学科结构与演化的可视化分析理论框架及应用研究

紧扣大数据、网络、可视化和人工智能等时代背景，针对学科结构与演化可视化分析的研究现状。本书综合了科学学、图书情报学、网络科学、数据科学、可视化、数学和计算机科学等学科领域的理论与方法工具，围绕学科结构与演化进行综合性研究，具体从学科结构与演化可视化分析的理论基础、基础理论和具体研究内容展开，并围绕科学论文题录数据、全文本数据、时序数据、使用数据及社会背景数据等进行实证研究。

陈必坤，河南焦作人，管理学博士，蒙特利尔大学访问学者，南京理工大学经济管理学院副教授、硕导。研究方向为科学计量学与社会计算。主持国家社科基金青年项目1项，出版著作1部、发表SCI/SSCI、EI和CSSCI论文40余篇。

\"1　引言 .................................................................................................................................. 1 1.1　研究背景与意义 .......................................................................................................... 2 1.1.1　研究背景 .................................................................................................................2 1.1.2　研究意义 .................................................................................................................4 1.2　国内外研究现状 .......................................................................................................... 4 1.2.1　科学知识图谱研究现状 .........................................................................................4 1.2.2　学科知识地图研究现状 .........................................................................................7 1.2.3　学科知识网络研究现状 .........................................................................................8 1.2.4　可视化研究现状 ...................................................................................................10 1.3　研究对象、总体框架及重点与难点 ........................................................................ 12 1.3.1　研究对象与总体框架 ...........................................................................................12 1.3.2　研究重点与难点 ...................................................................................................13 1.4　研究目标、思路、方法与工具及创新之处 ............................................................ 13 1.4.1　研究目标与思路 ...................................................................................................13 1.4.2　研究方法与工具 ...................................................................................................15 1.4.3　创新之处 ...............................................................................................................15 参考文献................................................................................................................................16 2　学科结构与演化可视化分析的理论基础 .................................................................... 22 2.1　科学学理论 ................................................................................................................ 22 2.1.1　科学革命的结构理论..................................................................... ....................23 2.1.2　无形学院理论................................................................................. ....................25 2.1.3　概念革命理论 .......................................................................................................26 2.1.4　科学演化的社会学理论 .......................................................................................28 2.1.5　学科演化的四阶段理论 .......................................................................................29 2.1.6　科学计量学理论............................................................................. ....................30 2.2　网络科学理论 ............................................................................................................ 30 2.2.1　复杂网络理论 .......................................................................................................32 2.2.2　社会网络理论 .......................................................................................................33 2.3　可视化理论 ................................................................................................................ 33 2.3.1　视觉感知和认知 ...................................................................................................34 2.3.2　信息可视化 ...........................................................................................................36 2.3.3　可视分析学 ...........................................................................................................36 2.3.4　可视化流程 ...........................................................................................................37 2.4　数据科学理论 ............................................................................................................ 39 2.4.1　数据科学的定义 ...................................................................................................40 2.4.2　数据科学与其他学科的关系 ...............................................................................41 2.4.3　数据科学的研究内容 ...........................................................................................43 2.5　本章小结 .................................................................................................................... 46 参考文献................................................................................................................................46 3　学科结构与演化可视化分析的基础理论 .................................................................... 49 3.1　学科结构与演化可视化分析的含义 ........................................................................ 49 3.1.1　可视化分析法 .......................................................................................................49 3.1.2　知识可视化分析 ...................................................................................................49 3.1.3　学科结构与演化可视化分析 ...............................................................................50 3.1.4　学科结构与演化可视化分析的模型思维 ...........................................................51 3.2　学科结构与演化可视化分析的类型 ........................................................................ 52 3.2.1　学科知识单元的表示方式 ...................................................................................52 3.2.2　依据可视化分析目标的分类 ...............................................................................57 3.2.3　依据学科知识单元数据来源的分类 ..................................................................57 3.2.4　依据学科知识单元维度的分类 ...........................................................................58 3.2.5　依据可视化标记与视觉通道的分类 ...................................................................59 3.2.6　依据学科知识单元层次的分类 ...........................................................................60 3.3　学科结构与演化可视化分析的特点 ........................................................................ 61 3.3.1　直观高效 ...............................................................................................................61 3.3.2　内容充实 ...............................................................................................................61 3.3.3　形象美感 ...............................................................................................................61 3.3.4　视角新颖 ...............................................................................................................61 3.4　学科结构与演化可视化分析的模式与方法 ............................................................ 62 3.4.1　学科结构与演化可视化分析的模式 ...................................................................62 3.4.2　学科结构与演化可视化分析的方法 ...................................................................64 3.4.3　学科结构与演化可视化分析的工具 ...................................................................69 3.4.4　学科结构与演化可视化分析的软件组合方式 ...................................................71 3.5　本章小结 .................................................................................................................... 72 参考文献................................................................................................................................73 4　学科结构可视化分析 .................................................................................................... 76 4.1　学科结构的类型与可视化分析框架 ........................................................................ 76 4.2　学科合作结构分析 .................................................................................................... 77 4.2.1　基于统计的学科合作结构分析 ...........................................................................78 4.2.2　基于网络的学科合作结构分析 ...........................................................................79 4.3　学科主题结构分析 .................................................................................................... 80 4.3.1　基于词频的学科主题结构分析 ...........................................................................82 4.3.2　基于共词网络的学科主题结构分析 ...................................................................82 4.3.3　基于主题模型的学科主题结构分析 ...................................................................84 4.4　学科引文结构分析 .................................................................................................... 85 4.4.1　引文总被引次数分析 ...........................................................................................86 4.4.2　引用位置分析 .......................................................................................................87 4.4.3　引文紧密度分析 ...................................................................................................88 4.4.4　引用语境分析 .......................................................................................................89 4.5　学科交叉结构分析 .................................................................................................... 