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探求绿色建筑的研究概况和前沿热点
——基于CNKI的统计分析

2019-10-09桂智刚吴海西王稳琴

关键词:绿色建材热点聚类

桂智刚,吴海西,沈 波,王稳琴

(1.西安建筑科技大学 学报编辑部,陕西 西安 710055;2.西安建筑科技大学 图书馆,陕西 西安 710055)

在我国不断加速发展的城市化进程中,“四节一环保”的绿色建筑成为广大学者研究和关注的焦点.绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑[1].“绿色”不是指“绿化”,它是一种理念,一种象征,一种环保和节能的标识.

在海量的文献中,如何快速的捕捉研究概况、热点和前沿,文献计量学的方法和CiteSpace软件为我们提供了极大的帮助,它摒弃了主观及人为的因素,分析更为客观和科学.

1 统计数据的选取与整理

1.1 数据来源

进入CNKI“期刊”数据库,在高级检索界面:篇名“绿色建筑”or关键词“绿色建筑”、“精确”匹配、“时间:2000—2018”、“范围:核心期刊”,共检索出2000—2018年以来的共1814篇论文.再以同样的方法,“范围:全部期刊”,可以检索出20 194篇论文.本检索兼顾了广泛和精准,时间为2019.04.01.

对1814篇核心期刊的数据我们进行了进一步的筛选和清洗,实际得到813篇有效文献.

1.2 统计工具NoteExpress

NoteExpress作为统计工具,比Excel好且更有特色,作为专业的文献管理工具,它不仅可以方便、快捷的进行统计分析,而且可以随时进行文献的下载、查阅和做笔记.

1.3 分析工具CiteSpace

CiteSpace是2004年由美籍华人陈超美开发的一种知识图谱软件,它具有“图”和“谱”的双重性质,它既是科学知识的地图,又是前沿演进的史谱,把知识和前沿以图谱化的形式展现出来,清晰、直观、可视,可谓“一图胜千言,一览无余;一谱表先后,一目了然”.特别是2012年,陈超美通用CiteSpace,成功的“预测”了诺贝尔奖得主山中伸弥,更加证明了其科学性与可靠性,并给CiteSpace披上了一层神秘的面纱.

1.4 论文统计分析框架

选择“核心期刊”数据进行重点分析,是因为它——“质高”,反映热点前沿;“量少”,适宜CiteSpace运行.论文整体的统计和分析框架,见图1.

图1 论文整体框架Fig. 1 Overall framework of the paper

2 统计数据的结果及分析

2.1 数量时间分析

从图2的数量时间分析来看,2000—2014年,文献量呈整体上升趋势,2015年略有下降,而后逐渐趋于平缓.这说明,2000—2014年是绿色建筑研究的快速增长期,有大量的学者进入该领域,文献量增长很快.自2015年以后,绿色建筑研究已缓慢进入平稳期,研究己日趋成熟,度过了爆发性的增长阶段.从总数量的统计分析来看,核心期刊的发表量只占到总量的5%左右.

图2 数量时间分析Fig.2 Quantitative time analysis

2.2 热点期刊分析

经过统计可知,CNKI核心期刊的831篇论文,分别发表在170种核心期刊上.总的来说,分布比较分散,其中发表篇数最多的前10名列于表1,它们绝大多数都是建筑类相关刊物.我们也对全部期刊也进行了统计,投稿时可以特别关注这些排名靠前的期刊.

表1 热点期刊(前10名)

2.3 热点作者分析

对核心期刊的论文作者进行统计,共录得作者计1658名.在这些作者中,发表论文最多的一位有12篇,前10名的作者我们单独列于表2.作为对比分析,也相应列出了全部期刊和硕博论文库的数据,为研究生选报导师提供一定的帮助.

仇保兴,曾任建设部副部长,在全部期刊中共发表了62篇文章,他积极推进绿色建筑的实施和发展,体现了建设部对绿色建筑的高度重视与关注.华侨大学的秦旋,全部15篇中有12篇都发表在核心期刊上,在核心期刊的作者上排名第一.表2中除仇保兴和宋凌在建设部工作外,绝大多数作者都隶属于高等院校或科研院所.

表2 热点作者(前10名)

2.4 热点机构分析

我们对813篇论文,进行了的机构统计.总的来说,分布也比较分散,主要集中在高等院校和科研院所.我们将前10名单独列出,见表3,这其中尤其是过去的“建筑老八校”,排名突出,特别是西安建筑科技大学,名列前茅,表现“亮眼”.作为对比分析,也相应地列出了全部期刊和硕博论文库的数据,为研究生选报机构提供一定的帮助.

