基于VOSviewer的山东省生物技术领域国内及国际研究现状分析

打开文本图片集

摘要：通过发文量分析、主要产出机构分析、强势学科分析、研究领域分析对山东省生物技术领域国内和国际上2011～2015年间研究现状进行宏观层面的分析。国内和国际的文献数据分别来源于CSCD数据库和SCI数据库，其中发文量、主要产出机构及强势学科的分析分别使用各年份、机构及学科的文献发表量作为统计指标，而研究领域的分析借助了VOSviewer软件对研究方向进行可视化展示，这种方式能够直观的展示山东省生物技术领域国内外研究领域的划分情况。通过文献发表变化态势、高产机构、强势学科、研究领域这四个方面，对山东省生物技术领域国内和国际文献分别作出分析，并将国内和国际情况做对比分析，对于加深对山东省生物技术领域的整体认识具有重要的意义。

关键词：山东省；生物技术；文献计量学；科学知识图谱；VOSviewer

中图分类号：G322 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2018.02.005

0 引言

生物技术（Biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。当今生物技术已经渗透到农业、医药、信息、工程和工业等诸多领域，将各项科学技术推向更高效、更环保的方向发展。目前我国在生物领域所建设的国家重点实验室占全部国家重点实验室的1/3以上，由此促使我国生物技术在诸如功能基因的发展和应用、生物芯片等部分领域与发达国家基本同步[1]。当今生物技术快速发展，对于其研究现状学者们分别从各自的角度进行了研究，主要从文献和专利两方面展开，文献角度研究较少，而专利角度的研究较多，其涉及的空间范围也大小不一，有的学者是通过德温特专利数据库对世界范围生物技术领域做出分析[2]，有的学者是利用中国专利数据库对我国范围内专利进行分析[3]，还有的学者分析美国范围内的专利技术战略[4]，从而对我国专利布局提出建议。为了揭示山东省生物技术领域的研究现状，本文基于CSCD数据库和SCI数据库中山东省生物技术领域文献发表情况，统计分析了山东省生物技术领域国内和国际2011～2015年间发文量变化、高产机构、研究学科的情况，最后使用VOSviewer软件对国内和国际文献的研究方向进行可视化分析，从宏观层面上划分研究领域。

1 数据与方法

1.1 数据来源：CSCD和SCI

科学文献是科学活动的主要产出形式，科学计量学学者经常使用其产出数量[5]和被引频次[6-9]作为衡量某一国家和地区的科学研究水平的指标。针对我国科研现状的分析方面，學者们在使用数据库方面存在争议，大多数学者使用Web of Science、Scopus等英文数据库进行分析，而有的学者认为使用中文数据库更能代表我国科学研究现状[10]，主要是基于以下两点考虑：一是我国学者更擅长母语写作，发表在中文期刊中的文献数量会更多；二是存在一些具有中国特色的研究问题，这些研究问题因为其特别性而不会发表在英文期刊中。

本文中为了对山东省生物技术领域在国内和国际上的研究现状有一个准确和全面的反映，分别使用中国科学引文数据库（CSCD）和科学引文索引（SCI）数据库作为数据来源。图1是CSCD和SCI文献检索策略。

CSCD数据库由中国科学院文献情报中心于1989年创建，收录我国各领域出版的中英文科技核心期刊和优秀期刊千余种。2007年实现与Web of Science的跨库检索，是该平台上第一个非英文语种的数据库。在做科技评价时，常用该数据库对国内自然科学领域的核心期刊论文进行统计分析。SCI数据库是Web of Science中的一个子库，全球权威的自然科学引文索引库，目前收录了自然科学8300余种国际性、高影响力的学术期刊，数据最早可以回溯到1900年。研究方向是 Web of Science 下的所有产品数据库都使用的一套分类方法，这样我们就可以对CSCD和SCI中关于山东省生物技术领域这个同一主题的文献进行识别、检索、分析和比较。

