地理科学, 2022, 42(1): 15-30 doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.01.002

2021年度自然科学基金申请书关键词透视地理科学研究前沿热点与发展方向

高阳,1,2, 熊巨华,1,*, 吴浩1,3, 张中浩1,4, 刘建宝1,5, 李鑫1,6

1.国家自然科学基金委员会地球科学部, 北京 100085

2.中国农业大学, 北京 100193

3.华中师范大学, 湖北 武汉 430079

4.上海师范大学, 上海 200234

5.中国科学院青藏高原研究所, 北京 100101

6.中国矿业大学, 江苏 徐州 221116

Frontier Hotspots and Development Directions of Geographical Science Research: From a Perspective of National Natural Science Foundation Application Keywords in 2021

Gao Yang,1,2, Xiong Juhua,1,*, Wu Hao1,3, Zhang Zhonghao1,4, Liu Jianbao1,5, Li Xin1,6

1. National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085, China

2. China Agricultural University, Beijing 100193, China

3. Central China Normal University, Wuhan 430079, Hubei, China

4. Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China

5. The Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

6. China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China

通讯作者: 熊巨华。E-mail: xiongjh@nsfc.gov.cn

收稿日期: 2022-01-10   修回日期: 2022-01-16  

Received: 2022-01-10   Revised: 2022-01-16  

作者简介 About authors

高阳(1985-),女,北京人,博士,副教授,主要从事综合自然地理及科技管理研究E-mail:gaoyang@nsfc.gov.cn

摘要

地理科学是提升人类对地球表层认知、探索人地关系、解决资源、环境、发展所面临的复杂问题的重要支撑。引领科学发展,支撑领域人才队伍的建设与培育,是国家自然科学基金委员会的使命与职责。追踪地理科学领域前沿,优化学科布局并开展战略引导是基金委地理科学学科工作的重要任务。以2021年国家自然科学基金地理科学领域4 479项申请书为样本,运用词云分析方法,对申请书的关键词进行统计分析,剖析了地理科学及各分支学科的研究热点。结果表明:“深度学习”“气候变化”“生态系统服务”“高光谱遥感”“青藏高原”“可持续发展”等是2021年地理科学研究内容与方法的热点关键词。在分支学科间交叉融合方面,信息地理学与人文地理学的共现关键词主要有“空间分析模型”“地理信息系统”“遥感”“机器学习”等;自然地理学与人文地理学的共现关键词主要有“生态系统服务”“土地利用”“土地利用变化”“可持续发展”“情景分析”等;自然地理学与信息地理学的共现关键词主要有“遥感监测”“尺度效应”“机器学习”“数字土壤制图”等。未来,国家自然科学基金委员会将从关键词设置、学科间交叉融合等途径入手,进一步从战略层面优化地理科学研究布局,引导科学家聚焦地理学基础理论与热点前沿问题,服务碳中和、乡村振兴等国家重大战略需求。

关键词: 地理科学; 地理科学前沿热点; 国家自然科学基金; 学科发展

Abstract

Geographical Science is an important support for improving human understanding of the earth surface, exploring the relationship between man and land, and solving complex problems in resources, environment, development, and disasters. It is the mission and duty of the National Natural Science Foundation of China (NSFC) to lead scientific development and support the construction and cultivation of talent teams in all fields. Tracking the frontiers in the field of geographical science, optimizing the discipline layout and conducting strategic guidance are important tasks of the geographical science division of the NSFC. In this study, taking 4 479 applications in the field of geographical science of the NSFC in 2021 as samples, the word cloud analysis method was used to analyze the research hotspots of geographic science and various sub-disciplines. The results show that ‘deep learning’‘climate change’ ‘ecosystem services’‘hyperspectral remote sensing’‘Qinghai-Tibet Plateau’, and “sustainable development” are the hotspots of the research contents and methods of geographical science. In terms of intercross and fusion between sub-disciplines, the intercross of research hotspots between information geography and human geography is relatively weak, and the main common keywords are ‘spatial analysis model’ ‘geographic information system’ ‘remote sensing’, and ‘machine learning’. Hot keywords of Physical Geography and Human Geography are highly cross-integrated, and the hot common keywords include ‘ecosystem services’‘land use’‘land use change’‘sustainable development’ and ‘scenario analysis’. In the future, the NSFC-Division of Geography will start with keywords setting and interdisciplinary integration in order to further optimize the layout of Geographical Science from the strategic level, guide scientists to focus on frontier issues in Geography, and serve major national strategies such as carbon neutrality and rural revitalization.

Keywords: Geographical Sciences; frontier hotspots and development directions of Geographical Science; National Natural Science Foundation of China; discipline development

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高阳, 熊巨华, 吴浩, 张中浩, 刘建宝, 李鑫. 2021年度自然科学基金申请书关键词透视地理科学研究前沿热点与发展方向[J]. 地理科学, 2022, 42(1): 15-30 doi:10.13249/j.cnki.sgs.2022.01.002

Gao Yang, Xiong Juhua, Wu Hao, Zhang Zhonghao, Liu Jianbao, Li Xin. Frontier Hotspots and Development Directions of Geographical Science Research: From a Perspective of National Natural Science Foundation Application Keywords in 2021[J]. Scientia Geographica Sinica, 2022, 42(1): 15-30 doi:10.13249/j.cnki.sgs.2022.01.002

地理科学是研究自然因素、人文要素和地理信息及地理综合体的空间分异规律、时间演化过程和区域特征的基础学科[1~3]。作为联系自然和社会的桥梁学科,地理科学以其独特的综合性、区域性和交叉性特征,成为提升人类对地球表层认知、探索人地关系的重要支撑。根据教育部第四轮学科评估结果,中国从事地理科学相关研究的科研工作者超过3万人,开设地理科学专业的科学院所及高校超过300个,拥有地理学一级学科博士点的高校有30多所,他们通过探究地理科学知识,挖掘地理科学问题,服务“一带一路”“乡村振兴”和“长江大保护”等重大国家战略。国家自然科学基金是中国地理科学基础研究资助的主渠道,其申请情况在一定程度上体现了中国地理科学研究的前沿热点。本研究介绍了以申请代码为框架、以关键词设置为抓手的地理科学学科布局优化的发展历程,通过词云分析研究了2021年国家自然科学基金地理科学领域4 479项申请书的全部关键词,剖析了地理科学及各分支学科的研究热点与相互关联关系,以期为中国地理科学的优化布局和战略方向引领提供支撑。

