基于CiteSpace的低碳城市研究文献计量分析

2024-02-18 10:04李慧敏张钰李锋曹永超
人民珠江 2024年1期
关键词:低碳城市文献计量可视化

李慧敏 张钰 李锋 曹永超

摘要:低碳城市被认为是当前城市发展的必然选择,为了系统性分析低碳城市的相关研究现状,对未来低碳研究指出方向,通过筛选中国知网与Web of Science数据库中的相关文献,运用文献计量分析,结合知识图谱、文献网络关系分析等从整体上把握低碳城市的研究现状及发展趋势。研究指出:①国内低碳城市研究从2008年逐渐开展,预计随着中国“双碳”战略目标的提出,未来碳达峰、生态城市等可能成为中英文低碳城市的研究热点;②国内外作者、机构合作关系有待加强,交叉学科可能会随着低碳城市研究发展逐渐加强;③重点关键行业的碳达峰时间路径、跨区域碳交易管理机制、碳排放权配额、消除政策影响、碳交易政策绩效评估以及CCUS技术等是低碳城市研究亟需解决的问题。为低碳城市高质量发展的理论研究与设计实践提供依据。

关键词:低碳城市;CiteSpace;可视化;文献计量

中图分类号:TU984.2  文献标识码:A  文章编号:1001.9235(2024)01.0085.10

Bibliometric Analysis of Low.carbon City Research Based on CiteSpace

LI Huimin1, ZHANG Yu1,LI Feng1*,CAO Yongchao2

(1.School of Water Conservancy,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450046,China; 2. School of Management and Economics,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450046,China)

Abstract: Low.carbon cities are considered to be the inevitable trend for current urban development.In order to systematically analyze the research status of low.carbon cities and point out the direction for future low.carbon research,this paper selects the relevant literature in the database of China National Knowledge Network and Web of Science and makes bibliometric analysis.The research status and development trend of low.carbon cities are grasped by analyzing the knowledge map and literature network relationship.The research points out that: ① Chinese research on low.carbon cities has been gradually carried out since 2008.It is expected that with the proposal of Chinas strategic goal of carbon peak and carbon neutrality,the carbon peak and ecological city may become the hotspot of global research on low.carbon cities in the future; ② the cooperation between Chinese and overseas authors and institutions needs to be strengthened,and cross.disciplinary research may gradually strengthen with the development of low.carbon city research; ③ the carbon peak time path of key industries,cross.regional carbon trading management mechanism,carbon emission quota,elimination of policy impact,carbon trading policy performance evaluation, and CCUS technology are urgent issues to be solved in low.carbon city research.This study provides a basis for the theoretical research and design practice of high.quality development of low.carbon cities.

Keywords:low.carbon city; CiteSpace; visualization; bibliometric

氣候变化导致全球变暖、冰川融化、海平面上升以及干旱、洪水频发等严重自然灾害,已经成为世界性问题,对人类的生存发展构成重大威胁[1-2]。二氧化碳作为温室气体的主要成分,是全球变暖的主要因素,且已经成为政府和相关机构的主要关注点[3-4]。低碳发展是各国解决环境问题的必然选择,低碳城市也被认为是当前城市发展的必然选择,有关于低碳城市的相关研究也日益增多。Hunter等[5]对低碳城市发展建立综合分析框架并确定了低碳城市试点的几个关键的可持续发展问题。Shahani等[6]等对相关学术文献进行了系统性的审查,确定以人与自然为本的低碳转型特征,提出操作性更强的转型框架,以推动城市规划方面的相关方案和政策制定。低碳城市的相关研究对城市的发展具有重要意义,但需要进一步对相关研究进行系统的分析,本文运用文献计量分析,结合知识图谱、文献网络关系分析等,利用可视化分析软件,从整体上把握低碳城市的研究现状及发展趋势,为低碳城市的高质量发展及加快实现国家“双碳目标”战略的理论研究与实践设计提供依据,为该领域未来的研究指出方向。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文选择Web of Science的核心数据库作为本文外文低碳城市研究的数据库来源,将主题词限定为“Low carbon cit”or “Low carbon urban”,检索时间为2010年1月1日至2022年12月31日,经过初步筛选,共得到426篇文献,用于本文外文数据库的建立。