1.2 方法：文献计量学

首先，对山东省生物技术领域的国内外文献进行计量分析，分析对象包括发文量、机构、研究学科、研究主题、被引次数，从整体上掌握山东省生物技术领域发展总体概况、发展趋势以及优势领域和强势领域。文献计量学是图书馆学情报学领域中的一门重要的分支学科，在图书管理、科研管理与评价、情报研究、科学学研究中发挥了重要的作用。从计量数据来源和性质来看，文献计量学的分析研究对象主要有作者、刊名、出版年等著录项目、引文以及图书馆或情报单位阅览数、借阅数、文献复制数、利用者的人数及其分布等文献使用指标。

其次，绘制科学知识图谱，利用可视化分析对文献数据的研究主题进行更为细致的分析，进一步解读山东省生物技术领域的国内外文献所关注的研究内容。科学知识图谱是以科学知识为计量研究对象的，属于科学计量学的范畴，科学计量学家们将应用数学、图形学、信息可视化技术及计算机科学等学科的理论与方法与传统的科学计量学引文分析方法结合起来，用可视化的图谱形象地展示科学学科的结构与发展。我们使用VOSviewer工具绘制山东省生物技术领域国内外文献的重点领域，再分别分析各领域内的热点研究主题，代表性文献。VOSviewer是由莱顿大学的CWTS研究中心的Van Eck和Waltman在2010年开发的一款文献分析和知识可视化软件，是一款用于构造与可视化文献计量网络的工具，可以对期刊、作者、出版物进行共被引、文献耦合及共作者分析，此外，也可以进行文本挖掘。使用从科学文献主体中抽取的关键词构建共现网络并可视化。

2 结果

2.1 发文量分析

统计山东省生物技术领域在国内核心期刊（CSCD）和国际核心期刊（SCI）上发表的论文量，可以作为评价山东省在生物技术领域的科研产出率和科研水平的重要指标。如图2-1所示，2011～2015年间，山东省共在国内核心期刊中发表生物技术领域论文5411篇，而发表论文的数量逐年降低，呈现线性下降趋势。其中，2011年发表论文1312篇，至2015年下降到881篇，相比2011年下降了32.85%。然而，在国际核心期刊论文的发表量共计13638篇，论文数量逐年攀升，2015年论文发表数量为3721篇，是2011年发文量的1.9倍，年增长量达到18%。

根据图2-1的趋势，国内发文量呈现逐年下降的趋势，为了分析这种现象是山东省在该领域的研究有所减少，还是全国普遍性现状，对全国在国内和国际核心期刊上发表的生物技术领域的论文数量进行统计，同时计算山东省在全国的占比。如图2-2所示，2011～2015年间，国内期刊上生物技术领域发表论文量呈下降趋势，山东占全国的比例总体也在下降。其中，山东省发表的论文量占比从2011年的8.22%上升到2012年的8.49%之后，开始逐渐下降，至2014年占比已下降至7.67%，相比2012年的最高值，下降了9.66%。国际期刊的表现与国内期刊相反，全国发文量呈现上升趋势，而山东省占全国的比例也在不断增加从2011年的7.53%上升至2015年的8.46%，说明山东地区生物技术领域的持续发展，而且在全国生物技术领域中处于较为重要的位置。

2.2 主要产出机构分析

为了识别在山东省国内及国际生物技术领域文献的发文机构主要有哪些，我们统计了各研究机构的发文量，及其占所有论文的比例。表2-1是山东省国内和国际生物技术领域论文发文机构按发文量排序的前10名。

其中国内第10名中包含三个机构，其论文发表量均为48篇。从国内高产机构看，中国科学院海洋研究所是从事海洋科学基础研究与应用基础研究、高新技术研发的综合性海洋科研机构，是国际海洋科学领域具有重要影响的研究所，中国水产科学研究院黄海水产研究所是农业部所属综合性海洋水产机构，在渔业资源调查、捕捞技术、海水增养殖、水产品加工及质量检测等领域先后承担并完成了1000余项国家和省部级的研究课题，中国海洋大学海洋生命学院是我国最早从事海洋生物学教学与科研的单位之一，是海洋大学历史最悠久、特色最突出的学科之一，在国家信息中心发布的全国不同学科排名中，海洋生物学科实力不断提高。从国际高产机构看，其中发表论文较多的机构是山东大学，中科院以及中国海洋大学。山东大学发表论文数量3686篇，约占山东省生物技术领域全部发文量的27%，山东大学生命科学有着悠久的历史和辉煌的成就，1996年3月，在原有单位的基础上组建生命科学学院，并以强劲的势头持续发展，植物学与动物学、生物与生物化学学科排名进入美国基本科学指标ESI前1%，学院科技论文SCI收录在中国生物技术领域排名第六，拥有微生物技术国家重点实验室等众多国家级省部级重点实验室。