表3 热点机构(前10名)

2.5 热点论文分析

论文的被引频次,从侧面反映了其学术影响力.我们将CNKI数据库中排名前10的高被引论文列于表4,其中8种都发表在核心期刊上.这说明核心期刊是高被引论文的“核心”来源,它引领着科学研究的前沿和热点,这也是我们以核心期刊作为分析源的主要依据.

表4 热点论文(前10名)

注:*为非核心期刊,其余均为核心期刊

3 突现词知识图谱及近期前沿分析

关键词在正常速率下的突然显现,说明了其学科发展的新兴趋势.利用CiteSpace软件可以提取文献中的突现关键词.在Cite Space突发词界面中,设定f(x)=3,Minimum Duration=1,得到9个突发关键词,见图3.图中:Year,首次出现的年份;Strength,突发强度;Begin、End,突现时段内开始和结束的年份。

图3 突发关键词(前10名)Fig.3 Burst keywords(Top 10)

2000—2007年,可持续发展、图书馆建筑、节水、环境保护等主题的出现,符合绿色建筑的早期研究理念;2012—2015年,设计、能耗、绿色施工和室内环境质量等相继成为研究热点,这是绿色建筑进入成熟阶段的主要表现;2016—2017年,BIM和增量成本开始异军突起,并延续至今,成为近3年的研究热点,也即成为近期绿色建筑的研究前沿.

(1)BIM BIM(Building information Modeling,建筑信息模型)是以数字化三维模型为信息载体的先进理念和技术.经过近年来的大力发展,其高效灵活的工作模式,尤其在绿色建筑设计、计算、评价等方面的优势逐渐得到了行业的认可.

(2)增量成本 由于绿色建筑的独特性,往往较传统建筑有较大的增量投入,“造价高”影响和制约了绿色建筑的全面推广.但增量成本产生增量效益,初期增加的成本可通过全寿命的的运营期节省回来,使绿色建筑“物有所值”.

4 共现词知识图谱及热点主题分析

共现即共同出现,共现的次数越多,说明之间的联系越紧密.关键词共现也叫共词,是指关键词之间两两以上共同出现,共现词数越多、次数越多,相互之间自然的聚集成群,形成了聚类,这往往是热点主题形成的标志,它比单纯的高频词统计,更为合理科学.

我们用CiteSpace软件对关键词进行共现分析.为了提高关键词的准确度,我们将诸如全生命周期(全寿命周期、建筑全生命周期、生命周期)等同义关键词,编入软件的同义词文件citespace.alias,以便CiteSpace运行时进行合并.在CiteSpace主界面中,我们选择Node Type: Keyword,并运行“可视化”后,由CiteSpace根据内置算法进行自动聚类并自动标识,共词聚类的标签视图和时间线视图分别见图4~5.

Modularity(模块值,即M值)和Silhouette(轮廓值,即S值)是聚类的两项重要指标,一般M>0.3且S>0.5时,就认为聚类是成功和合理的.由图4可知网络图值M=0.805,S=0.534 2,均满足聚类要求,其他参数,可见图4左上角.共词现聚类的详细信息,见表5.

图4 共词聚类的自动标签视图Fig.4 Automatic label view of co-word clustering

图5 共词聚类的时间轴线视图Fig. 5 Timeline view of co-word clustering

表5 共词聚类信息表

CiteSpace自动标注了10大聚类,标签中个别表征不够准确,我们选择表5中其后的标识词予以调整,它们分别是#0 绿色建材、#1 评价标准、#7 节水回用.我们进行了简单的归纳,可以看出它们涉及到绿色建材评价标准、绿色施工等多个方面.我们仅结合每个热点聚类的高被引文献,做如下简要分析.

(1) 绿色建材与标识(#0 绿色建材)

绿色建材,是指对人体无害,对环境无污染的环保建材.绿色建材不是指单独的建材产品,而是对建材“健康、环保、安全”品性的评价.崔艳琦[2]阐述了国外绿色建材的基本特征、发展概况、评价和认证方法, 并提出了我国绿色建材的主要发展方向.

2014年出台了《绿色建材评价标识管理办法》,指出绿色建筑应使用获得评价标识的绿色建材.

(2) 评价标准与指标体系(#1 评价标准、#3 指标体系、#5 leed)

评价标准、指标体系和LEED,实际上都是研究探讨绿色建筑的评价体系,只是侧重点有所不同而已.