1 自然科学基金视角下地理科学学科优化布局历史沿革

1.1 以申请代码为框架的地理科学优化布局

为了构建新时代科学基金体系,国家自然科学基金委员会(简称基金委)开始实施基金资助系统的深化改革,提出了“明确资助导向”“完善评审机制”和“优化学科布局”三大改革任务。其中,“优化学科布局”任务的首要措施就是开展学科申请代码的调整。学科申请代码在构建具有前瞻性的基础研究资助格局、促进学科均衡发展、鼓励学科交叉和发展新兴方向等方面都发挥了重要作用,对地理学科的发展有着深远影响。代码调整和优化不仅有助于学科的良性发展和人才培养,也会在一定程度上对教育部、中国科学院等部门基础学科的长期规划发挥重要的辐射作用。由于历史原因,旧版的地理科学申请代码已难以跟上新时代地理学科高速发展的脚步,存在分支学科发展不均衡、学科内交叉融通不顺畅和创新导向不突出等问题,改革迫在眉睫。

地理学申请代码自设定至今共经历了5个阶段,目前正全面转入地理科学申请代码阶段,即第六阶段。第一阶段(1986年),在基金委成立之初开始设置地理学申请代码,仅设置1个一级申请代码D01,并命名为地理学。该阶段为地理学申请代码的发端。第二阶段(1987—2007年),一级代码D01名称改为地理学、土壤学和遥感,二级代码共25个,涵盖了地理学、土壤学、遥感与地理信息系统的主要研究方向。第二阶段申请代码延续使用了20 a,对于申请代码使用期限而言,相对长久与稳定。第三阶段(2008—2017年),开始使用三级代码,一级代码重新命名为地理学,并将上一版本的25个二级代码压缩到12个,二级代码下设34个三级代码。在此阶段,地理学飞速发展,基金申请数量猛增,相关研究进入日新月异的阶段。第四阶段(2018年),调整过程采用了“分家”策略,将2008版地理学申请代码中与环境相关的4个二级代码单独拿出,并与环境生物学、第四纪环境、环境水科学、环境大气科学等研究方向组建成一个新的学科——环境地球科学(D07)。第五阶段(2019年),对2018版地理学申请代码再一次调整,形成2019版申请代码。第六阶段(2021年),构建“三维四象”的学科体系,着力提升地理科学的综合融通[4]。“三维”即自然地理学、人文地理学和信息地理学[5~7],“四象”即将代码的属性与特色分为4类,包括基础框架、前沿发展、强化需求和内力提升。该体系有助于保持地理科学的学科传统,也有利于打破分支学科之间交叉与互补的壁垒,有望促进地理科学学科体系的综合融通[8]

1.2 以关键词为抓手的地理科学布局战略引导

关键词是科学基金项目评审工作的重要依据。关键词体现了学科内涵及外延,是学科核心研究内容的高度升华,同时与学科的发展前沿紧密相连。为了进一步优化完善智能辅助指派评审体系,在项目评审过程中实现精准匹配,要求申请人从国家自然科学基金委系统关键词数据库中来选择。虽然这有利于规范学科关键词的使用,但是也在一定程度上给基金资助工作带来了难度。关键词数据库既要体现学科的基础研究范围边界和重点研究领域,也要能引领发展前沿和热点方向,能够从研究区域、研究方法、研究问题、研究数据等不同维度进行选择,以便申请人可以从自己研究内容出发精准提炼出研究重点与特色,为实现科学基金评审工作的科学化、信息化和智能化奠定良好基础。现有基金委申请系统的关键词数据库是依照各分支学科内涵,在梳理领域内基本概念、方法理论、技术手段等基础上,由相关科学家建成和完善。以关键词设置为抓手,引导申请人选择恰当的研究领域,是优化地理科学布局,实现学科均衡发展的重要途经。

2 自然基金视角下中国地理科学研究前沿热点

面上项目和青年科学基金(以下简称青年基金)是基金委学科资助类型中最重要的2类项目,在研究内容上具有代表性。2021年,基金委地理科学学科共接受面上项目申请2 243项,青年基金申请2 236项,总计4 479项,约占全年学科领域申请总数的八成[9]。两类申请书中填选的关键词,可代表中国地理科学领域科技工作者最为关注的前沿问题。通过分析2021年度地理科学4 479项面上项目和青年基金申请书中的关键词,可以透析当前中国地理科学及其下辖自然地理学、人文地理学和信息地理学三大分支领域的研究热点。

2.1 自然地理学研究热点

在自然地理学下辖的7个代码领域中(表1),包括地貌学(D0101)、水文学和气候学(D0102)、生物地理与土壤地理(D0103)、景观地理和综合自然地理(D0105)和冰冻圈科学(D0106)5个基础框架性学科,同时包括1个前沿发展学科,即地理环境变化与文明演化(D0107),1个强化需求学科,即环境地理和灾害地理(D0104)。

表1   2021年自然地理学申请书关键词热点

Table 1  Hot spot of keywords in applications under Physical Geography in 2021

申请代码面上项目青年基金
  注:圆形大小表示关键词出现的频次高低,连线粗细表示关键词共现关系的强弱。
D0101
地貌学
D0102
水文学和气候学
D0103
生物地理与土壤地理
D0104
环境地理和灾害地理
D0105
景观地理和综合自然地理
D0106
冰冻圈科学
D0107
地理环境变化与文明演化

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在“D0101地貌学”领域,青年基金以风沙地貌、风沙动力过程研究为主。青年学者利用精细模型和算法模拟的技术优势,偏向于地貌学与物理学、大气科学的交叉,表明他们更具有创新的活力,为地貌学学科发展提供强有力的支撑。面上项目集中于地貌的传统研究领域,如地貌演化、河流地貌学、构造地貌等。总体而言,地貌学研究以大时空尺度研究为特色,聚焦地球及其他星球表面的形态特征、成因、分布及其发育规律等主题,开展地理学、地质学、风沙物理学等学科的交叉研究。在研究地域上,乌兰布和沙漠、青藏高原、长江三角洲是重点研究区域。

