張英杰

(四川省安全科學(xué)技術(shù)研究院,成都 610041)

目前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要特征是全球化,民航業(yè)在促進(jìn)全球化的過程中發(fā)揮了重要的作用,同時(shí)全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也促進(jìn)著航空業(yè)的進(jìn)步。在飛行過程中,進(jìn)近著陸是事故率發(fā)生的最高階段[1]。根據(jù)近10年的飛行事故統(tǒng)計(jì),進(jìn)近著陸階段發(fā)生事故占總事故的30%,位居第1[2]。因此對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域的系列研究,對(duì)飛行理論和民機(jī)設(shè)計(jì)具有重要的意義。

近年來,我國(guó)民航交通業(yè)發(fā)展迅速,但對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域的研究主要集中在碰撞風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)[3]、飛行員異常行為的分析[4]以及在飛行過程中的事故分析及預(yù)判[5]等方面,即只聚焦在民機(jī)進(jìn)近著陸的微觀領(lǐng)域,無法滿足整個(gè)航空安全領(lǐng)域。因此需要對(duì)該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的整體格局做出宏觀的可視化分析。

文獻(xiàn)綜述是對(duì)某一給定領(lǐng)域進(jìn)行分析,提煉該領(lǐng)域的問題和研究的進(jìn)展情況,但缺乏對(duì)該領(lǐng)域的時(shí)間、空間的把握和分析[6]。科學(xué)知識(shí)圖譜(Mapping Knowledge Domains,MKD)是以不同的圖形圖表對(duì)科學(xué)類知識(shí)的發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行展示,利用可視化的技術(shù)對(duì)其資源與載體進(jìn)行多維度全面分析。

本文運(yùn)用基于Java語言的信息可視化軟件CiteSpace V[6-8],對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸的可視化分析。在民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域運(yùn)用MKD的理論知識(shí),運(yùn)用CiteSpace V來呈現(xiàn)該領(lǐng)域的研究進(jìn)程、熱點(diǎn)和相關(guān)知識(shí)框架,實(shí)現(xiàn)對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域研究動(dòng)態(tài)的分析和把握。

1 民機(jī)進(jìn)近著陸論文產(chǎn)出時(shí)間與學(xué)科分布

1.1 數(shù)據(jù)來源

為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度,文獻(xiàn)主要來自中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫,以“進(jìn)近、著陸、進(jìn)近著陸”等為主題,在CNKI上檢索最近10年(2010—2022)的文獻(xiàn);通過人工進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選,得到406條有效數(shù)據(jù);并以純文本(text)的格式保存,形成樣本數(shù)據(jù)庫。

將數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到CiteSpace V中,設(shè)置Time Slicing:2010—2022;TOP N%:10.0;選擇閾值TOP N:50;Node Type分別為References、Institution、Keyword,繪制作者合作圖譜、關(guān)鍵詞圖譜等,然后有規(guī)律地對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域科學(xué)研究進(jìn)行可視化分析。

1.2 論文產(chǎn)出的時(shí)間圖譜

按照時(shí)間序列對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸的年度論文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,見圖1。

圖1 民機(jī)進(jìn)近著陸研究論文產(chǎn)出的時(shí)間圖譜

由圖1可知,中國(guó)知網(wǎng)收錄的進(jìn)近著陸相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。2010—2012年,民機(jī)進(jìn)近著陸相關(guān)領(lǐng)域的研究還處在初級(jí)階段,發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)均在20篇以下。2013—2014年處于逐年增長(zhǎng)階段。2015—2021年呈增長(zhǎng)趨勢(shì),每年平均產(chǎn)出論文約40篇,并于2021年出現(xiàn)峰值,年度產(chǎn)出量為60篇。2022年的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)截至7月底,文獻(xiàn)數(shù)量達(dá)到21篇,因此這里2022年數(shù)據(jù)僅僅作為截至2022年7月的產(chǎn)出參考。

