citespace:科技文本挖掘及可视化（第3版）

本书全面细致地对当前使用广泛的科学文献可视化软件CiteSpace进行了系统性介绍。主要内容包含了软件简介、数据准备、软件界面、软件功能模块详解以及翔实的参考资料。能够使科学知识图谱爱好者在最短的时间内高效地认识、理解以及使用CiteSpace绘制科学图谱，并有效地指导学习和科研实践。

本书可作为图书馆和情报学、医学和生物信息、公共管理、管理科学与工程（科技管理、信息管理）、教育信息以及数据或信息可视化研究方向本科生和研究生的实践教材，也可作为相关领域科研人员日常科学研究甚至科技管理和政策分析的工具书。

李杰，男，1987年生于陕西。中国科学院文献情报中心副研究员。研究方向为科学计量学、安全科学与学术传承学术创新效应研究。目前担任《安全与环境学报》青年编委会副主任，Journal of Integrated Security and Safety Science共同主编、Safety Science等期刊编委。发表论文50余篇，出版了《CiteSpace科技文本挖掘及可视化》、《科学计量与知识网络分析》以及《安全科学学术地图》等系列丛书。主持国家自然科学基金青年基金项目1项，主要从事安全科学管理、学术创新学术传承效应以及安全科学知识图谱等方面的教学或研究。

序一

人类文明的进展之路，就是工具不断替代和补充人力之路。一开始，人们用工具代替双手双脚，将自身从繁重的体力劳动中解放出来；近年来，随着人工智能研究、大数据情报学研究、认知科学研究等方面的进展，人的脑力劳动也有望被广义的工具（包括计算机软件）部分地代替或增效。

千百年来，人类的学习以记诵方式为主，听觉器官发挥着很大的作用。随着信息技术的飞速进步，可视化应用越来越普及，今后的学习将越来越多地借助各种可视化手段，视觉器官将发挥前所未有的作用。由于视觉器官在单位时间内的信息吸收能力大大强于听觉器官，可视化方式成为主流学习方式后，人类的学习效率将大大提高，有可能带来一场认知革命。为了适应这样的进程，知识组织方式也必将走向可视化之路，图书情报研究人员在知识可视化征程中将发挥非常重要的作用。在这样的大背景下，应该承认，美国德雷塞尔大学计算机与情报学学院陈超美教授开发的广受欢迎的信息可视化软件CiteSpace，是符合时代潮流的一项重要成就。

在人类发展的任何阶段，人类的技术水平主要表现在两个方面：一是不断出现的、体现着最新技术成果的新工具，二是对已有工具的熟悉程度和掌握利用程度。这两方面都非常重要。对于中国的古人来说，能锻冶出干将、莫邪这样的宝剑，是了不起的；能像庖丁解牛那样熟练地用刀，也是了不起的。您瞧，“今臣之刀十九年矣，所解数千牛矣，而刀刃若新发于硎”，刀用了十九年了，解牛有几千头了，刀刃仍旧不钝、不卷，像新的一样，这里面有多深的功夫啊！对于今人来说，像陈超美教授这样开发出深受用户欢迎的CiteSpace软件，是了不起的成就；像首都经济贸易大学李杰博士这样把CiteSpace钻深钻透，能够写出CiteSpace的使用教程，也是相当难能可贵的。

本书两位作者都是学术园地的勤奋耕耘者。在完成本书时，李杰还是一名在读博士生，但已经发表了数十篇论文和两本著作。据李杰对CiteSpace软件更新手记的分析，自CiteSpace于2003年问世以来，至2015年6月6日，软件累计更新次数达274次。为便于计算，我们假定以2003年年中作为CiteSpace问世的起点，则12年来，该软件大约每16天就更新一次！一方面，这表明了陈超美教授的勤奋；另一方面也可以看出，由于CiteSpace深受广大用户欢迎，用户对它的期望值也越来越高，从而对陈教授产生了与时俱进、精益求精的推动力。

国内不知有多少人使用过CiteSpace软件，并根据该软件的分析结果发表了论文，但可能没有几人读过陈教授的四本著作。我呼吁，热爱CiteSpace的学人都应该好好读读这四本书，从而对陈教授的学术思想有更完整的把握：

1.（2011）Turning Points: The Nature of Creativity（转折点：创造力之性质）.Springer and Higher Education Press.

