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基于科学计量学共现分析法的中国农史学科知识图谱构建研究

作　者: 秦长江
导　师: 曹幸穗；侯汉清
学　校: 南京农业大学
专　业: 科学技术史
关键词: 知识图谱农业史科学计量学 Pajek 共词分析共引分析
分类号: S-0
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

运用数理统计学的理论和方法来描述、分析、解释历史事象被称为计量历史研究。它作为一种研究方法被引进到历史学研究之后,特别是当代计算机信息技术的应用和普及,使之迅速进入众多史学研究领域,成为当代史学研究方法的重要时代特征。科技史作为跨越科学学和历史学两大领域的交叉学科,定量化研究也发展很快,一个崭新的研究领域—科学计量学产生了,它作为科技史和科学学重要的、特殊的分支,现已成为研究科技史的重要工具和手段。知识图谱这一科学计量学领域的新技术,把科学计量学与应用数学、图形学、信息及计算机科学诸学科交叉结合,将相关学科知识领域的核心结构、学科前沿和新生长点以可视化的图像直观地表达出来,形成全新的知识图谱,以揭示学科领域的动态发展规律。它所应用的技术包括图论、共现分析、网络分析等。迄今为止,知识图谱已在发达国家实际应用并取得较好效果,我国也有了初步的研究和探索。大量的文献调研表明,知识图谱这一先进的技术方法都是应用在我国自然科学、管理科学学科发展历史的研究中,且研究手段很落后。还没有在人文学科,特别是文史学科中进行研究的报道,这不能不说是我国人文学科研究的一大损失和缺憾。自然科学、技术科学与人文科学、社会科学既有共性的一面,亦有个性的一面。由于人文社会科学研究及其文献具有自然科学所没有的特点,对人文社会科学学科发展历史的研究,其研究方法更具复杂性和特殊性,其方法与自然科学的方法也有很大的不同。这个问题也是人文社科专家和管理部门一直关注的。因此,本文尝试将知识图谱方法运用到我国人文学科发展历史的研究中,就有着较重要的学术价值。本文尝试将我国农业史学科作为研究对象,全方位的构建该学科的知识图谱,通过构建农业史学科知识图谱的实证研究,探讨知识图谱这一先进的科学计量学研究方法运用到我国人文学科发展历史研究中的适用性和科学性。通过实证分析,探讨该方法在我国人文学科发展历史的研究中是否适用?科学性如何?有多大的误差?存在什么问题?产生的原因是什么?与以前知识图谱方法所选用的自然科学、管理科学学科的研究对象相比,有什么不同?等等。因此,本文选题的研究和实证分析,有以下较为重要的学术意义：(1)将知识图谱的研究范围扩展到我国人文学科发展历史的研究中,对我国科学计量学和知识图谱的深入研究将有较为重要的借鉴意义和作用；(2)对我国的人文社会科学研究也有一定的学术价值和实际应用意义。知识图谱在一定程度上可以使学科发展历史的研究更加“精确”和“客观”。因为即使是资深的本学科专家,也不可避免地会受到专家主观判断的影响。知识图谱在一定意义上可以避免这种主观性造成的偏差,从而为展现我国人文社会科学学科的历史演进,揭示人文社会科学的发展态势和规律提供客观和有意义的参考；(3)学科领域的发展研究也是科技史研究的一个重要方面。农业史(简称“农史”)学科覆盖范围较广,包括农业生产、农村经济、农民生活等方面的历史内容,是一个横跨多种学科的专题研究领域,内容涉及到农业科学、经济、历史等多个相关学科。本文构建的中国农史学科知识图谱以独特的视角较为全面地、形象地展现了我国农业史学科的发展。因此,本研究对我国农业史学科的发展也具有一定的现实意义；(4)对我国科技史的研究也有一定的促进作用。知识图谱在一定程度上可以弥补科学计量学、科技史研究人员在专业素质上的欠缺。知识图谱可以帮助研究人员对相关专业的发展历史有大致的认识,使这些科技史研究人员较快地熟悉相关专业。论文主要研究方法是：采用科学计量学、文献计量学中的关键词共现分析方法、作者、期刊共引分析方法,分别利用传统的聚类分析方法、因子分析方法、多维尺度分析方法以及先进的社会网络分析等方法,对我国农业史学科不同时期的研究热点和主要研究领域、学术群体和学科结构、与相邻学科关系等方面进行全方位的农史学科知识图谱构建。具体来说,本文有以下主要研究内容：(1)知识图谱的理论基础与技术方法。介绍了科学计量学的概念和发展；阐述了知识图谱的概念；论述了知识图谱的理论基础；分析了构建知识图谱的关键技术,重点对国外文献报道、但国内还鲜有了解的几种软件进行了评介。(2)构建中国农史学科知识图谱的学术意义和设计思想。基于知识图谱方法的先进性和知识图谱在我国研究的现状和不足,从这两方面论述了本研究的必要性和迫切性；又从四个方面说明了本文研究的学术意义和学术价值；结合农史学科的特性和共词分析、共引分析的特点和国内外研究的状况,阐述了本研究的设计思想。(3)基于关键词共现分析的我国农史学科研究热点和主要研究领域知识图谱。建立中国农史学科论文关键词共词数据库,分别对1980-1995和1996-2008两个时期的农史文献进行共词分析,利用传统的聚类分析以及先进的社会网络分析方法和软件,绘制两个时期的战略坐标图、类团关系图,构建农史学科研究热点和主要研究领域演化发展知识图谱,分析不同时期我国农业史学科的研究热点以及研究领域之间具有怎样的交叉、渗透、转移。(4)基于作者共引分析的我国农史学科学术群体和学科结构知识图谱。建立中国农史学科引文数据库,选定共引作者的具体范围,采用作者共引分析方法,分别利用传统的因子分析、聚类分析、多维尺度分析以及先进的社会网络分析方法和软件,构建农史学科学术群体和学科结构知识图谱,分析农业史学科最主要的研究分支以及每个分支代表性的学者群体；同时对采用的两种技术方法所构建的知识图谱的差异和效果进行对比分析。(5)基于期刊共引分析的我国农史学科与相邻学科关系知识图谱。选定共引期刊的具体范围,利用社会网络分析方法和软件,构建农史学科与相邻学科关系知识图谱,分析农业史学科与相邻学科的关系,考察我国农业史学科的影响力和渗透力,对促进学科的发展及与其他学科的相互交融提供有意义的参考。最后,对本文的研究进行总结,阐述了研究中存在的需要进一步解决的问题。本文的创新点主要体现在以下三个方面：(1)研究对象。本论文把研究对象选定为文史特征很强的学科—农业史学科,把知识图谱方法应用到我国人文学科发展历史的研究中,从实证角度证明知识图谱这一科学计量学方法在人文学科发展历史研究中的有效性,也是科技史研究方法的一次有意义的创新尝试。因为传统、成熟的文史学科,其自身的学科特点和文献特征很强,文献与引文中古籍、灰色文献种类繁多、数量巨大,文献半衰期较长,与很活跃的自然科学、管理学科领域的研究相比,数据来源的选取以及分析有很大难度。同时尝试将关键词、作者、期刊、论文一起作为研究对象,对国内一具体学科领域进行全方位的知识图谱构建,难度更大。因此,该研究对国内科学计量学和知识图谱的研究,是一次极有益的探索。(2)研究方法。尝试采用先进的社会网络分析方法和软件Pajek,与传统的多维标度技术、聚类技术、因子分析相结合进行对比研究；对由这两种不同方法获得的知识图谱进行了对比分析,从实证的角度说明这两种方法的各自特点,为以后的知识图谱分析和研究提供了借鉴；同时根据共词分析和共引分析的不同特点,尝试将这两种方法结合,进行知识图谱构建；还首次尝试采用社会网络分析软件Pajek绘制类团关系图。(3)系统总结了知识图谱的理论与技术方法。明确了知识图谱与知识地图、信息可视化、知识管理之间的关系,重点对国外文献报道、但国内还鲜有了解的几种软件进行评介,为国内开展知识图谱研究提供理论和实践参考。

