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基于CiteSpace分析的停机位分配可视化研究

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袁媛

摘要：随着航空运输业的快速发展，如何利用有限的机场设施资源是机场需要解决的主要问题。而停机位作为运输资源的核心，其高效合理地分配使用至关重要。本文基于2000-2018年 CNKI数据库和Web of Science数据库的文献源，选择信息可视化分析软件CiteSpaceV，综合了信息可视化方法和文献计量方法，以可视化的方式显示停机位分配领域的发展进程与结构关系。从多元视角出发对停机位分配科学文献进行信息挖掘，分析停机位分配的知识基础、研究主题和前沿，明确停机位分配研究的演化路径和发展趋势。

Abstract： With the rapid development of air transport industry， how to use limited airport facilities resources is the main problem to be solved. As the core of transportation resources， it is very important to allocate and use the gates efficiently and reasonably. Based on the literature sources of CNKI database and web of science database from 2000 to 2018， this paper selects CiteSpaceV， an information visualization analysis software， and integrates the information visualization method and literature measurement method to display the development process and structural relationship of the gate assignment domain in a visual way. From the perspective of multiple，this paper conducts information mining on the scientific literature of gate assignment， analyzes the knowledge basis， research topic and frontier of gate assignment， and clarifies the evolution path and development trend of gate assignment research.

關键词：停机位分配;信息可视化;CiteSpace;知识图谱;研究前沿

Key words： gate assignment;information visualization;CiteSpace;knowledge map;research fronts

中图分类号：G203 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）08-0041-05

0 ?引言

民用机场的停机位作为进港飞机运行的终点和离港飞机运行的起点，其为飞机停放、旅客上下飞机、行李货物装载提供了场所，也是航空与地面运输的转接点[1]。随着航空运输业的快速发展，国内各大机场的航班数量都有明显增长，有限的机场设施资源逐渐成为限制民航事业发展的重要因素，因此，合理地分配使用各项设施资源是机场需要解决的主要问题[2]。为解决这一问题人们进行了大量的研究，许多学者针对经典停机位分配问题（Gate Assignment Problem，GAP）进行研究和改进。因此，识别停机位分配研究的经典理论及知识聚类，利用CiteSpace软件[3]辨析停机位分配研究的起源与演进脉络，探究停机位分配研究的前沿热点及未来延伸趋势，有利于构建一个停机位分配研究的理论库，为学者了解停机位分配的研究现状及学科前沿提供理论参考。

1 ?数据与方法

1.1 数据来源

本文以中国知网（2000-2018年）为数据源，以“停机位分配”为关键词进行检索，共获得文献459篇中文文献，在Web of Science中，以“gate assignment” OR“flight scheduling”为关键词进行检索，共获得文献853篇英文文献，对其摘要与参考文献进行下载，最终得到分析所需要的全部基础数据。对所得文献数据进行初步的统计分析、分类分析和出版来源分析，形成了停机位分配研究领域的初步认知。

1.2 研究方法

随着时代的发展，文献数据信息的处理已经不再是单纯的文字加表格模式，而是向可视化方向发展。科学知识图谱的出现方便了学者的研究，随着技术的进步，学者们利用图谱工具逐渐展开了对研究理论、范式、学科领域演进等方面的研究[4]。与以往的文献分析软件相比，CiteSpace 软件较多侧重于对学科研究前沿的演变趋势以及不同研究前沿之间的内部联系的研究[5]。因此本文以停机位分配相关文献数据为研究对象，利用 CiteSpaceV软件对被引文献进行数据的计量分析，提炼出停机位分配相关领域研究的知识基础，把握停机位分配相关领域研究的最新进展、前沿热点以及演化趋势，为相关学科研究提供依据。

2 ?停机位分配领域研究的分析

2.1 文献数量分布

从2000-2018年分析的结果可知，从CNKI 数据库中文献的分布来看，我国在停机位分配领域的文献整体上趋势良好，呈现出平稳发展趋势，2000年停机位分配我国在刚刚开始兴起，到2016年发表的文章上升为51篇，占比11.09%。2000-2016年间停机位分配领域呈现明显上升趋势，其中2011-2012年略有减少;而2016年之后停机位分配领域受到学术界的关注略有减少。总体来说研究文章数量在2013-2018年间有了较大幅度的提升，发表的论文之和占到全部论文的55.87%，反映出在停机位分配受到重视的背景下，学者们对停机位的研究热度有所增加。对比CNKI 数据库，从WoS 数据库中文献的分布来看，国外在停机位分配领域的研究较早，发展趋势较平稳。2012-2018年间停机位分配领域文献发表数量较多但较为平稳;国内对于停机位分配领域的研究起步较晚，但研究进度紧赶国外文献。