90 4.5.1　学科交叉的含义与分析思路 ...............................................................................90 4.5.2　学科交叉测度指标 ...............................................................................................92 4.5.3　引用、合作与发文视角下的学科交叉结构分析 ...............................................97 4.5.4　单篇论文学科分类号视角下的学科交叉结构分析 ...........................................98 4.5.5　学科交叉结构分析的应用 ...................................................................................99 4.6　学科知识结构分析 .................................................................................................. 102 4.6.1　作者共现网络的构建 .........................................................................................102 4.6.2　基于作者共被引网络的学科知识结构分析 .....................................................103 4.6.3　基于作者耦合网络的学科知识结构分析 .........................................................104 4.7　学科结构视角下的Usage Metrics ........................................................................... 105 4.7.1　学术论文使用数据的产生机制 .........................................................................106 4.7.2　学术论文使用数据的主要来源 .........................................................................107 4.7.3　学科结构视角下的Usage Metrics ......................................................................108 4.8　学科结构视角下的Altmetrics ................................................................................. 109 4.9　学科结构视角下的实体计量学 .............................................................................. 110 4.10　本章小结 ................................................................................................................ 112 参考文献..............................................................................................................................113 5　学科演化可视化分析 .................................................................................................. 128 5.1　学科演化的类型与可视化分析框架 ...................................................................... 128 5.2　学科合作演化分析 .................................................................................................. 129 5.2.1　学科合作演化网络的构建 .................................................................................129 5.2.2　学科合作演化网络宏观分析 .............................................................................130 5.2.3　学科合作演化网络中观分析 .............................................................................130 5.3　学科主题演化分析 .................................................................................................. 132 5.3.1　基于词频的学科主题演化分析 .........................................................................132 5.3.2　基于共词网络的学科主题演化分析 .................................................................133 5.3.3　基于主题模型的学科主题演化分析 .................................................................135 5.4　学科知识基础分析 .................................................................................................. 136 5.4.1　基于文献共被引网络的学科知识基础分析 .....................................................136 5.4.2　基于作者共被引网络的学科知识基础分析 .....................................................137 5.5　学科研究前沿分析 .................................................................................................. 138 5.5.1　基于直接引文网络的学科前沿分析 .................................................................139 5.5.2　基于共被引网络的学科前沿分析 .....................................................................140 5.5.3　基于耦合网络的学科前沿分析 .........................................................................141 5.5.4　基于文本挖掘的学科前沿分析 .........................................................................142 5.5.5　基于Usage Metrics 和Altmetrics 的学科前沿分析 ...........................................144 5.6　学科预测分析 .......................................................................................................... 144 5.6.1　学科合作预测分析 .............................................................................................144 5.6.2　学术影响力预测分析 .........................................................................................145 5.7　学科演化视角下的Usage Metircs ........................................................................... 146 5.8　学科演化视角下的Altmetircs ................................................................................. 147 5.9　本章小结 .................................................................................................................. 148 参考文献..............................................................................................................................149 6　学科结构与演化可视化分析的应用 .......................................................................... 156 6.1　国家基金项目视角下学科结构的可视化分析研究 .............................................. 156 6.1.1　数据与方法 .........................................................................................................157 6.1.2　研究内容与结果 .................................................................................................159 6.1.3　结论 .....................................................................................................................163 6.2　中文学术论文用户平台偏好和兴趣偏好比较研究 .............................................. 164 6.2.1　数据与方法 .........................................................................................................164 6.2.2　研究内容与结果 .................................................................................................167 6.2.3　结论 .....................................................................................................................176 6.3　英文学术论文用户平台偏好和兴趣偏好比较研究 .............................................. 177 6.3.1　数据与方法 .........................................................................................................177 6.3.2　研究内容与结果 .................................................................................................178 6.3.3　结论 .....................................................................................................................189 6.4　高浏览与高下载英文学术论文的语言学特征研究 .............................................. 190 6.4.1　数据与方法 .........................................................................................................190 6.4.2　高浏览与高下载学术论文的语言学特征 .........................................................193 6.4.3　统计显著性检验 .................................................................................................203 6.4.4　结论 .....................................................................................................................207 6.5　基于文本挖掘的中国数据治理政策演化研究 ...................................................... 207 6.5.1　研究进展与研究问题 .........................................................................................208 6.5.2　数据与方法 .........................................................................................................210 6.5.3　研究结果 .............................................................................................................215 6.5.4　结论 .....................................................................................................................220 6.6　实体计量学视角下的中文小说人物关系网络研究 .............................................. 223 6.6.1　数据与方法 .........................................................................................................225 6.6.2　人物与人物关系网络分析 .................................................................................228 6.6.3　人物与事件关系网络分析 .................................................................................231 6.6.4　4 种网络的特征比较 .........................................................................................232 6.6.5　结论 .....................................................................................................................232 6.7　本章小结 .................................................................................................................. 233 参考文献..............................................................................................................................233 7　结论与展望 .................................................................................................................. 238 7.1　研究结论 .................................................................................................................. 238 7.2　研究不足与展望 ...................................................................................................... 239 参考文献..............................................................................................................................242 后　记 ................................................................................................................................ 243\"