“D0102水文学和气候学”代码包括水文学和气候学2个分支学科,主要以分布式水文模型等模拟为手段,关注在下垫面变化、城市化、干旱、人类活动等影响下,蒸散发、土壤水、径流、植被等关键要素以及流域水循环等过程的变化机制及其驱动因素。其中,青年学者更多的关注气候变化,这与其学术成长过程中的全球热点问题契合。而面上项目更多关注青藏高原等特色区域研究,说明青藏高原仍然是中国研究水文学与气候学的重要区域,与其作为“亚洲水塔、地球第三极”的重要学术地位一致。

“D0103生物地理与土壤地理”领域主要探讨生物与土壤的时空分异特征及形成机制。广大学者将数字制图等现代手段纳入土壤地理学研究。其中,土壤有机碳是青年基金的研究热点,这与碳中和等国家重大战略需求相呼应;面上项目多集中于植物功能性状等领域。

“D0104环境地理和灾害地理”包括环境地理和灾害地理两个相对独立的分支学科,探究灾害背后的致灾机理,开展灾害风险分析等研究,为灾害预警、防治对策制定等提供支撑。其中,气候变化是青年基金的研究热点,聚焦于滑坡和泥石流等具体灾害“点”的研究,表明气候变化仍然是中国自然灾害研究的重要议题。面上项目没有明显的研究热点,其中风险分析、评估和管理方面研究相对较多,侧重于实践应用。

“D0105景观地理和综合自然地理”领域中,景观地理可视为综合自然地理的下辖分支,更为强调人地相互作用中景观组分的变化与响应;综合自然地理则更强调以部门自然地理学为基础,从整体观视角,认识和阐述自然地理环境组成要素间相互和整体联系规律。生态系统服务、景观格局是面上项目和青年基金共同的研究热点。在气候变化大背景下,使用模型模拟并开展预测,是本分支学科主要的技术手段。

在“D0106冰冻圈科学”研究中,冰冻圈科学是在气候变化科学与人类经济社会可持续发展需求的带动下蓬勃发展起来的,以研究冰冻圈和其他圈层(包括人类经济社会系统)相互作用中冰冻圈扮演的角色和作用为核心,青藏高原是冰冻圈科学的主要研究区[3]。多年冻土是冰冻圈科学的主要研究领域,青年基金侧重于解决实际工程问题。面上项目侧重于气候变化的模型模拟。如何在气候变暖背景下发掘冰冻圈的致利效应,如何开展自然科学和社会科学综合交叉,正在成为该学科的重点发展方向之一。

“D0107地理环境变化与文明演化”领域主要通过促进科技考古尤其是以科技为导向的环境考古与文明演化相关基金项目的申请和相关科学问题的解决,发展自然学科与人文学科间交叉研究。其中,全新世时期的气候变化、环境考古是地理环境变化领域的热点问题。青年学者较多采用定量重建的方法开展研究,显示出较好的数理基础和对现代技术手段的使用能力。

2.2 人文地理学研究热点

在人文地理学下辖的5个代码领域中(表2),包括经济地理(D0108)、城市地理和乡村地理(D0109)和人文地理(D0110)3个基础框架性学科,同时包括1个前沿发展学科,即土地科学和自然资源管理(D0111),1个强化需求学科,即区域可持续发展(D0112)。

表2   2021年人文地理学申请书关键词热点

Table 2  Hot spot of keywords in applications under Human Geography in 2021

申请代码面上项目青年基金
  注:圆形大小表示关键词出现的频次高低,连线粗细表示关键词共现关系的强弱。
D0108
经济地理
D0109
城市地理和乡村地理
D0110
人文地理
D0111
土地科学和自然资源管理
D0112
区域可持续发展

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“D0108经济地理”研究较为注重空间分析模型应用,尤其是在传统空间深刻变化,跨国跨地区要素流动日益加深,多层次网络联系高度复杂化背景下,空间分析模型的工具价值更为凸显。在内容上,当前研究热点主要包括对典型地区不同尺度经济活动的空间组织、网络格局、区域差异的形成机理进行探索,考察地理要素对经济系统运行的影响机制,且与“一带一路”倡议、粤港澳大湾区、长三角一体化等国家重大经济战略密切关联。青年基金与面上项目关注热点不同,前者聚焦“一带一路”、长三角地区与复杂网络等,后者侧重创新网络、空间组织、可持续发展等理论揭示与构建。

在“D0109城市地理和乡村地理”领域,其研究热点紧跟乡村振兴、城乡融合发展与城市群等国家重大战略。热点研究内容主要有:揭示乡村地域系统内在运行机理,阐明乡村聚落空间演变规律,探寻乡村转型发展路径,考察城市空间结构与城市网络的形成机理,探究进入城镇化后半程城市收缩与更新、城市建成环境与宜居性等议题;同时,在该代码领域下,城乡关系与城乡融合发展也是一个重要研究热点。青年基金聚焦于乡村地域系统、乡村转型、城市空间等主题,而面上项目更多采用空间分析模型与质性分析等多样化研究方法。

在“D0110人文地理”领域,旅游地理与文化地理是其主要组分,热点主要关注旅游地空间,旅游者行为与感知,乡村旅游与旅游社会文化影响。具体考察旅游地空间结构演化,不同类型旅游空间的生产机理,剖析旅游者行为与体验感知以促进旅游业高质量发展,研究旅游对文化、社会经济关系与居民生产生活的影响。青年基金对旅游行为、旅游体验、旅游流等不同方面内容开展研究,更倾向于行为感知,注重定量调查方法运用,而面上项目侧重空间结构与生产、演化过程等机理探讨,偏重理论性探索。

在“D0111土地科学和自然资源管理”领域,其热点研究主要关注土地资源配置、土地利用转型及其生态效应、生态系统服务、国土空间规划与耕地保护等主题,旨在揭示人地关系的内在运行机理与互馈机制,分析其时空演化格局,提出国家战略导向下人地系统优化调控措施。青年基金主要关注生态系统服务、土地利用功能的格局演变与时空分异等,相比面上项目其更偏向于格局-过程-机制的地理学研究范式,而面上项目更关注资源配置效率、土地整治与土地政策等交叉融合主题。