2.2 关键词分布

关键词是对文章文章主旨和核心内容的高度概括，能体现文章的核心思想。分别对国内外停机位分配研究的关键词进行统计如表1。从停机位分配问题的角度考虑，文献主要考虑停机位分配问题的特征分析，进行建模优化或算法研究，在此基础上会考虑问题中新出现的条件约束，如“滑行道”、“terminal”、“gate sizing”等。

2.3 文献发表国家分布

通过运用CiteSpaceV软件对各个国家发表的论文数量与时间进行计算，计算结果中圆形结点代表国家，圆轮大小表示该国家在停机位分配领域总发文的数量，节点之间的连线表示不同国家之间所开展的学术合作情况[6]。

由分析可知在停机位分配领域，有30个国家学者发表了相关成果，发文量超过100篇的国家为美国和中国，其中我国学者共发表该领域的研究成果116篇，2个国家累计发文量总占比55.15%，反映出该领域在世界范围内的研究成果区域的分布呈现典型的集中分散态势。而美国学者在SCI、SSCI与A&HCI三大数据库所收录的期刊中发表的有关领域的文献数量高达366篇，表明了美国学者对停机位分配领域的关注程度与科研实力，我国对于该领域的研究较美国还有很大差距。基于中心性的分析可以看出，虽然我国学者在停机位分配研究领域取得的数量排名第二，但中心性较国外偏低，未来在停机位分配相关领域研究中应该注重与境外学者之间的互动与合作，提升中国在该研究领域的学术影响力与话语权，树立学术权威。

2.4 文献发表机构分布

利用中文数据库生成的CiteSpace图谱显示：从高产机构和发文情况看，发表论文数量在5篇以上的机构共11家，发表论文数量共103篇，样本论文总量的22.39%。南京航空航天大学民航学院刊文量最高，具有较高的中心度，位于机构合作网络的中心位置，发表文献数量达到43篇;中国民航大学、中山大学、同济大学、中国人民大学等机构的发文量也较高，这些机构在CiteSpace机构合作网络图谱中的字体和节点半径都较大，是停机位分配研究的代表性机构。

从机构性质来看，航空航天类的高校是停机位分配研究的主体力量，在前11所高产机构中，航空航天特色的学校有5家，机构资源在一定程度上限制了停机位分配领域的发展。从研究机构共现网络结构图谱看，有76个节点，39条连线，研究机构共现网络的密度为0.0137，表明高校和科研院所之间初步形成合作网络，但联系与合作程度依然较低，各领域研究较为独立。

利用Web of Science数据库生成的CiteSpace图谱显示：从高产机构和发文情况看，发表论文数量在5篇以上的机构共14家，发表论文数量共115篇，样本论文总量13.16%。Univ Michigan 和Natl Cent Univ刊文量最高，具有较高的中心度，位于机构合作网络的中心位置，发表文献数量分别为16篇和15篇;Nanyang Technol Univ、Georgia Inst Technol、Kainan Univ、Tsinghua Univ、Univ Calif Los Angeles、MIT、Intel Corp等机构的发文量也较高，这些机构在都是停机位分配研究的代表性机构。对比国内外数据库发现，停机位分配领的域外文文献发表机构较为分散，且联系与合作程度依然较低。

3 ?停机位分配文献的热点分析

本文运用CiteSpace对停机位分配领域的关键词、期刊、作者以及所屬机构等进行共现分析，以揭示我国运用CiteSpace进行科学知识图谱研究的研究前沿[7]。

3.1 关键词共现分析

CNKI数据库的459篇论文中共计有1822个关键词。在CiteSpace生成的关键词共现科学知识图谱中，共选择出163种关键词以及关键词之间的266条连线，如图2所示。根据节点大小来寻找关键节点，以揭示研究背景。图2表明，“遗传算法”是图谱中的最大节点。另外，“停机位分配”、“机场”、“航班延误”、“航空运输”、“多目标优化”、“机位分配”、“航班调度”、“不正常航班”、“蚁群算法”、“空中交通流量管理”、“停机位”、“滑行道调度”、“调度”、“多跑道”等节点也非常显眼，节点相对较大，在每个时间片中都有出现，它们反映出我国停机位分配相关研究的理论基础、研究算法和工具。