將刊載民機(jī)進(jìn)近著陸相關(guān)領(lǐng)域研究的論文,按照刊載量進(jìn)行排序,前6名分別是《航空工程進(jìn)展》《航空學(xué)報(bào)》《民航學(xué)報(bào)》《北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》《中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)》《安全與環(huán)境學(xué)報(bào)》。由上述數(shù)據(jù)可知,國(guó)際的民機(jī)進(jìn)近著陸已經(jīng)有了集中穩(wěn)定的核心發(fā)文期刊群:《航空工程進(jìn)展》《航空學(xué)報(bào)》《民航學(xué)報(bào)》。核心期刊能夠代表對(duì)應(yīng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),是學(xué)習(xí)該領(lǐng)域的重要資源?！逗娇展こ踢M(jìn)展》是中文月刊,本刊發(fā)表與航空航天工程研究所有領(lǐng)域相關(guān)的原創(chuàng)論文、綜述文章、短文通信等。在CNKI上2022年的綜合影響因子為0.434?！逗娇諏W(xué)報(bào)》被中國(guó)知網(wǎng)和美國(guó)劍橋科學(xué)收錄,在CNKI上2022年的綜合影響因子為1.267?！睹窈綄W(xué)報(bào)》是雙月刊,包含有關(guān)飛機(jī)和航天器的研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)、建造和運(yùn)營(yíng)各個(gè)方面的原創(chuàng)論文,綜合影響因子為0.181。因此,綜合考慮期刊綜合影響因子、發(fā)文總量,上述幾個(gè)期刊都是民機(jī)進(jìn)近著陸相關(guān)領(lǐng)域的期刊群中最權(quán)威的刊物。

1.3 學(xué)科分布

根據(jù)近10年民航進(jìn)近著陸的論文研究得出研究成果,因?qū)W科方向有交叉,本文統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)科方向在該領(lǐng)域的研究成果,見表1。其中航空航天科學(xué)與工程對(duì)該領(lǐng)域研究最為突出(398篇),占總研究成果的98.03%。

表1 民機(jī)進(jìn)近著陸研究成果學(xué)科分布

2 民機(jī)進(jìn)近著陸合作圖譜

2.1 作者合作圖譜

圖2 民航進(jìn)近著陸研究論文作者合作網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)CiteSpace V的作者合作的網(wǎng)絡(luò)密度為0.01,說明在民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域的作者關(guān)系較為松散,即民機(jī)進(jìn)近著陸沒有形成緊密聯(lián)系的合作網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)相對(duì)大,對(duì)應(yīng)的發(fā)文量就越多,科研人員之間的合作次數(shù)用連接線的粗細(xì)表示[9-10]。

2.2 機(jī)構(gòu)合作圖譜

機(jī)構(gòu)合作圖譜主要分析科研機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系,根據(jù)圖譜更容易得出科研能力的分布以及影響力較大的科研機(jī)構(gòu)。民機(jī)進(jìn)近著陸的機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖譜見圖3。從機(jī)構(gòu)類型分析,該領(lǐng)域的研究是以高等院校為主要研究力量,高等院校主要是航空、航天類的高校。從發(fā)文量分析,以中國(guó)民航大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和中國(guó)民用航空飛行學(xué)院為主,顯示出較強(qiáng)的科研能力。通過CiteSpace V分析發(fā)現(xiàn),空軍工程大學(xué)等高校的科研機(jī)構(gòu)傾向與國(guó)內(nèi)外著名高校、科研機(jī)構(gòu)合作,他們之間形成了較強(qiáng)的合作網(wǎng)絡(luò)。其中南京航空航天大學(xué)和中國(guó)民用航空飛行學(xué)院等合作最為密切。從合作網(wǎng)絡(luò)分析,近10年來機(jī)構(gòu)合作關(guān)系數(shù)為142,合作網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)為212,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的密度為0.006 3,這說明民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)合作關(guān)系較松散(合作關(guān)系用節(jié)點(diǎn)之間的連線表示,合作時(shí)間越近表明連接線顏色就越鮮艷;合作產(chǎn)出的論文量用連接線的粗細(xì)表示)。