在“D0112区域可持续发展”领域,其热点内容具有广泛交叉融合性,但目的是为实现可持续发展,主要关注生态系统服务、人地关系、气候变化与社会生态系统等与可持续发展等密切相关的方面。具体研究生态系统服务与人类福祉之间关系,考察可持续发展能力变化的时空格局,揭示土地利用与气候变化等对可持续发展的作用路径,探寻可持续发展要求下的资源环境效应与治理策略。青年基金与面上项目都重视模型模拟与情景分析方法的应用,而青年基金相对更聚焦于生态系统服务研究。

2.3 信息地理学研究热点

信息地理学的学科体系包括5个分支学科代码(表3),以遥感科学(D0113)、地理信息学(D0114)、和测量与地图学(D0115)3个基础框架性学科为主,同时包含了地理大数据与空间智能(D0116)和地理观测与模拟技术(D0117)2个内力提升属性的新代码。

表3   2021年信息地理学申请书关键词热点

Table 3  Hot spot of keywords in applications under Information Geography in 2021

申请代码面上项目青年基金
  注:圆形大小表示关键词出现的频次高低,连线粗细表示关键词共现关系的强弱。
D0113
遥感科学
D0114
地理信息学
D0115
测量与地图学
D0116
地理大数据与空间智能
D0117
地理观测与模拟技术

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“D013遥感科学”的研究热点聚集于高光谱遥感、多光谱遥感和高分辨率遥感三大前沿领域,深度学习已经成为遥感图像处理、特征提取技术的主流方法,青年基金与面上项目所关注研究热点的差异性不大。

“D0114地理信息学”是探究空间异质性、开展时空模拟预测的前沿领域,机器学习、元胞自动机为优化该领域的技术方法提供了新的可能。地理信息学研究热点表现出明显的需求驱动,主要关注元胞自动机地理模拟与资源优化配置、虚拟地理环境、数字高程模型与地理时空预测等,面上项目仍在聚焦地理元胞自动机模拟这一传统主题,而青年基金对此有所“降温”,转向揭示背后的地理空间异质性研究。

“D0115测量与地图学”的热点研究领域为激光雷达、倾斜摄影测量和三维重建,影像匹配、点云分类、深度学习是该领域的重要研究方法。

“D0116地理大数据与空间智能”作为新增代码,申请数量不多,热点较为单一,现有研究热点集中于深度学习方法,致力于在社会感知、时空数据挖掘和多源信息融合等领域寻求新的突破[7]

“D0117地理观测与模拟技术”与其他领域不同,本领域研究热点较为分散,主要与申请数量较少有关,有限的申请样本分析发现研究热点多集中于过程模型等软件工具的优化,侧重地理观测及生态环境数据、信息获取等,但对观测仪器的研发、测试及应用研究关注不够,与设置本申请代码的初衷和理念有较大偏差。

3 自然基金视角下中国地理科学布局战略引导

设置关键词库是国家自然科学基金引导研究热点固守学科根基、推动学科发展不断前沿化的重要举措。分析系统指定关键词库中关键词使用率,可明晰当前学科主要研究内容与科学人员研究热点与需求间的差别,有利于关键词库更新,以进一步引导地理科学研究保持科技前沿、学科内部均衡布局、紧跟国家重大战略。2021年,地理科学领域中关键词库中共有关键词9 018个,其中被各类项目选中使用的有5 318个,占总数的58.97%,未被选中的有3 700个,占总数的41.03%,即系统中有41.03%的关键词未被项目选择应用,这应引起重视。2021年申请项目共有23 564个关键词,其中11 925个是从系统指定关键词库中选择,占总数的50.61%,其余11 693个关键词由申请人自定义。申请项目使用的频数前20个指定关键词,主要有“深度学习”“气候变化”“生态系统服务”“高光谱遥感”“青藏高原” 和“可持续发展”等(图1),一定程度上体现了当前地理科学研究内容与方法的热点前沿。申请项目自定义关键词频数前20主要有“黄土高原”“影响机制”“影响机理”“可持续生计”“语义分割”“生态环境”等,这其中有些为泛化概念,如“影响机制”“形成机制”等未被纳入关键词库而被使用,其他则需要进一步分析原因。下面分析各分支自代码指定关键词与自定义关键词的热点词,以及未被使用关键词状况,以期为各分支学科前沿研究的战略引导提供依据。

图1

图1   2021年国家自然科学基金地理科学申请项目使用指定关键与自定义关键词前20位

Fig. 1   Top 20 system-defined and user-defined keywords in project applications of Geographical Science in 2021


3.1 自然地理学

自然地理学(D0101~D0107)代码下,申请项目采用指定关键词与自定义关键词的比率在54%左右,其中“D0104环境地理和灾害地理”采用指定关键词比率最低为47.95%,“D0102水文学和气候学”采用指定关键词比率最高为56.79%。

“D0101地貌学”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“地貌演化”“风沙地貌”“风沙动力过程”“过程观测”“河流阶地”“模型模拟 “数值模拟”“风洞试验”“风沙流”和“青藏高原”等,这说明风沙地貌是当下地貌学研究的热点领域,使用过程观测、模型模拟和数值模拟等方法,开展风洞试验等,探究地貌演化过程。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“物源”“柴达木盆地”和“沉积盆地”等,说明在青藏高原大范围中,有部分申请人聚焦其中的柴达木盆地范围,开展小范围研究,风沙物源探寻也是地貌驱动力识别中的重要领域。该代码下还有203个关键词未被应用,如“地貌环境重建”“地貌与全球变化”“海岸沉积”“活动造山带”等,主要原因可能是一些术语偏向于地质学领域,或一些关键词涉及2个领域,较少申请人开展此类的交叉研究。

“D0102水文学和气候学”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“气候变化”“蒸散发”“水文过程”“模型模拟”“青藏高原”“水文模型”“土壤水分”,均超过15次,其中“气候变化”使用47次,2021年该代码下面上项目和青年基金共申请318项,这说明14.8%的项目将气候变化作为研究的主要内容。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“黄土高原”“水汽输送”“变化环境”“暴雨洪水”和“水文情势”等,说明青藏高原和黄土高原均为中国水文学和气候学研究的主要研究区。该代码下还有330个关键词未被应用,如“面源污染”“坡面水文”“CO2浓度升高”“孢粉气候”“冰冻圈水资源”等,主要原因可能是一些术语偏向于环境地球科学、文明演化或冰冻圈科学,在地理科学学科代码调整后,如“冰冻圈科学”领域已单列,相关申请人已经选择更为合适的代码领域申请。