2.（2004）Information Visualization: Beyond the Horizon（信息可视化：走出地平线）.（2nd Edition）.London: Springer.（Paperback: 2006）

3.（2003）Mapping Scientific Frontiers: The Quest for Knowledge

Visualization.London: Springer，该书中译本《科学前沿图谱：知识可视化的探索》于2014年7月由科学出版社推出。

4.（1999）Information Visualisation and Virtual Environments（信息可视化与虚拟环境）.London: Springer-Verlag London.

笔者作为情报学领域的一名老兵，阅读、浏览过很多借助CiteSpace工具写出的论文。我一方面为该工具在中国的火爆而高兴；另一方面，也为其中相当一部分作者的懒惰而悲哀，因为他们的论文缺乏思想闪光点，只是通过CiteSpace的处理，简单地将有关数据展现得更漂亮而已。我相信，陈超美教授也不希望自己的软件只起到化妆品式的作用。今后如何杜绝这一类论文呢？首先，作者们应该知道，软件工具的设计者是有思想的，我们应该努力学习、把握他们的思想，如果自己不肯动脑筋，随便拽一个软件就用，也许论文是得以发表了，但对自己的学术进步并没有多大的助力。其次，CiteSpace具有非常丰富的功能，而我们多数利用CiteSpace发表文章者，只涉猎了该软件功能的一点皮毛。因此，认真阅读此书，更全面地掌握这个软件，今后一定能使我们的研究如虎添翼。

我从2015年2月起被调到中国科学技术发展战略研究院工作，依依不舍地离开了情报学界。但本书两位作者仍然热情地邀请我作序，我感到，却之不恭，应允下来却惴惴然。草成数言，希望没有耽误读者的时间。

是为序。

中国科学技术发展战略研究院研究员

武夷山

2015年10月1日

.序二

序二

在科学探索中，无论是对于初出茅庐的年轻学者，还是对于训练有素的行家里手，最关注的莫过于在自己所从事的知识领域，从海量的文献数据中了解到最感兴趣的主题及其科学文献，找到其中最为重要、关键的有效信息，弄清其过去与现在的发展历程，识别最活跃的研究前沿和发展趋势。

这些都是科学探索面临的首要难题。进入21世纪以来，一些信息可视化技术相继应运而生，为尝试解决这些难题进行了可贵的探索，提供了有益的线索。其中，由国际著名的信息可视化专家陈超美教授用Java语言开发的、基于引文分析理论的信息可视化软件CiteSpace，就是可以解决上述一系列难题的一种工具与技术。其突出特征在于把一个知识领域浩如烟海的文献数据，以一种多元、分时、动态的引文分析可视化语言，通过巧妙的空间布局，将该领域的演进历程集中展现在一幅引文网络的知识图谱上；并把图谱上作为知识基础的引文节点文献和共引聚类所表征的研究前沿自动标识出来，显示出图谱本身的可解读性。这两大基本特征就是我对CiteSpace知识图谱形态的概括：“一图展春秋，一览无余；一图胜万言，一目了然。”

因此，该软件一经问世，就以其神奇的魅力征服了科学计量学界，受到广大学术界的青睐，迅速传播到中国和世界各地，被广泛应用于各个知识领域的可视化分析。如今，基于CiteSpace的知识图谱，如山花浪漫，技压群芳，异彩纷呈，成为知识世界百花园中盛开的一朵朵奇葩。