CNKI拥有强大的网络数据库文献检索系统,因其信息覆盖全面、检索功能强大等特点成为检索中文文献的必要途径[7]。本文选择中国知网作为中文文献来源,设置主题为“低碳城市”,类别设置为“北大核心”,检索时间为2008年1月1日至2022年12月31日,经过初步筛选,共得到426篇文献,用于中文文献数据库的建立。

1.2 研究方法

美国科学历史主义创始人库恩提出,在特定领域发表过的相关研究在一定程度上反映了本领域的学科发展特性,意味着可以从已发表的相关学术文献中提取和凝练该学科领域的发展态势,把握该领域的研究热点与前沿[8]。信息的可视化技术包括文献的可视化分析,在文献计量过程中正确使用可视化技术使得文献的分析不再止步于量化分析层面,有利于发展研究领域的发展态势和规律[9]。CiteSpace是科学和技术知识领域可视化分析的重要软件[9],利用CiteSpace软件导出文献的网络信息汇总表,对文献资料的数量、来源国家、期刊、团队等方面的频次、中心性、合作网络进行统计与整理;通过关键词的快速集聚功能,进行可视化的共现网络分析,把握低碳城市研究的主要研究领域,把握未来低碳城市研究的重点方向。

2 低碳城市外文研究进展与热点

英国政府在2003年发表了题为《我们的能源未来:创造低碳经济》的白皮书,“低碳经济”的概念被首次提出,其初衷是以更少的资源消耗和更低程度的环境污染创造更高的经济回报、提高生产生活质量、增加就业机会,英国政府也规划了低碳经济的发展目标[10],从此,低碳经济在国际上引起关注,低碳经济也已成为经济发展的大趋势。但是“低碳经济”离不开“低碳社会”,日本政府在2007年颁布的《日本低碳社会模式及可行性研究》中提出可供选择的低碳社会模式,成为全球第一个宣布建设低碳社会的国家[11]。随着低碳经济、低碳社会的广泛研究,低碳城市的概念也成为城市建设发展的主要目标。

2.1 低碳城市英文研究进展

2.1.1 发文量情况

图1统计了低碳城市外文研究文献刊文量以及前10位国家发文量占比情况,根据426篇学术论文的发表时间及其年际分布情况可以看出,低碳城市相关研究从2010年至今整体呈上升趋势,全球对低碳城市的研究的探索逐渐深入,且中国的外文低碳城市研究发文量最多,其次是英国、荷兰、美国、澳大利亚、日本等,中国对发展低碳城市更加重视。网络图谱中某节点的中介中心性是该节点作为其他任意两节点间最短的数据传输“桥梁”频次,通过该节点的数据量越大、数据传输频次越高,则该节点的影响力越大,处于关键核心地位,中介中心性也直接反映了知识图谱中各节点的核心影响力[7-8]。统计外文低碳城市相关研究发文量前10的国家情况,计算出它们的中介中心性数值。中国的中介中心性为0.48,这表明中国的研究成果对国际上对低碳城市的研究有重要作用,在该领域处于核心地位。同时,英国的中介中心性排名第2,为0.43,说明英国对低碳城市的研究在国际上也具有重要的意义,这也与英国最早提出“低碳”的概念有关。

在发表文章的主要期刊中(图2),荷兰的Journal of Cleaner Production发文量最多(62篇),该刊主要涉及环境、计量、可持续、工程与材料等方面的研究;瑞典的Sustainability次之(45篇),该刊主要涉及环境科学与生态学行业,旨在促进全球变化和发展的科学预测及评估研究;第三是荷兰的Sustainable Cities and Society,该刊旨在促进环境可持续和社会适应性城市发展。整体来看,主要发文期刊主要集中在荷兰、英国和瑞典,与当地经济社会发展重点相符合。