“D0103生物地理与土壤地理”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“数字土壤制图”“土壤有机碳”“植物功能性状”“气候变化”“遥感监测”“全球变化”“生物多样性”和“适应策略”,均超过10次,其中“数字土壤制图”使用22次,即2021年该代码下面上项目和青年基金约10%的项目将聚焦于数字土壤制图。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“土壤计量学”“环境因子”和“黄河三角洲”,均超过4次,无论是从指定关键词的使用还是从自定义关键词的选取均可以看出,从定性走向定量,将现代科技手段纳入传统土壤研究,促生传统学科中的新学科增长点,是土壤地理研究的热点前沿方向。该代码下还有247个关键词未被应用,如“比叶面积”“隔离分化”“生境”“生态机会”等,主要原因可能是一些术语过于泛化或细化。

“D0104环境地理和灾害地理”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“气候变化”“风险分析”“风险评估”和“滑坡”,均超过10次,可见,滑坡是中国研究者最为关注的灾害类型。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“地理探测器”,出现3次,另外有“沉积物”“地面沉降”“地震灾害”等自定义关键词出现2次。总体而言,自定义关键词重复频率不高,且比较分散。该代码下还有144个关键词未被应用,如“癌症”“暴露模型”“暴露性”“冰冻”“冰雪灾害”等,主要原因可能是一些术语过于泛化或细化。该代码是自然地理学中采用指定关键词比率最低的代码,其原因可能是环境地理过程复杂,灾害复杂多样,导致自定义关键词分散,选择系统指定关键词的就比较少。

“D0105景观地理和综合自然地理”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“生态系统服务”“景观格局”“气候变化”“模型模拟”“驱动机制”和“遥感监测”,均超过15次,其中生态系统服务使用41次,2021年该代码下面上项目和青年基金共申请267项,这说明15.4%的项目将生态系统服务作为研究的最主要内容,这与“D0112可持续发展”代码下研究热点一致,使用遥感监测的手段开展气候变化下景观格局的模型模拟,并探究背后驱动机制,是景观地理学和综合自然地理学最普遍的研究思路。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“黄土高原”,出现9次,另外“鄱阳湖”和“湿地过程”各出现5次,除西部传统热点研究区黄土高原外,中部鄱阳湖地区及河湖沿岸湿地环境也成为热点区域。该代码下还有59个关键词未被应用,如“斑块-廊道-基质”“城市景观”“黄土景观”“草地景观”“海洋景观”等,这并非没有研究城市、黄土、草地等申请项目,而是申请人一般不将研究对象本身作为关键词选择;“斑块-廊道-基质”是构成和解释景观空间结构的基本模式,但在基金申请中,申请人一般将此作为基本概念而不列为关键词。

“D0106冰冻圈科学”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“青藏高原”(49次)、“多年冻土”(33次)、“冻土工程”(25次),其中以青藏高原为研究区的项目达到2021年该代码下面上项目和青年基金申请总数的21.8%,冻土力学、冻胀等冻土相关内容是该领域的热点。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“本构模型”,出现6次,另外有“冰川运动速度”“冰结缘”“冻土路基”等7个关键词出现3次。其中,本构模型是力学领域用以描述材料的应力-应变-强度-时间关系等力学特性的数学表达,是冻土工程背后的核心科学概念模型,一直受到冰冻圈科学领域的关注。该代码下还有190个关键词未被应用,如“安全保障技术”“包裹全体”“冰川地质学”等,同时需要注意的是,“冰冻圈分类”“冰冻圈服务功能区划”等领域,在学界内已经基本形成了明晰的边界,因此没有基金申请人选择此类关键词。

“D0107地理环境变化与文明演化”代码作为2020年学科代码优化调整后的新增代码,领域内指定关键词使用频次较高的依次是“气候变化”(16次)、“全新世”(13次)、“湖泊沉积”(9次)和“环境考古”(8次),其中以气候变化为背景或主题的项目达2021年该代码下面上项目和青年基金申请总数的15.2%,说明在该代码中来自地理环境演化的申请书占比较高。申请人自定义的关键词选择较为分散,全部仅出现1次。该代码下还有180个关键词未被应用,如“C14年代学”“磁山文化”“大汶口文化”“大地湾文化”等,主要集中在考古领域,表明与科技考古的交叉有待进一步加强。

3.2 人文地理学

人文地理学(D0108~D0112)代码下,申请项目采用指定关键词与自定义关键词的比率在50%左右,其中“D0111土地科学和自然资源管理”采用指定关键词比率最小为47.22%,“D0112区域可持续发展”采用指定关键词比率最高为51.31%。

“D0108经济地理”代码下指定关键词使用频次较高的依次是“空间分析模型”“创新网络”“复杂网络”“可持续发展”“区域差异”“一带一路”“计量经济模型”“城市群”“人地关系”“长三角地区”“高质量发展”“全球生产网络”等,这说明流空间与复杂网络视域下典型区域的经济增长、空间组织与技术创新等前沿热点内容得到申请人呼应,对学科前沿发展起到有效战略引导作用。申请人自定义的关键词出现频次较高的是“高速铁路”“产业结构”“影响机制”“经济韧性”“演化经济地理学”“驱动机理”等,说明申请人还在关注一些新经济现象与理论,比如高速铁路、韧性经济与演化经济地理,其处于孕育或即将成熟阶段,应在探讨后给予明确战略引导。该代码下还有239个关键词未被应用,如“弹性专业化”“生态工业园”“点轴结构”“都市农业”“发达地区”“创意阶层”“产业数字化”等,主要原因可能是一些术语已过时,经济地理的重要研究方面已经转向揭示新经济现象背后的机制机理[10],这些术语阐述的经济现象不再重要,或是一些经济理论已成熟,不再是经济地理研究的热点前沿。

