)，共獲得19 816篇論文。

1.2 研究方法

將CNKI檢索結(jié)果以Refworks格式的文本數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用Python語言編寫腳本對(duì)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：從原始數(shù)據(jù)中抽取每篇論文的作者并進(jìn)行去重處理作為節(jié)點(diǎn)，按發(fā)表論文數(shù)量賦予權(quán)值；將作者的合著關(guān)系提取出來作為邊，并按合著次數(shù)對(duì)邊賦予權(quán)值，由這些節(jié)點(diǎn)和邊構(gòu)建無向加權(quán)的論文合著網(wǎng)絡(luò)。使用Gephi軟件對(duì)構(gòu)建的合著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步分析。Gephi是一款開源的可視化的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件，它使用3D渲染引擎實(shí)時(shí)顯示大型網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、過濾、修改和聚類，可以對(duì)大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)[4]。利用Gephi對(duì)構(gòu)建的合著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化展示和布局調(diào)整，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算合著網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度、節(jié)點(diǎn)加權(quán)度、聯(lián)通子圖數(shù)量和規(guī)模大小，并對(duì)最大聯(lián)通子圖的網(wǎng)絡(luò)直徑、平均路徑長(zhǎng)度、平均聚類系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行分析，運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)水土保持學(xué)科作者合著網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)進(jìn)行界定。

2 結(jié)果與分析

2.1 合著網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

獲得的19 816篇論文中有作者署名的論文19 253篇，這些論文共有47 055個(gè)作者。對(duì)同名作者進(jìn)行簡(jiǎn)單去重，根據(jù)同名且單位相同的規(guī)則進(jìn)行第一步合并得到29 497個(gè)作者?？紤]到部分作者有在不同機(jī)構(gòu)工作或兼職的經(jīng)歷，因此不同單位的同名作者有可能為同一人。為處理這種情況，考慮到科研工作一般有延續(xù)性，如果有同名作者以不同單位發(fā)表論文，那么在合著網(wǎng)絡(luò)中，這些同名作者應(yīng)該有著比較緊密的聯(lián)系，很可能跟同一批合作者有著共同的合著關(guān)系，因此將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Gephi中，對(duì)合著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行社區(qū)發(fā)現(xiàn)。社區(qū)發(fā)現(xiàn)功能可以找到在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中有著緊密聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)集合，如果同名作者處于同一個(gè)社區(qū)，那么就認(rèn)為這兩個(gè)作者有較大概率為同一人。使用Gephi的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法[5]得到10 482個(gè)社區(qū)，將同一社區(qū)中的同名作者進(jìn)行人工分析去重，處理后得到28 714個(gè)作者。去除獨(dú)著的作者6 258個(gè)，剩余22 456個(gè)作者。這22 456個(gè)作者共合著了10 815篇論文，合著論文數(shù)量占論文總數(shù)的54.58%，每篇論文的平均合著人數(shù)約為2人。

從10 815篇論文中獲取作者的合著關(guān)系共有61 173個(gè)，將兩個(gè)作者在多篇文獻(xiàn)中的重復(fù)合著關(guān)系進(jìn)行合并得到46 132個(gè)合著關(guān)系，并根據(jù)重復(fù)次數(shù)將合著關(guān)系賦予權(quán)值，可以得到合著次數(shù)分布。結(jié)果表明，只合著過1次的作者有38 420個(gè)，合著過2次的作者為4 960個(gè)，合著過3次的作者有1 460個(gè)；合著次數(shù)最多的作者為西安理工大學(xué)的李占斌和李鵬，共合著了68次，隨后合著次數(shù)迅速減少為32次(只有一個(gè)作者合著關(guān)系)，再之后合著次數(shù)緩慢減少，合著關(guān)系緩慢增加。由這些作者和合著關(guān)系可以構(gòu)建出一個(gè)由22 456個(gè)節(jié)點(diǎn)和46 132個(gè)邊組成的合著網(wǎng)絡(luò)。