2.1.2 科研合作分析

为深入分析低碳城市研究学术合作情况,将外文数据库中的文献信息按照从整体到局部到个体的层面,对国家间的合作、机构间的合作、以及科研人员之间的合作进行分析。

国家间的合作图谱见图3,可以看出各国家之间的合作关系并不密切,低碳城市的研究尚且处于分地域研究的初步阶段,未来有很大的合作拓展空间。从图4科研机构合作情况知识图谱可以看出,中国科学院、清华大学、代尔夫特理工大学、中山大学等机构在发表相关论文方面做出较大贡献,但机构间的合作关系有待加强。各机构根据研究方向的不同形成了各自的研究团队,对其研究内容进行聚类,主要形成产业共生体、整体策略、生态城市和二氧化碳排放等聚类。

图5科研人员合作知识图谱,反映了低碳城市研究领域学者合作情况,网络密度为0.007,可见作者之间的合作关系并不密切。相关研究主要团队有王绍金团队和董亮团队。经过聚类分析可以看出,以董亮为代表的研究团队主要针对的是城市交通方面二氧化碳排放量的研究,而董亮的发文量也位居前列。其他团队研究聚类情况不明显,说明虽然低碳城市的相关研究在国际上引起了广泛关注,投身于该领域研究的团队初具规模,但能够领导学术前沿研究、带领学科发展的学者比较少,各学者之间的合作关系也有待加强。

2.2 低碳城市外文研究热点及趋势

2.2.1 研究热点

利用CiteSpace软件的关键词分析对高频重要关键词(词频大于等于10)进行网络共现,得出表1所示的低碳城市外文研究重要高频关键词信息统计和如图6的低碳城市外文研究关键词聚类图谱。

由表1和图6可知,外文文献低碳城市研究领域本体的理论研究仍是热点;其次,“CO2 emission”与“low carbon city”作为关键次出现的频次几乎持平,低碳城市的研究中注重二氧化碳的排放情况的研究,控制二氧化碳的排放是低碳城市建设与发展的目的所在,二氧化碳的排放在低碳城市外文文献的研究中占据十分重要的地位。另外,“climate change”(氣候变化)和“energy consumption”(能源消耗)作为高频重要关键词,也是低碳城市的研究热点。从中介中心性的角度看,“energy consumption”的中介中心性最高,传统以化石能源消耗为代价的经济社会发展现状与可持续发展理念相悖,开发利用新能源也是缓解环境问题的重要方式。整体来看,低碳城市外文文献的研究重点集中在以降低能源消耗的方式减少二氧化碳的排放量,从而达到缓解气候变化危机、实现可持续发展的目的。

从图6来看,形成了5个聚类模块(#0~#4),每个聚类是由多个关系密切的关键词节点组成,数字最小的聚类包含的关键词最多,要想理清每个聚类的内容,需要对每个聚类进行详细的分析。

聚类#0 holistic strategy(整体策略),低碳城市发展涉及城市规划以及相应的政策法规,包括城市规划设计、基础设施建设、法律法规的制定和现有低碳政策的绩效评估等[12-14],其发展的规划设计要从全局层面进行战略部署。在低碳政策绩效评估方面,常用的采用双重差分模型和合成控制法等评价方法[15-16]。聚类#1managing urban growth(城市增长管理),政府的关注点从对土地的利用和环境问题向多重主体和不同区域之间的利益博弈关系,关注点由对静态指标的控制转为对动态发展过程的调控[17-18]。在当前快速城市化进程中,城市增长管理对实现中国低碳城市的目标具有重要意义[16,19]。聚类#2 carbon dioxide emission(二氧化碳的排放)。控制温室气体排放量,是缓解全球气候问题最有效的途径。低碳城市的建设目标就是二氧化碳排放量降低乃至零碳排放的城市[20-21]。聚类#3 industrial symbiosis(产业共生)。产业共生是效仿自然生态系统所提出的新概念,旨在促进各产业协同进化、资源合理利用和共享、竞争关系由“排他”转化为“排劣”。多元化共生的产业结构模式成为当前城市发展的新途径,也是低碳城市研究过程必不可少的重要领域。低碳城市涉及方方面面,其相关研究与产业共生紧密联系。城市产业共生不仅可以实现产业的绿色发展,还可以利用产业为城市发展做出贡献[22-24]。聚类#4urban form(城市形态),从城市形态的角度研究低碳城市的建设与发展也是一个热门研究方向[25-26]。