2.3 研究学科分析

山东省生物技术领域文献在学科分布方面有着不同的表现，部分学科的发文量高，意味着该学科的学术成果多，研究力量强，学科地位高，相对于其他学科比较强势，我们称这部分為强势学科。表2-2和表2-3分别是山东省生物技术领域国内和国际文献发文量最高的10个学科分布，也就是国内和国际强势学科的前10名。山东省生物技术领域国内强势学科的前三名分别是植物学、神经科学神经学和基因遗传，其论文发表总量均超过600篇。值得注意的是，在生物技术领域国内文献呈现下降趋势的背景下，山东省“生命科学生物医学其他话题”学科发文量仍有明显增长，其主要研究内容包括植物生理与生态学。而山东省生物技术领域国际强势学科的前三名分别是生物化学与分子生物学、生物科技与应用微生物学、海洋与淡水生物学。从论文年发表量的变化情况来看，前10名强势学科的发文量均呈现增长趋势，在生物化学与分子生物学方向，科技论文产出量从2011年的528篇增长到2015年的1058篇，增长了近一倍；在生物科技与应用微生物学方向，科技论文产出量从2011年的335篇增长到2015年的539篇，增长了1.6倍；在海洋与淡水生物学方向，科技论文产出量从2011年的303篇增加到2015年的419篇。

2.4 研究领域分析

为了更加深入的了解山东省生物技术领域的发展现状，我们利用VOSviewer软件进行信息可视化，识别出山东省生物技术领域国内外研究的重点领域。具体步骤是先使用Bibexcel抽取“学科”字段，统计各研究方向的频次，同时生成研究方向共现对，生成pajek格式的网络图，然后将该网络图放入VOSviewer进行可视化分析，同时进行聚类，如图2-3和图2-4所示，将山东省生物技术领域国内及国际文献根据聚类结果划分为四大重点领域：生物遗传、生物农业、生物医学，以及生物工程。虽然国内和国际文献的研究方向从整体上来看都可以分成四个领域，但是每个领域下所包含的研究方向还是存在差异的。四个领域下国内和国际文献聚类结果中的研究方向有部分重合，而国际文献的研究方向数量均多于国内文献。在生物遗传领域国内外研究方向中遗传学、鱼业、海洋学等六个研究方向是相同的，国内研究方向共计11个，而国际该领域下研究方向为15个；生物医学领域国内外相同的研究方向有7个，国内研究方向为11个，而国际研究方向为24个；在生物工程领域，国内研究方向为16个，国际研究方向数量为18个，其中有11个与国内一样；国内生物农业领域包括农业、植物科学、昆虫学和林学四个研究方向，国际文献研究方向中除了与国内相同的农业以外，还包括能量与燃料、营养学、食品科技、商业与经济。

3 结论

通过以上对山东省国内外文献的相关统计分析和对绘制的知识图谱的分析，具体从研究领域的总体发展态势、出版机构、学科分布、研究领域几个方面，揭示了目前山东省生物技术领域科学研究的发展概况，得出了以下的相关结论。

（1）从山东省生物技术的发文量的时间发展态势来看，山东省在国内核心期刊的发文量绝对数量值呈现逐年下降的趋势，而在国际上山东省生物技术领域国际核心期刊论文的发表量呈现出逐年上升的趋势。通过对全国在生物技术领域发表论文量的比较研究发现，全国生物技术领域发表论文也呈下降趋势，而相较于全国的下降趋势山东省生物技术领域地区发表的论文量占全国生物技术领域的比例在不断增加。

（2）从山东省生物技术的产出机构分布来看，山东省在国内核心期刊发表生物论文数量较多的机构分别是：中国科学院海洋研究所、中国水产科学研究院黄海水产研究所、中国海洋大学海洋生命学院。在国际核心期刊发文机构中，发表论文较多的机构是山东大学，中科院以及中国海洋大学。这与山东省作为我国的海洋大省，在海洋产业、海洋区位优势和科技优势突出，海洋经济产业发展迅速相吻合。