全文目录

摘要  8-11
ABSTRACT  11-16
1 绪论  16-24
  1.1 选题的背景和意义  16-19
  1.2 论文的研究方法和主要内容  19
  1.3 论文的结构和创新点  19-21
  参考文献  21-24
2 知识图谱的理论基础和技术方法  24-68
  2.1 科学计量学的理论和发展概况  24-27
  2.2 知识图谱的概念  27-29
  2.3 知识图谱的理论基础  29-46
    2.3.1 共引分析理论  30-38
    2.3.2 共词分析理论  38-44
    2.3.3 社会网络分析理论  44-46
  2.4 知识图谱的技术方法  46-63
    2.4.1 降维技术  47-57
    2.4.2 交互技术  57-60
    2.4.3 构建知识图谱可用软件评介  60-63
  参考文献  63-68
3 构建中国农史学科知识图谱的学术意义和设计思想  68-94
  3.1 本研究的迫切性  68-79
  3.2 本研究的学术价值  79-84
  3.3 本研究的设计思想  84-89
  参考文献  89-94
4 我国农史学科研究热点和主要研究领域知识图谱  94-124
  4.1 实验方案设计  94-107
    4.1.1 选择研究对象  94-96
    4.1.2 选定数据源  96-98
    4.1.3 数据处理  98-102
    4.1.4 构造共词关系矩阵  102-106
    4.1.5 形成聚类图  106
    4.1.6 绘制战略坐标图  106-107
    4.1.7 构建类团关系图  107
  4.2 实验结果和分析  107-121
    4.2.1 实验整体情况  107-108
    4.2.2 主要研究领域及其演变  108-114
    4.2.3 类团关系图分析  114-117
    4.2.4 类团战略坐标图分析  117-121
  4.3 小结  121-122
  参考文献  122-124
5 我国农史学科学术群体和学科结构知识图谱  124-154
  5.1 实验设计  124-140
    5.1.1 数据源的选择  124-131
    5.1.2 构造作者同被引矩阵  131-137
    5.1.3 多元统计分析构建作者共引知识图谱的方法  137-139
    5.1.4 社会网络分析构建作者共引知识图谱的方法  139-140
  5.2 实验结果和分析  140-151
    5.2.1 多元统计分析构建的作者共引知识图谱的结果和分析  140-146
    5.2.2 社会网络分析构建的作者共引知识图谱的结果和分析  146-150
    5.2.3 两种方法构建的知识图谱的对比分析  150-151
  5.3 小结  151-152
  参考文献  152-154
6 我国农史学科与相邻学科关系知识图谱  154-162
  6.1 实验设计  154-158
    6.1.1 研究对象和数据源的选择  154-156
    6.1.2 关系矩阵的建立  156-157
    6.1.3 社会网络分析构建的期刊共引知识图谱的方法  157-158
  6.2 实验结果和分析  158-160
  6.3 小结  160-161
  参考文献  161-162
7 结语  162-166
附录  166-178
攻读学位期间发表的学术论文目录  178-180
致谢  180

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