其次，关注散落在图四周的一些小节点，以揭示研究前沿和研究热点[8]。图2中出现了“再分配”、“epsilon精确算法”、“航空运输网络”、“多航班多服务调度”、“模拟退火算法”、“公平性”、“优化算法”、“建模”、“最小方差控制”、“粒子群算法”、“贪婪模拟退火算法”、“调度优化”、“旅客满意度”、“机场容量”、“调机场终端区”等节点，反映出我国学者近年来运用CiteSpace开展停机位分配领域的科学知识图谱研究，以发现这些研究领域知识发展的结构与演变情况。

Web of Science数据库的853篇论文中共计有5138个关键词。在CiteSpace生成的关键词共现科学知识图谱中，共选择出178种关键词以及关键词之间的637条连线，如图3所示。其表明，“optimization”是图谱中的最大节点。另外，“assignment”、“algorithm”、“aircraft”、“model”、“design”、“gate assignment”、“circuit”、“system”、“simulation”、“genetic algorithm”、“network”、“airport”、“terminal”、“performance”等节点也非常显眼，节点相对较大，它们反映出国外停机位分配研究的热点问题。

其次，关注散落在图3四周的一些小节点，以揭示研究前沿和研究热点。图3中出现了“resonance assignment”、“polarization”、“neural network”、“membrane”、“activation”、“v-t optimization”、“purification”、“cmo”、“dual vdd design”、“state assignment”、“state minimization”、“domino logic”、“metal”等节点，反映出国外学者近年来运用CiteSpace开展停机位分配领域的科学研究，以发现这些研究领域知识发展的结构与演变情况。

3.2 知识群组识别

研究领域可以被概念化成为从研究前沿到知识基础的时间映射。原始数据中的被引文献组成了该研究领域的知识基础，而引文则形成了研究前沿[9]。本文利用数据样本绘制基于文献共被引网络的停机位分配研究领域的知识结构图谱，以辨析停机位分配研究领域的理论结构[10]。由于外文文献研究与国内相比较为前沿，故此处只对外文文献进行分析。利用鱼眼技术进行群组分析的如图4所示。

#0 聚类：#0 知识群组是停机位分配研究领域中的聚类群组— “t-ox assignment”群组。该群组中文献总量较多，中心度较高。通过原文献研究发现，该群组的研究集中在“circuit”和“gate sizing”等方面。可见，外文文献对于停机位分配研究把停机位等同于对航班登机门的分配，是一个考虑航班类型和停机位类型匹配的过程。

#1 聚类：#1知识群组是停机位分配研究领域中的聚类群组——“flight gate assignment problem”群组。该群组中文献总量近几年较多，中心度非常高，与其他聚类节点的连接较强。通过原文献研究发现，该群组的研究集中在“optimization”、“model”、“algorithm”、“gate reassignment” 和“design”等方面。可见，近几年停机位分配研究领域较为注重对于停机位分配模型的优化、停机位再分配和算法的优化和创新。

#2聚类：#2知识群组是停机位分配研究领域中的聚类群组——“Tabu search”群组。近几年该群组中文献总量开始较多。通过原文献研究发现，该群组的研究集中在“calmodulin”、“spectroscopy”、“protein”和“crystal structure”等方面。可见，近几年停机位分配研究领域较为注重对于停机位分配模型的禁忌搜索算法等算法优化和研究方法的创新。

#6 聚类：#6 知识群组是停机位分配研究领域中的聚类群组——“comprehensive method”群组。该群组只有在20世纪初中文献总量较多，且中心度非常低，与其他聚类节点的连接较弱。通过原文献研究发现，该群组的研究集中在“state minimization”、“state assignment”和“multilevel logic implementation”等方面。可见，近几年停机位分配研究域对于综合性的方法研究关注较少。

3.3 作者共引分布

由于用CNKI数据库不支持被引作者分析，因此对459篇文章中的498个作者进行分析，发表文献超过10篇的作者只有4位，且以航空航天背景的学校的作者居多，可见我国作者对于停机位分配问题的持续研究不够，发表的文献总体较少，且中心度不高即相互之间合作较少。