（3）从山东省生物技术研究文献的学科分布来看，植物学、神经科学神经学和基因遗传等领域是山东省生物论文产出的重要学科。由于生物学领域的国内发文量整体呈现下降趋势，学科角度的发文量均有下降趋势，但是“生命科学生物医学其他话题”领域有明显增长，“肿瘤学”领域也有少量增长。

（4）基于国内外论文数据，山东省生物技术领域均可划分为四个研究领域：生物遗传、生物农业、生物医学，以及生物工程。各领域下国际文献对应的研究方向多于国内研究文献，两者也有部分重合。

通过对山东省生物技术领域的总体分析，我们可以从以下几方面推动山东省生物技术体系建设：（1）做为我国农业产值多年全国第一的省份，山东省在转基因、克隆以及海洋生物领域等研究上取得了一系列实质性进展，应进一步加强生物技术在农业中应用；（2）山东省在神经系统疾病、心脑血管疾病、精神疾病、肿瘤病病理与治疗以及免疫学方面具有相当的优势，应将技术优势转化为经济优势，加强生物技术药物技术转化组建产学研联盟。（3）山东省是我国海洋生物技术研发大省，具有在海洋生物遗传研究以及饲养、海洋污染、海洋生物多样性等方面的优势。应该进一步加强海洋生态环境的保护、在海洋生物养殖上提高技术含量、提高海洋生物制药技术的发展，为新药开发和保健产品制造提供有效的生物技术保障。

参考文献：

[1]肖祥飞. 生物技术产业的发展[D].湘潭大学，2007.

[2]栾春娟，侯海燕.世界生物技术领域专利计量研究（2007）[J]. 科技管理研究，2009，29（9）：338-339+359.

[3]石家惠，杜艳艳.基于专利数据的中国农业生物技术发展现状研究[J].情报杂志，2013，32（9）：57-61+67.

[4]余翔，黎薇. 美国生物技术企业的專利战略研究及其启示[J]. 科研管理，2007，（4）：9-15.

[5]Wang L. The structure and comparative advantages of China"s scientific research： quantitative and qualitative perspectives[J]. Scientometrics， 2016， 106（1）：435-452.

[6]Kostoff R N. Comparison of China/USA science and technology performance [J]. Journal of Informetrics， 2008， 2（4）：354-363.

[7]Moiwo J P， Tao F. The changing dynamics in citation index publication position China in a race with the USA for global leadership[J]. Scientometrics， 2013， 95（3）：1031-1050.

[8]ZHOU P， LEYDESDORFF L. A comparison between the Chinascientific and technical papers and citations database and the sciencecitation index in terms of journal hierarchies and interjournal[J]. Journalof the American Society for Information Science， 2007， 58（2）： 223-236.

[9]YANG S， MA F. SONG Y，et al.A longitudinal analysis of citationdistribution breadth for Chinese scholars[J]. Scientometrics， 2010，85（3）： 755-765.

[10]胡志刚，林歌歌，孙太安，等. 基于VOSviewer的我国各省市科研热点领域分析[J]. 科学与管理，2017，37（4）：44-51+79

（编辑：张萌）

Abstract： Through the analysis of literature， major output institutions， strong subjects， and research field， this paper conducts a macro-level analysis of the research status of Shandong Province from 2011 to 2015 both nationally and internationally in biotechnology field.The national and international literature data are derived from the CSCD database and the SCI database， respectively. Among them， the analysis of literature， major output institutions and strong subjects are analyzed using the number of articles published in each year， institutions and subjects as statistical indicators. In the research field analysis， VOSviewer software is employed to visualize the research directions. This method can visually show the division of research fields in the field of biotechnology in Shandong Province. This article separately analyzes the domestic and international literatures in the field of biotechnology in Shandong Province， and makes a comparative analysis of the domestic and international situations， which is of great significance for deepening the overall understanding of the biotechnology field in Shandong Province.

Keywords：Shandong province；biotechnology；bibliometrics；mapping science；VOSviewer