2.2.2 研究热点演化趋势

根据分析外文文献的Top13突现关键词可知(图7),最初的研究分支出现在能源回收、碳足迹、城市形态等方面,2015年第21届联合国气候变化大会召开之后,开始出现大量碳排放相关关键词,如碳排放、温室气体排放、二氧化碳排放,其突现持续到2022年,这一现象说明低碳城市研究逐渐细化且保持良好的延续性。2020年大量碳达峰、可持续发展、气候行动、生态城市等关键词成为研究热点并持续到2022年,这与中国2020年提出的“双碳”政策关联密切。

3 低碳城市中文研究进展与热点

3.1 发文量情况

根据中文数据库低碳城市相关学术论文发文量的年际分布情况见图8。国家建设部与世界自然基金会于2008年初,在上海和保定两城市为试点联合推出“低碳城市”以后,建设低碳城市便成为城市建设发展的新目标,国内高质量文章产出量也随之增加。经历了高速发展阶段,低碳城市建设进入了深入研究阶段,相关成果也更加成熟。2017年国家发改委公布了第三批低碳省区和低碳城市并计划于2020年逐步在全国范围内推广低碳城市试点和成功经验,这一政策带来了低碳城市研究的新转折点。更重要的是,中国政府于2020年9月宣布“3060计划”这一重大战略决策,并于2021年10月,正式发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》以及《2030年前碳达峰行动方案》,为碳达峰碳中和工作进行系统谋划、总体部署。目前,重点领域的实施方案、重点行业的支撑保障方案以及31个省区市碳达峰实施方案均已制定,双碳“1+N”政策体系已经形成,故自2020年起,相关文献逐年增多。未来相关学者对低碳城市的研究将更加深入并引起新的研究热点。

根据布拉德福定律,论文在期刊的发表频率以及期刊的专业程度与论文存在正相关关系。中文低碳城市相关研究主要分布在《城市发展研究》(42篇)、《中国人口·资源与环境》(26篇)、《生态经济》(24篇)、《现代城市研究》(18篇)等重点核心期刊上,国内低碳城市的相关研究发文期刊较多元化,涵盖了城市规划发展、经济、交通、环境资源保护、科技、给排水、园林等不同学科种类,充分体现了低碳城市的研究涉及范围之广。

3.2 科研合作情况

图9展示了部分作者的合作情况(发文量大于等于3),由图9可知国内对低碳城市进行长期系统性研究的主要有叶祖达和庄贵阳两大团队,其发文量也位列前茅。二人研究方向不同,但在各自的方向取得了一定的成果。叶祖达等[27-29]的研究重点集中于城市规划设计、政策制定方面,其研究伴随着国内低碳城市的提出、建设与发展,为低碳城市相关政策制定提供了理论支撑;庄贵阳等[30-32]的研究更加侧重低碳城市的评估体系,以完备的评价体系准确反映城市低碳化发展水平。同时,国内各机构之间的合作也不够密切,仅高校及研究中心内部产生合作(图10)。因此,国内低碳城市相关研究的学者及机构可加强合作,为国家双碳策略提供理论支撑。