2.2 度分布

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度是指該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)連接邊的數(shù)量，節(jié)點(diǎn)加權(quán)度是指該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)連接邊的權(quán)值的總和，網(wǎng)絡(luò)的度分布就是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度數(shù)的總體描述[6]。在合著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的度指的是節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的作者與其他多少個(gè)作者合著過，節(jié)點(diǎn)的加權(quán)度指的是節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的作者與其他作者總共合作過多少次。使用Gephi的度統(tǒng)計(jì)功能可以計(jì)算出該合著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平均度為4.109、平均加權(quán)度為5.377。度和加權(quán)度最大的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的作者是李占斌，節(jié)點(diǎn)度為251、加權(quán)度為436，說明他與251個(gè)作者有436次合著關(guān)系。

現(xiàn)實(shí)中的很多網(wǎng)絡(luò)具有無標(biāo)度特性，無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的重要特征是網(wǎng)絡(luò)中的大部分節(jié)點(diǎn)只和少部分節(jié)點(diǎn)相連，而極少的節(jié)點(diǎn)和大量節(jié)點(diǎn)相連。無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的度分布符合冪律分布，即P(k)≈k-γ，其中k為節(jié)點(diǎn)的度，γ為常數(shù)，P(k)為節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)概率。在現(xiàn)實(shí)中許多大規(guī)模的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)中，γ值介于2～3之間。將Gephi統(tǒng)計(jì)的節(jié)點(diǎn)度分布導(dǎo)出，取雙對(duì)數(shù)進(jìn)行直線擬合，并根據(jù)直線的斜率得出水土保持學(xué)科合著網(wǎng)絡(luò)的γ值為2.52，說明水土保持學(xué)科合著網(wǎng)絡(luò)為系數(shù)2.52的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

2.3 聯(lián)通子圖規(guī)模分布

聯(lián)通子圖是合著網(wǎng)絡(luò)中的子圖，在這個(gè)子圖中所有的節(jié)點(diǎn)兩兩之間都是互相聯(lián)通的，即兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在由邊構(gòu)成的通路[7]。在合著網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)聯(lián)通子圖代表一個(gè)合著團(tuán)體，聯(lián)通子圖的規(guī)模大小說明該合著團(tuán)體的作者數(shù)量多少。通過Gephi中的“連接組件”(聯(lián)通子圖)功能得出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)中共有4 051個(gè)聯(lián)通子圖，其中最大的一個(gè)由7 134個(gè)作者組成，占所有作者總數(shù)的31.77%，而10人以下的小聯(lián)通子圖的作者總數(shù)占所有作者總數(shù)的59.27%。這說明在水土保持學(xué)科領(lǐng)域已經(jīng)有了一個(gè)大規(guī)模的合著群體，但是小規(guī)模的合著群體還是占較大比例，體現(xiàn)了無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的特征。

2.4 最大聯(lián)通子圖分析

雖然水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖的節(jié)點(diǎn)只占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的31.77%，但是最大聯(lián)通子圖的邊有22 744條，占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的49.30%。考慮到最大聯(lián)通子圖的邊的平均加權(quán)值應(yīng)該大于其他子圖，可以判斷最大聯(lián)通子圖的作者群體發(fā)表了水土保持學(xué)科研究領(lǐng)域一半以上的論文，對(duì)最大聯(lián)通子圖的特征分析能反映出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的重要特征。

2.4.1 網(wǎng)絡(luò)直徑和平均路徑長(zhǎng)度

在網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)節(jié)點(diǎn)沿著邊到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的通路叫作兩點(diǎn)間的路徑，在無權(quán)網(wǎng)絡(luò)中路徑的長(zhǎng)度就是組成路徑的邊的數(shù)量，兩點(diǎn)間的最短路徑稱為距離。網(wǎng)絡(luò)的直徑就是網(wǎng)絡(luò)中所有距離的最大值，平均路徑長(zhǎng)度是所有距離的平均值。網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度能體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)通特性，距離越小表明聯(lián)系越緊密。通常在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中平均路徑長(zhǎng)度小于10則體現(xiàn)出小世界性。使用Gephi計(jì)算出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖網(wǎng)絡(luò)直徑為21，平均路徑長(zhǎng)度為6.99，具有小世界性。