“D0109城市地理和乡村地理”代码下,指定关键词使用频次较高的是“乡村振兴”“城市空间”“空间分析模型”“乡村地域系统”“城市群”“城市网络”“城乡融合”“空间结构”等,说明在乡村振兴背景与城市群背景下,乡村地域系统内在运行机制与转型发展路径,城市网络结构等前沿热点内容已得到申请人的广泛认可。申请人自定义关键词出现频次较高的是“乡村聚落”“城市空间结构”“城市收缩”“城乡地域体系”“动力机制”“可持续生计”“影响机制”等,这一定程度是因为有些自定义关键词与指定关键词表达稍有差别,但内涵一致,如乡村重构与空间重构、空间结构与城市空间结构,但另一方面说明申请人还在关注其他前沿热点,如城市收缩、城乡韧性、乡村聚落与传统村落演化等。该代码下还有约183个关键词在未被选择,主要有“城乡差别”“城乡人口流动”“新农村”“新移民”“保障房”“城市管制”等,其主要原因是城市地理和乡村地理是与管理学、经济学、城乡规划等高度融合交叉学科[11],该些关键词未被使用一是因为其地理学含义不足,二是该些术语体现的乡村发展与城市治理策略已落后于实际需求。

“D0110人文地理”代码下系统指定关键词使用频次较高的是“旅游地”“乡村旅游”“旅游行为”“地方性”“空间生产”“旅游可持续性”等,说明战略引导的旅游地空间生产、旅游者行为以及旅游社会经济影响等研究热点得到申请人的响应[12]。申请人自定义频次较高的关键词是“传统村落”“国家公园”“亲环境行为”“社会恢复力”“空间实践”“旅游目的地”等,说明申请人还在关注当下比较热门的传统村落与国家公园旅游问题,关注重点在旅游者行为与旅游社区恢复力方面,由于这些专业术语较新或理论处于发展阶段,未及时纳入关键词库。该代码未使用的关键词约有107个,主要有“安全感”“本土性”“霸权”“东方主义”“多元文化主义”“发展主义”“犯罪行为”、“非政府组织”,多是非旅游地理领域的关键词,说明该代码下旅游地理是人文地理的主体,但应关注其对其他人文地理主题研究,如政治地理、文化地理与犯罪地理的“挤出”现象。

“D0111土地科学与自然资源管理”代码下,指定关键词使用频率较高的是“土地利用”“生态系统服务”“乡村振兴”“粮食安全”“土地利用转型”“土地系统”“耕地保护”“国土空间”“土地整治”“资源配置”等,这些关键词很大程度上代表该学科的基础性问题,需长期持续研究,可见其对前沿热点研究内容进行了有效的战略引导,得到申请人的充分认可。申请人自定义关键词使用频率较高的是“耕地非粮化”“耕地质量”“耕地撂荒”“耕地利用转型”“黑土区”“空间冲突”“国土空间优化”“三生空间”等,可看出自定义关键词代表近年来国土资源管理的热点话题,比如粮食安全带来的耕地精细化保护问题,国土空间冲突与优化治理问题等,这些自定义关键词一定程度上是指定关键词的具体化,代表国土资源管理新现象背后的理论问题。此外该代码约有135个关键词未被选择,主要有“城市矿产”“地气耦合”“储备体系”“畜禽养殖”“非金属矿产”“废物资源”等,可见大都是自然资源管理关键词,表明该分支学科关键词的研究内容引导布局与实际申请项目布局不一致,同样说明该代码下土地科学是主体,应关注且谨防土地科学研究对其他自然资源管理研究的“挤出”效应。

“D0112区域可持续发展”代码下,指定关键词使用频率较高的是“可持续发展”“生态系统服务”“时空格局”“空间优化”“人地关系”“气候变化”“耦合机制”“生态补偿”等,主要是与区域可持续发展密切相关的资源环境议题,系统关键词旨在引导研究从地理科学角度,为实现可持续发展目标提供独特的科学理论、技术方法与应用实践支撑。自定义关键词使用频率较高的是“可持续生计”“生态系统服务流”“供需匹配”“投入产出分析”“国家公园”“碳减排”“生态系统服务权衡”等,自定义关键词更关注生态系统服务具体问题与个体生计问题,如供需匹配与权衡协同等,同时关注一些相对较新事物与理论,如韧性、国家公园与尺度效应等。该代码下有78个关键词未被选择,如“非使用价值”“防风固沙”“规划理论”“规划评估”“存在价值”“不可再生资源”“村落治理”“干扰调节”“更新世晚期”等,可能是由于可持续发展研究主题较多,涉及面广,此外一些关键词随着学术发展不再具有普适含义,使用面变窄,因此导致有些关键词未被使用。

3.3 信息地理学

信息地理学(D0113~D0117)代码下,申请项目采用指定关键词与自定义关键词的比率在50%左右,其中“D0115测量与地图学”采用指定关键词比率最小,为40.37%;“D0113遥感科学”采用指定关键词比率最高,为52.25%。

“D0113遥感科学”代码下,指定关键词使用频率较高的是“深度学习”“高光谱遥感”“高分辨率遥感”“多光谱遥感”“热红外遥感”“无人机遥感”“雷达遥感”等,除了排名第一的深度学习为遥感领域的热点研究方法,其余排名较前的关键词涵盖了近年来该学科具有代表性的遥感观测技术手段和数据来源。使用频率最高的自定义关键词为“多源遥感数据”“反演”“高分辨率遥感影像”“语义分割”“城市遥感”“冬小麦”“极化SAR”“日光诱导叶绿素荧光”等,与指定关键词不同的是,申请人自定义的关键词更为多元化,关注点在遥感数据的前沿处理方法,以及特定的研究区域和研究对象等。该代码下有246个关键词未被选择,如“仿生认知”“非线性分类”“演化优化”“MTF检测”“PM10”等过于泛化或细化的术语。