圖3 民機(jī)進(jìn)近著陸研究論文機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

2.3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

關(guān)鍵詞是對(duì)所述文章思想和觀點(diǎn)的高度概括。近10年民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域406篇中文文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞共有252個(gè),通過實(shí)驗(yàn)可得該領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞為:安全工程(55次)、快速存取記錄器(Quick Access Recorder,QAR)數(shù)據(jù)(42次)、安全管理工程(34次)、進(jìn)近著陸(34次)、進(jìn)近(33次)、飛行安全(31次)、進(jìn)近管制(30次)、碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型(27次)。根據(jù)CiteSpace V得到的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜如圖4所示。

圖4 民機(jī)進(jìn)近著陸研究關(guān)鍵詞分析

由圖4可知,其產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)有252個(gè)、連線334條,網(wǎng)絡(luò)密度為0.010 6。在關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜中,節(jié)點(diǎn)的字體及其圖形的大小代表該節(jié)點(diǎn)的重要程度,字體越大表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)越多,重要性越高,越有可能成為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。連接線表示關(guān)鍵詞的關(guān)聯(lián)程度。在CiteSpace V中的關(guān)鍵詞圖譜中,若中心度大于或者等于0.1,說明該節(jié)點(diǎn)在該領(lǐng)域中具有關(guān)鍵性作用。由圖4可得,關(guān)鍵詞中安全工程(0.21)、QAR數(shù)據(jù)(0.18)、安全工程管理(0.12)等節(jié)點(diǎn)在圖譜中發(fā)揮了重要的連接樞紐作用。根據(jù)關(guān)鍵詞的頻次以及關(guān)鍵詞可視化的大小程度,反映了民機(jī)進(jìn)近著陸的中心度,研究主題的核心。根據(jù)關(guān)鍵詞分析,民機(jī)進(jìn)近著陸研究重點(diǎn)為:1)安全工程,是進(jìn)近著陸的重要表現(xiàn)。根據(jù)民航事故報(bào)告,在近10年的民航事故率中,進(jìn)近著陸階段事故率最高,而大部分事故中主要表現(xiàn)出能量相對(duì)異常的狀態(tài),并演變成民機(jī)失控、民機(jī)重著陸、沖出跑道、擦機(jī)尾等事故類型,或者復(fù)飛失敗。在該基礎(chǔ)上構(gòu)建了模擬平臺(tái)對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸進(jìn)行規(guī)律分析以及模擬仿真[11]。2)QAR數(shù)據(jù),是飛機(jī)在飛行過程中重要的數(shù)據(jù)。陳農(nóng)田等[12]利用QAR數(shù)據(jù)為民機(jī)在高高原機(jī)場(chǎng)進(jìn)近著陸時(shí),提供風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和等級(jí)判定。3)安全工程管理,是指飛行過程的安全管理,進(jìn)近著陸過程對(duì)整個(gè)飛行質(zhì)量非常重要[13]。

2.4 關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜

對(duì)該領(lǐng)域的總結(jié)和歸納,作者會(huì)以關(guān)鍵詞的形式表現(xiàn)出來,關(guān)鍵詞的變化、出現(xiàn)的次數(shù)會(huì)反映在研究?jī)?nèi)容和方法上。各個(gè)時(shí)間段滿足要求的關(guān)鍵詞[14]利用CiteSpace V生成關(guān)鍵詞圖譜,然后根據(jù)“Time Zone”形成時(shí)區(qū)視圖,呈現(xiàn)民機(jī)進(jìn)近著陸研究領(lǐng)域的演進(jìn)脈絡(luò),如圖5所示。關(guān)鍵詞以時(shí)間軸的方式展現(xiàn)出來,方便預(yù)測(cè)未來該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