2.4.2 平均聚類系數(shù)

在網(wǎng)絡(luò)中聚類系數(shù)是指與同一節(jié)點(diǎn)連接的節(jié)點(diǎn)之間互相連接的程度，平均聚類系數(shù)是用來描述網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間連接緊密程度的系數(shù)[8]。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的聚類系數(shù)等于所有與它相連的節(jié)點(diǎn)相互之間所連的邊的數(shù)量除以這些節(jié)點(diǎn)之間可以連出的最大邊數(shù)[9]。平均聚類系數(shù)就是所有節(jié)點(diǎn)的聚類系數(shù)的算術(shù)平均值。平均聚類系數(shù)值范圍在0～1之間，越接近1說明節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系越緊密。使用Gephi計(jì)算出水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖網(wǎng)絡(luò)中有31 172個(gè)三角合作，平均聚類系數(shù)為0.801，具有小世界性。

2.4.3 模塊化

模塊化度量值是目前常用的一種衡量網(wǎng)絡(luò)中社區(qū)穩(wěn)定度的方法。使用Gephi的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法對(duì)水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的最大聯(lián)通子圖進(jìn)行社區(qū)發(fā)現(xiàn)，可以找到55個(gè)社區(qū)。說明在水土保持合著網(wǎng)絡(luò)的主流研究人群中有55個(gè)緊密的合作團(tuán)體，最小和最大的團(tuán)體分別由10個(gè)和340個(gè)作者組成。同時(shí)，得到模塊化度量值為0.925，說明這些合作團(tuán)體已經(jīng)形成相當(dāng)穩(wěn)固的合著關(guān)系。

3 討論與結(jié)論

合著網(wǎng)絡(luò)分析是在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析的一種重要的方法[10]，對(duì)于研究領(lǐng)域熱點(diǎn)問題發(fā)掘、科研合作關(guān)系建立、研究人員在科研合作中的角色定位、學(xué)者或科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)評(píng)價(jià)等有著十分積極的作用[11-14]。本研究以2006—2016年我國(guó)水土保持學(xué)科領(lǐng)域文獻(xiàn)成果為研究對(duì)象，構(gòu)建了22 456個(gè)節(jié)點(diǎn)和46 132個(gè)邊的大規(guī)模合著網(wǎng)絡(luò)，對(duì)度分布和聯(lián)通子圖規(guī)模等進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步分析了最大聯(lián)通子圖的網(wǎng)絡(luò)直徑、平均路徑長(zhǎng)度、平均聚類系數(shù)和模塊化情況，發(fā)現(xiàn)在水土保持學(xué)科領(lǐng)域中，大部分作者是獨(dú)著或者只與少數(shù)一兩個(gè)作者有過合著關(guān)系，但部分高產(chǎn)作者有著比較多的合著關(guān)系，呈現(xiàn)非常明顯的無標(biāo)度性和小世界性。最大聯(lián)通子圖占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的比例較高，說明在水土保持學(xué)科領(lǐng)域中相當(dāng)大比例的研究人員之間有著一定的聯(lián)系，最大聯(lián)通子圖的平均路徑長(zhǎng)度和平均聚類系數(shù)計(jì)算結(jié)果說明這些研究人員之間的聯(lián)系相當(dāng)緊密，這些研究人員中有著55個(gè)緊密的合作團(tuán)體，而0.925的模塊化度量值說明這些合作團(tuán)體已經(jīng)有著比較穩(wěn)定的合著關(guān)系。在后期的學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)過程中，水土保持研究人員應(yīng)繼續(xù)保持現(xiàn)有的合作關(guān)系，提升合作層次，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)與其他科研單位的合作，加快水土保持學(xué)科發(fā)展。

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S157；P642

B

1000-0941(2017)12-0047-03

福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目省屬公益類科研院所基本科研專項(xiàng)(2015R1016-6)

張梅(1987—)，女，福建邵武市人，編輯，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與科技信息方面的研究。

2017-06-01

(責(zé)任編輯 李楊楊)