“D0114地理信息学”代码下,指定关键词使用频率较高的是“机器学习”“元胞自动机模型”“虚拟地理环境”“空间异质性”“时空预测”“深度学习”,基本囊括了该领域的主流研究领域,说明系统设置的关键词与申请人的关注重点保持一致。使用频率最高的自定义关键词为“土地利用建模”“知识发现”“空间认知”“空间统计”“三维地理信息系统”“时空大数据”,主要为近年来针对该学科主流研究领域,产生的新概念或新技术,有必要引起足够重视。该代码下有196个关键词未被选择,如“按需可视化”“比例尺”“地址地理编码”“对象关系数据库”等,主要原因是这些关键词属于地理信息领域的基本概念,难以体现申请人的项目特色,因此未被使用。

“D0115测量与地图学”代码下,指定关键词使用频率较高的是“三维重建”“点云三维信息提取”“深度学习”“倾斜摄影测量”“点云分类”,而使用频率最高的自定义关键词为“变形监测”“三维点云”“语义分割”“点云”“点云数据”等,可以看出自定义词语与指定关键词中存在较多“点云”相关的类似词语,可以考虑在系统中增加自定义词语的检测功能,提醒基金申请人规范使用类似的指定关键词。该代码下有61个关键词未被选择,如“地图导航”“地图符合”“地图感知”“地图更新”“地图模型”“地图匹配”等一系列地图学领域的基础专业术语。

“D0116地理大数据与空间智能”代码下,指定关键词使用频率较高的是“深度学习”“社会感知”“机器学习”“时空数据挖掘”“大数据”等,这类术语都属于该领域的核心关键词,具有很强的代表性,反映出D0116这一新增代码基本达到了预期的设置目标,为鼓励大数据、人工智能与地理问题相结合的理论、方法与技术起到积极作用。使用频率最高的自定义关键词为“数据挖掘”“多模态”“语义分割”“本体”“点云数据”“分布式存储”等,体现了时空大数据分析方法与应用领域的多元化特征。该代码下有140个关键词未被选择,如“地理神经网络”“动态过程感知”“策略学习”“情景推理”等,由于该代码为2021年新增,申请数量较少导致关键词的使用率较低。

“D0117地理观测与模拟技术”代码下,指定关键词使用频率较高的是“生态系统模型”“元胞自动机”“模型优化”“青藏高原”“空间优化”“气候变化”“土地利用变化”等,主要是地理观测技术与模拟手段进行生态环境建模与模拟优化,反映出该领域的研究热点在申请书中得到响应。使用频率最高的自定义关键词为“高精度曲面建模”“环境因子”“3D打印”等。该代码下有677个关键词未被选择,如“传感器”“13C核磁共振波谱仪”“三维全息成像仪”“GNSS雪深测量”等地理观测仪器相关术语,说明该代码下的申请项目对仪器设备的研制与开发的关注不够,这与新增代码的申请数量较少也有一定关系。

3.4 地理科学分支学科间交叉融通

地理科学是地球科学中最具交叉属性特征的分支学科之一,在2020年基金委申请代码更新优化时,地理科学形成了以自然地理学[5]、人文地理学[6]和信息地理学[7]三大分支学科为框架的代码体系,其综合考虑了学科的相对独立性和学科间的交融性,特别强调典型交叉性分支学科对地理科学融合发展的引导作用。通过关键词分析明确三大分支学科交叉融合的重点与边界,透晰当前热点交叉领域,有利于完善交叉学科关键词更新设置,加强交叉学科融合发展的战略引导。

总体上看,信息地理学与人文地理学研究热点的交叉融合度较小(图2),主要交叉关键词是“空间分析模型”“地理信息系统”“遥感”“机器学习”等,主要运用地理信息技术揭示人文地理要素的空间形成机制与运行机理,但这种地理信息技术的在人文地理领域应用还不够,一定程度上印证了当前人文地理学研究社会化趋势,应加强信息地理学与人文地理学交叉研究,人文地理学者要充分运用现代地理信息技术手段从时空视角考察人文要素格局与机制。

图2

图2   自然地理、人文地理、信息地理分支学科间关键词共现网络图谱

圆形大小表示关键词出现的频次高低,连线粗细表示关键词共现关系的强弱

Fig. 2   Keywords co-appearance network graphs among Physical Geography, Human Geography and Information Geography


自然地理学与信息地理学关键词有一定交叉,交叉程度大于人文地理学与信息地理的交叉,体现了自然地理学者较好的地理信息技术能力,此外,其交叉内容与水平在各类项目之间有差异。青年基金交叉程度最高,热点交叉关键词是“多源遥感”“数值模拟”“水文分析”“气候变化”“土壤有机碳”“黄土高原”“多年冻土”等,表明青年学者由于其教育背景与所处发展阶段,更善于运用地理信息技术。面上项目中,热点交叉关键词是“尺度效应”“不确定性”“植被恢复”“数字土壤制图”等,更多体现技术导向的理论探索。

自然地理学与人文地理学热点关键词交叉融合度最高,两者之间交叉选择频繁,即人文地理学很多关键词是自然地理学关键词,边界难以划清,这充分体现了地理科学交叉融合特性与相关交叉代码设定的必要性。面上项目两者交叉度最高,热点交叉关键词是“生态系统服务”“土地利用”“土地利用变化”“可持续发展”“情景分析”等,这是因为上述热点交叉关键词本身是联系自然生态与社会经济的重要中介,自身体现了交叉融合性,如“土地利用”“生态系统服务”。

4 结语

追踪地理科学领域前沿,优化学科布局并进行战略引导是基金委地理科学学科工作的重要任务[13]。关键词设置体现了科学研究的基本布局,是引导学科未来发展方向、固守学科阵地,把握热点前沿的重要抓手。本研究分析了大数据视角下2021年申请人对于系统指定关键词的选取和自定义填写情况,分析发现:“深度学习”“气候变化”“生态系统服务”“高光谱遥感”“青藏高原”“可持续发展”等是当前地理科学研究内容与方法的热点关键词,具体到三大分支学科下的各代码都有较为明显的研究热点;系统指定关键词库中有58.97%的被选择应用,41.03%未被选择应用,表明申请者的前沿热点认知与系统设定的科学研究导向有一定差距,这需要深入剖析其原因,从学科本源与战略发展方向、国际前沿热点与国家重大战略需求等方面调整关键词库,不断引领地理科学研究的高质量发展;地理科学作为交叉属性特征明显的学科,其热点前沿内容亦表现出显著交叉融合性,自然地理学与人文地理学研究热点交叉融合度最高,其次是自然地理学与信息地理学,而信息地理学与人文地理学研究热点的交叉融合度最小,在科研范式深刻变革背景下,应加强地理科学交叉领域的前沿热点研究。地理科学分支学科关键词数据库将依靠专家知识和申请书的前沿热点进行动态调整,推动地理科学研究不断向前发展。当然,关键词选取仅反映当年申请书集中研究领域和热点。在未来,地理科学学科将进一步通过关键词的动态调整引导申请人固守学科本源,聚焦领域前沿,实现学科的高质量均衡发展。

参考文献

国家自然科学基金委员会. 2021年度国家自然科学基金项目指南[M]. 北京: 中国科学出版社, 2021.