LEED是美国的绿色建筑认证体系,2000年就已推行,对我国在2014颁布了《绿色建筑评价标准》影响巨大.我国学者发表了大量的文章,对LEED进行研究介绍,并对总体框架和各研究细则进行了对比分析,找出了我们的优势和存在的问题.

BREEAM[3-4]是英国的绿色建筑认证体系,是除LEED外,我国学者最常对比分析和研究的另一个评价标准,并经常结合工程实例,研究标准之间的在实际工程评估中的差异.

2014颁布《绿色建筑评价标准》以后,我国学者结合大量的工程实践和英美发达国家新修订的标准,对《绿色建筑评价标准》的提出了许多进一步修订的建议.

(3) 建筑节能(#2 建筑节能)

绿色建筑属于节能建筑的一种,节能一直是绿色建筑的重点.建设部副部长仇保兴发[5-6]表了多篇关于建筑节能方面指导性和纲领性的文献,如《我国绿色建筑发展和建筑节能的形势与任务》、《我国建筑节能潜力最大的六大领域及其展望》,对我国绿色建筑领域面临的问题给出了相应的对策和建议.

(4) 绿色施工与装配式建筑(#4 绿色施工)

绿色建筑必须绿色施工,它可以降低生态与自然环境因建筑施工而产生的破坏.绿色建筑施工的优化和科学管理提高建筑施工效率,减少资源与建筑材料的消耗,确保建筑行业实现经济效益和社会效益双赢的局面.王有为[7]根据《绿色施工导则》,从建筑垃圾、模板工程、预拌混凝土、商品砂浆、散装水泥和二次装修等多个角度,找提出绿色施工的新要求和解决措施.绿色施工成本和效益也是绿色施工研究的重要方面,陈晓红还将层次分析法运用于绿色施工的评价.

装配式建筑,尤其是装配式钢结构建筑[8],可以像组装机器一样的拼装施工,凭借绿色又快速的生产方式成为绿色建筑重要选择,并且国家鼓励装配式建筑的发展.

(5) 绿色建筑的环境与设备(#7 节水回用、#9 自然通风)

节水绿色建筑中的一个重要措施,除了采用节水器具外,雨水回用、中水回用是采用最多的.中水主要来源于建筑生活排水,经过水处理达标后,便形成了中水.预处理工艺[9]的改进一直是中水回用关注较多的一个问题.雨水作为一种优质的自然水源,经过一定的简单处理后,就可以直接回用使用.能够促使建筑减少能源和物质的消耗.近年来,越来越多的绿色建筑采用了雨水回收技术.尤其是在水量充沛的华东和华南地区,雨水回用更具有广泛的意义.

暖通空调在建筑能源消耗中占有很大部分,在绿色建筑中合理的进行自然通风设计尤其是过渡季,能够有效减少资源的耗费量,以达到节能环保的目的.现在利用BIM技术,结合CFD模拟软件,辅助对自然风环境进行数值模拟,避免了一般自然通风定性分析的不确定性,而且还可对不同的设计方案比较分析,选取最优方案[10]

(6) 生态建筑与可持续发展(#6 生态建筑、#8 可持续发展)

绿色建筑是建筑可持续发展的一个表现形式,也是对可持续发展观念的具体实践,绿色建筑本身就是一种可持续发展建筑.相对来说,生态建筑更关注人和自然,生态建筑更强调低影响开发,也更偏向建筑专业多一些,而绿色建筑相对更加全面一些.现在绿色生态建筑己逐渐运用到图书馆建筑[11]等公共建筑中.

5 结论

通过详实的词频分析和共现分析,反映了2000—2018年以来近20年间绿色建筑研究的现状和热点:

(1) 首先从期刊、作者、机构等多个方面进行统计分析,使我们对绿色建筑研究的概况有了初步的了解,为一般作者的投稿和研究生的选报导师提供了一定的咨询和帮助.

(2) 通过CiteSpace的突现词分析,我们了解了绿色建筑的研究历程中的突现主题及其转换,也探测到近期的研究前沿问题是BIM和增量成本.

(3) 通过CiteSpace的共词分析,得到了绿色建筑研究的10大热点领域,他们分别是绿色建材、评价标准、建筑节能、指标体系、绿色施工、leed、生态建筑、节水回用、可持续发展和自然通风,结合各热点领域中的高被引文献,进行了简单说明.

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