3.3 低碳城市中文研究热点

3.3.1 研究热点

统计低碳城市相关研究的高频关键词及其中介中心性,低碳城市与低碳经济密不可分,低碳城市的中文研究更加重视低碳经济的发展;“碳排放”(54次)也是中文低碳城市研究的热门关键词之一,这与外文低碳城市的研究相一致。同时,“低碳发展”“城市规划”“指标体系”也是中文低碳城市研究的热门关键词,中文研究在重视低碳经济与控制碳排放的同时,合理规划城市发展布局、制定低碳发展路径,并且形成了成熟的低碳城市评价体系。构建低碳城市相关研究关键词聚类图谱,选取重要的核心聚类见图11。结合关键词共现分析与节点的中心度分析,将低碳城市的中文研究热点分为①低碳城市规划发展政策;②碳排放量的控制与计算;③低碳城市的评价体系。

城市规划设计为低碳城市的建设和发展提供了战略方向,相应的政策法规给低碳城市的建设发展提供了相应的准则和规范。在低碳城市的规划设计方面主要研究了城市功能定位[33]、城市规划中的问题与措施[34]、规避生态环境风险[35]、低碳发展路径研究[36]、 相关政策建议(包括试点城市建设、产业变革等)[37-39]。控制碳排放量是低碳城市建设的根本目的和主要任務。相关研究包括城市碳排放分析[40]、工业碳排放绩效测算[41]、家庭直接碳排放的影响和特征[42]、家庭出行碳排放、建筑碳排放与城市结构的关系[43]、低碳减排政策探讨[37,44]、碳排放量的影响因素分析[45]等。建立合理的指标体系[46] 能够有效的确定低碳城市的建设发展水平、识别城市低碳发展潜力[47-48]、构建低碳城市建设水平评价规范标准[49-50],同时,根据评价体系及指标识别发展障碍因子、制定更加有针对性的政策措施[51],不断推动评价体系的完善。

3.3.2 研究热点演化趋势

根据分析中文文献的Top10突现关键词可知(图12),低碳城市研究最初的分支出现在经济、规划等方面,随后逐渐向碳排放、城市形态等方面演化并得到深入研究。2020年国家提出“3060计划”后,碳达峰、机制分析迅速受到关注并成为低碳城市研究的热点,未来国内低碳城市的研究仍会在碳排放、城市形态、生态城市、产业结构、碳达峰、机制分析等方面继续深入并逐渐丰富低碳城市研究理论体系。

4 结论

结合以上分析,从整体上来看,低碳城市的研究已经进入了更加成熟的深入研究阶段。学者们投身于低碳城市的相关研究,但合作关系不够密切,尚未形成可以引领相关领域发展的核心团队。未来,低碳城市的研究将延续控制碳排放量的研究,建立合理有效的体系框架,为全球低碳城市建设提供经验。根据不同行业的特点制定相应的碳排放量定额,将会对全球缓解气候变化危机带来极大转变。低碳城市的规划发展受当地政策的影响,通过控制碳排放量、建立相应的政策法规、探索低碳城市发展路径等是当前低碳城市研究的热点。低碳城市的建设需要保持长期战略发展的目标,为了加快实现国家“3060计划”,低碳城市相关研究值得更加深入全面的探究:①从能源使用模式、技术路线和产品性能等方面识别重点关键行业的碳达峰时间和路径、探索影响行业碳排放的关键因素;②双碳目标下低碳城市建设区域合作与共同治理一体化管理,建立跨区域碳交易市场机制,完善碳市场的定量研究;③设定碳排放权配额、灵活完善交易配额机制,消除现有环境政策对碳减排的影响将是未来低碳城市研究的重难点;④对碳交易相关政策的绩效评估也是未来研究的重點方向之一,加强国际合作,制定全球各行业碳排放量定额及交易准则将为全球低碳建设提供新的思路;⑤碳捕捉、利用和封存(CCUS)是实现全球气候和能源目标的4个关键技术领域之一,对实现繁荣的零碳经济至关重要,为实现碳中和目标,CUSS技术将是低碳城市领域研究的关键问题之一。

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