[本文引用: 1]

National Natural Science Foundation of China (NSFC). Guide to 2021 programs of National Natural Science Foundation of China. Beijing: China Science Press, 2021.

[本文引用: 1]

陈发虎, 李新, 吴绍洪, 等.

中国地理科学学科体系浅析

[J]. 地理学报, 2021, 76(9): 2069-2073.

DOI:10.11821/dlxb202109001     

Chen Fahu, Li Xin, Wu Shaohong et al.

Disciplinary structure of geographic science in China

Acta Geographica Sinica, 2021, 76(9): 2069-2073.

DOI:10.11821/dlxb202109001     

陈发虎, 傅伯杰, 夏军, 等.

近70 年来中国自然地理与生存环境基础研究的重要进展与展望

[J]. 中国科学: 地球科学, 2019, 49(11): 1659-1696.

[本文引用: 2]

Chen Fahu, Fu Bojie, Xia Jun, et al.

Major advances in studies of the physical geography and living environment of China during the past 70 years and future prospects

Scientia Sinica: Terrae, 2019, 49(11): 1659-1696.

[本文引用: 2]

熊巨华, 王佳, 史云飞, 等. 国家自然科学基金地理科学申请代码的调整优化. 地理学报, 2020, 75(11): 2283-2297

[本文引用: 1]

Xiong Juhua, Wang Jia, Shi Yunfei et al. Adjustment and optimization of geographical sciences application code of NSFC. Acta Geographica Sinica, 2020, 75(11): 2283-2297.

[本文引用: 1]

陈发虎, 吴绍洪, 刘鸿雁, 等.

自然地理学学科体系与发展战略要点

[J]. 地理学报, 2021, 76(9): 2074-2082.

DOI:10.11821/dlxb202109002      [本文引用: 2]

Chen Fahu, Wu Shaohong, Liu Hongyan et al.

Disciplinary structure and development strategy of physical geography in China

Acta Geographica Sinica, 2021, 76(9): 2074-2082.

DOI:10.11821/dlxb202109002      [本文引用: 2]

樊杰, 赵鹏军, 周尚意, 等.

人文地理学学科体系与发展战略要点

[J]. 地理学报, 2021, 76(9): 2083-2093.

DOI:10.11821/dlxb202109003      [本文引用: 1]

Fan Jie, Zhao Pengjun, Zhou Shangyi et al.

Disciplinary structure and development strategy of human geography in China

Acta Geographica Sinica, 2021, 76(9): 2083-2093.

DOI:10.11821/dlxb202109003      [本文引用: 1]

李新, 袁林旺, 裴韬, 等.

信息地理学学科体系与发展战略要点

[J]. 地理学报, 2021, 76(9): 2094-2103.

DOI:10.11821/dlxb202109004      [本文引用: 3]

Li Xin, Yuan Linwang, Pei Tao, et al.

Disciplinary structure and development strategy of information geography in China

Acta Geographica Sinica, 2021, 76(9): 2094-2103.

DOI:10.11821/dlxb202109004      [本文引用: 3]

熊巨华, 王佳, 张晴, 等.

地理科学的学科体系构建与内涵

[J]. 科学通报, 2021, 66(2): 153-161.

[本文引用: 1]

Xiong Juhua, Wang Jia, Zhang Qing et al.

The construction of discipline system of science of geography and its significance

Chinese Science Bulletin, 2021, 66(2): 153-161.

[本文引用: 1]

熊巨华, 高阳, 吴浩, 等.

2021年度地理科学基金项目评审与成果分析

[J]. 地球科学进展, 2021, 36,325(11): 1146-1155.

[本文引用: 1]

Xiong Juhua, Gao Yang, Wu Hao et al.

An analysis of projects managed by Division of Geography, Department of Earth Science, National Natural Science Foundation of China in 2021

Advances in Earth Science, 2021, 36,325(11): 1146-1155.

[本文引用: 1]

贺灿飞, 毛熙彦.

中国环境经济地理的研究主题展望

[J]. 地理科学, 2021, 41(9): 1497-1504.

[本文引用: 1]

He Canfei, Mao Xiyan.

Emerging themes of Environmental Economic Geography in China

Scientia Geographica Sinica, 2021, 41(9): 1497-1504.

[本文引用: 1]

刘彦随, 龙花楼, 李裕瑞.

全球乡城关系新认知与人文地理学研究

[J]. 地理学报, 2021, 76(12): 2869-2884.

DOI:10.11821/dlxb202112001      [本文引用: 1]

Liu Yansui, Long Hualou, Li Yurui.

Human geography research based on the new thinking of global rural-urban relationship

Acta Geographica Sinica, 2021, 76(12): 2869-2884.

DOI:10.11821/dlxb202112001      [本文引用: 1]

葛全胜, 钟林生, 陆林.

中国旅游地理学发展历程与趋势

[J]. 中国生态旅游, 2021, 11(1): 1-10.

[本文引用: 1]

Ge Quansheng, Zhong Linsheng, Lu Lin.

Development and trend of tourism geography in China

Journal of Chinese Ecotourism, 2021, 11(1): 1-10.

[本文引用: 1]

傅伯杰.

地理学: 从知识、科学到决策

[J]. 地理学报, 2017, 72(11): 1923-1932.

DOI:10.11821/dlxb201711001      [本文引用: 1]

Fu Bojie.

Geography: From knowledge, science to decision making support

Acta Geographica Sinica, 2017, 72(11): 1923-1932.

DOI:10.11821/dlxb201711001      [本文引用: 1]

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