【优先出版】基于词频分析法的国际遥感领域研究热点挖掘
优先出版
题目丨基于词频分析法的国际遥感领域研究热点挖掘*
来源丨《出版与印刷》
作者丨罗玲1） 杨丽惠2）
* 基金项目丨中国科技期刊国际影响力提升计划第二期项目（编号PⅡJ2-C-44）。
摘要丨为了解近年来国际遥感领域的研究情况及研究热点，基于Web of Science 数据库，运用普莱斯定律，以2010—2014 年遥感领域期刊发表的高被引论文为样本，对主要指标进行特征分析，并从关键词和研究主题两个角度对国际遥感领域研究热点进行挖掘和分析。发现2010—2014 年，中国发表的遥感领域高被引论文占总数的16.8%，仅次于美国，排在世界第二位。基于关键词和研究主题对遥感领域研究热点的分析结论较为一致，国际遥感领域研究应用的主要数据源为雷达数据和光学遥感影像，研究内容集中在土地利用、土壤和植被等对象的动态监测与预测。中国在追踪遥感领域研究热点方面具有较高的国际化水平，说明中国的遥感领域研究已与国际接轨。
关键词丨遥感；高被引论文；研究热点
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（N=0.749×√nmax）[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。
表1 2010—2014 年遥感领域高被引论文
发表情况统计
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。
表2 2010—2014 年遥感领域高被引论文
总被引频次数量统计
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，Surv. Rev. 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 Sens. Environ. 和IEEE Trans. Geosci.Remote 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。
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Int. J.Digit. Earth，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4 发表遥感领域SCI 高被引论文大于等于4 篇的第一作者信息统计
2010—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。
表5 发表遥感领域SCI 高被引论文数量前10 机构信息统计
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研究院所、国家重点实验室作为国内主要的组稿、约稿对象。
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。
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
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手段来实现。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。
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，被引频次最高的为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）。
图2 国际遥感领域被引频次前5%高被引论文主题分布
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。
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 Sens. Environ. 和IEEE Trans.Geosci. Remote 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，一方面中国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。
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（作者单位：1）中国科学院东北地理与农业生态研究所《中国地理科学》（英文版）编辑部；2）山东女子学院图书馆）