圖5 民機(jī)進(jìn)近著陸研究演進(jìn)脈絡(luò)

由圖5可知,民航交通安全領(lǐng)域的研究重心主要是飛行安全[15]和儀表進(jìn)近著陸[16],研究的內(nèi)容較為單一,視角較為宏觀。在2011—2013年左右,中國(guó)民航交通安全領(lǐng)域從研究方法和研究?jī)?nèi)容上得到了飛速發(fā)展,研究熱點(diǎn)包括可控飛行[17-18]、進(jìn)近管制[19-20]、民用飛機(jī)[21]等方向,研究的方法主要是:貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、多級(jí)模糊評(píng)價(jià)等。近幾年,對(duì)進(jìn)近著陸研究的方法主要是:深度學(xué)習(xí)[22-23]、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[24-25]、支持向量機(jī)[26]等。

2.5 關(guān)鍵詞突變分析

科學(xué)知識(shí)圖譜在研究某領(lǐng)域主題或者熱點(diǎn)的時(shí)候,可以利用關(guān)鍵詞的演變和增長(zhǎng)的頻率來分析。并且關(guān)鍵詞在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中非常重要。CiteSpace V可以通過“突變?cè)~語”的突變檢測(cè),來把握和預(yù)測(cè)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過對(duì)406篇民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域的論文進(jìn)行關(guān)鍵詞突變實(shí)驗(yàn),其結(jié)果如圖6所示。突變?cè)~“碰撞風(fēng)險(xiǎn)”突變時(shí)間段為2018—2022年,突變強(qiáng)度最高,為2.880 8,說明該期間科研人員主要研究有關(guān)飛行安全、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。2010年以后,為保障民航交通運(yùn)輸業(yè)的安全、有序,科研人員把研究重點(diǎn)放到空中交通管制、民用飛機(jī)等[27]。2016—2017年,由于中國(guó)民航進(jìn)一步發(fā)展,研究方向成為組合導(dǎo)航,其突變值為2.136 7。2018年,研究方向逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫信艿繹28],其突變值為2.728 8。2020—2022年,進(jìn)近著陸[29-30]和安全間隔[31]成為研究熱點(diǎn)。

圖6 民機(jī)進(jìn)近著陸研究關(guān)鍵詞突變分析

3 結(jié)論

以CNKI近10年收入的主題為“進(jìn)近著陸、著陸、進(jìn)近”的中文核心期刊論文為數(shù)據(jù)源,借助CiteSpace V對(duì)民機(jī)進(jìn)近著陸領(lǐng)域論文的產(chǎn)出時(shí)間、學(xué)科分布、研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞的引用、突變?cè)~等進(jìn)行可視化分析。

民機(jī)進(jìn)近著陸的文獻(xiàn)產(chǎn)出量符合普賴斯邏輯曲線,并且該領(lǐng)域的研究成果主要分布在《航空工程進(jìn)展》《航空學(xué)報(bào)》《民航學(xué)報(bào)》《北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》《中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)》《安全與環(huán)境學(xué)報(bào)》;通過對(duì)期刊的綜合影響因子和刊載文獻(xiàn)的數(shù)量結(jié)合分析可得:《民航學(xué)報(bào)》《航空工程進(jìn)展》《航空學(xué)報(bào)》是該領(lǐng)域最權(quán)威的核心期刊群。

進(jìn)近著陸領(lǐng)域的關(guān)鍵詞有很多,其中重要的關(guān)鍵詞有“碰撞風(fēng)險(xiǎn)”“空中交通管制”“平行跑道”“進(jìn)近著陸”等,出現(xiàn)頻率和中心度較高?！芭鲎诧L(fēng)險(xiǎn)”的突變強(qiáng)度和中心度最大,代表當(dāng)前民機(jī)進(jìn)近著陸研究的前沿部分。