作者共引频次越高表示学术相关性越强[11]。用WoS数据库中853篇文章的21852个被引作者进行分析，被引在30次以上的作者有11位，其中Yan SY发表的文献最多，达到102篇。分析知识图谱图5可以看出：YAN SY、DING H、BOLAT A、CHENG Y、DORNDORF U、BABIC O、XU J等人合作紧密，共被引情况较多，且对于停机位分配研究方面主要偏向于蚁群算法、SCEACO算法、数据的运用和约束条件;而以NGUYEN D和一些匿名的学者与前者研究角度不同，选择偏向于关注航线水平、线性松弛和高效率的停机位分配方法。

3.4 期刊共引

对WoS数据库中停机位分配领域文献中被引100篇以上的期刊有9家，分析可见停机位分配领域的外文期刊中被引次数最多的都是偏向计算机、运筹、控制类以及综合性质的SCI 期刊，其中IEEE T COMPUT AID D期刊被引频数最多，达到了191次，远远超多其他外文期刊;和交通运输相关的期刊TRANSPORT SCI和TRANSPORT RES A-POL文献也是停机位分配领域学者竞相引用的期刊。但期刊之间的中心度较低，相互合作较少。

4 ?停机位分配研究的演化趋势分析

首先，对CNKI数据库中2000-2018年停机位分配研究文献进行关键詞共现分析以及热点演进分析，得到停机位分配研究热点演进的时区知识图谱（图6）。2000-2018年停机位分配研究出现频率较高的关键词遗传算法、停机位分配、机场、航班延误、航空运输、多目标优化等。机位分配、航班调度、不正常航班、蚁群算法、空中交通流量管理、停机位、滑行道调度、调度、多跑道等也是一些比较重要的关键词，具有较高的中心性。近几年对停机位分配领域相关的机场容量评估、粒子群算法被提出。

对WoS数据库2000-2018年停机位分配研究文献进行关键词共现分析，得到停机位分配研究热点演进的时区知识图谱[12]（图7）。2000-2018年停机位研究出现频率较高的关键词 optimization、assignment、algorithm、aircraft、model、design、gate assignment、circuit、system等，具有较高的中心性。近年来外文文献开始对时间窗、网络流模型、元启发式算法和停机位状态进行深入研究。

对比国内外文献的研究热点，可以看出国内外文献均倾向于对停机位分配模型进行优化，算法的创新和开发。同时较为注重停机位分配问题本身所应该考虑的约束和新的特征。

5 ?结语

本文在文献梳理的基础上利用CiteSpaceV，分析了2000-2018年来CNKI和WoS数据库中停机位分配领域研究相关问题，发现目前国际停机位分配领域研究呈现如下特点：

①从停机位分配领域的研究热度来看，国内外学者们对停机位分配领域的研究呈现出上涨趋势，研究成果不断增加，近20 年间在国内外累计发表了1312篇学术论文，且呈现出了集中-分散的发展格局。从发文期刊分布来看，发文数量最多的外文期刊为IEEE T COMPUT AID D、EUR J OPER RE、STRANSPORT SCI等三本SCI期刊。

②从WoS数据库中发文的国家来看，停机位分配领域发文呈现出集中化的状态，中、美、德三国累计发表的文章占到全部论文的2/3左右，我国是停机位分配领域文献研究发文数量较多的国家，但远不及美国，而且在该研究领域与其他国家间的合作偏少，中心性比较低，对我国学者来说，在未来的研究进程中要加强与其他国家的合作，以提升我国学者在国际停机位分配研究网络中的影响力。

③从停机位分配领域文献研究所关注的内容和焦点问题来看，停机位分配中应用的基本模型（model）、构建（design）、算法（algorithm）、优化（optimization）、整体绩效（performance）、系统（system）、机场（airport）等内容构成了停机位分配领域研究的热点，模型构建及优化、算法创新、协同性研究是该领域热点;同时国内外学者们对停机位分配中应用的战略时间窗（time wondow）、网络流模型（network model）、元启发式算法（metaheuristics）和停机位状态（behavior）等都构成了停机位分配领域研究的知识基础，充当着停机位分配领域研究的理论基石。

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