现在呈现在读者面前的《CiteSpace：科技文本挖掘及可视化》一书，不仅可以引领初学者步入CiteSpace之门，而且可以帮助有兴趣者进一步训练，熟练地掌握它，绘制出合格、满意的知识图谱。本书作者是年轻的学者李杰和CiteSpace的开创者陈超美。本书在依据陈超美的CiteSpace英文版手册的基础上，借鉴和吸收了陈悦、陈超美等所著《引文空间分析原理与应用：CiteSpace实用指南》（以下简称《指南》）的成果，也包含了第一作者本人使用CiteSpace等信息可视化软件著述《安全科学知识图谱导论》的研究经验。这里不妨对中外三部CiteSpace普及性读物略加比较，以阐释这本著作出版的价值与必要性。

本书的主要内容，源自陈超美的CiteSpace英文版手册和他在科学网博客上对上千条用户疑问的解答，以及李杰在科学网上对CiteSpace进展的积极响应与一系列示范。2015年11月26日陈超美本人将手册内容和CiteSpace101网站的资料，整理成电子书How to Use CiteSpace。该电子书反映了作者开发CiteSpace的初衷，分10章全面介绍了CiteSpace的各项功能、基本流程和操作细节，以及其他可视化软件的要点；并用180多幅图谱和若干经典案例，娓娓道出了如何使用CiteSpace来绘制满意的知识图谱。手册和该书的内容，处处体现了作者着眼于用户的特点、使用和需求。作者明确表示：这本电子书的内容将不断更新完善，并与CiteSpace新版软件保持同步。1个月之后的12月26日，How To Use CiteSpace修订版上网，新增了4.0.R5 SE版本的介绍与实例。这里有必要指出，CiteSpace版本的每次更新，李杰大都迅速响应，认真学习，并小试身手，绘制的知识图谱规范而精美，不少已收入本书。我以为英语熟练的初学者可以直接阅读陈超美的电子书，并时时关注CiteSpace及电子书的版本更新。当然，如果对照本书阅览电子书，既可加深对此书有关操作内涵的理解，又可认识电子书有关功能扩展的意义和作用。

本书参考了《指南》一书，吸收了其中有关理论基础的论述。《指南》是陈超美作为大连理工大学长江学者讲座教授，率领WISE实验室团队率先在中国应用和推广CiteSpace知识可视化技术的经验总结。该书原先拟在2009年编著出版，但在著述过程中发现CiteSpace的传播应用非常迅速，并了解到部分期刊文献出现信息可视化工具“滥用”“误用”的情况。CiteSpace知识图谱良莠不齐，甚至不合格，严重损害了知识图谱的声誉。究其根源，主要是使用者对CiteSpace工具的认识不足，尤其对其方法论功能上的理解还有所欠缺和偏颇。因此，《指南》一书首先将开发和改进CiteSpace工具背后所坚守的宏观哲学和相关理论基础向读者坦诚地披露出来，并从CiteSpace使用流程阐明其方法论功能的实现，最后又特地专用一章，针对555篇国内运用CiteSpace工具的调查情况，归纳出39个常见问题，一一解答如何纠偏与处理。根植于软件蕴含的理论基础和运用中的问题症结来阐述其使用流程，构成了《指南》的特色。

与CiteSpace英文版手册、电子书或《指南》一书相比，本书即《CiteSpace：科技文本挖掘及可视化》突出了CiteSpace区别于其他信息可视化软件的特色与优势，以及中国用户的特殊需求。这在很大程度上得益于第一作者李杰在其专著《安全科学知识图谱导论》（以下简称为《导论》）的撰写过程中，奠立了厚实的科学计量学及知识图谱理论基础。而这得到了合作者陈超美对《导论》的高度评价，从而使两位作者形成了共识。陈超美在《导论》一书的序言中指出：“李杰在本书中详细地展示了如何巧妙地运用一组最常用的科学图谱工具，包括加菲尔德的HistCite、印第安纳大学的SCI2、荷兰莱顿大学的VOSViewer和我的CiteSpace，以及通用网络可视化软件Pajek和Gephi，通过对中外相关文献的分析来了解安全科学的各个方面，为读者展示了灵活运用现有工具的能力。”无疑，多种工具在实际运用中的比较，显露出CiteSpace的独特功能与优势。

正是基于上述达成的共识，本书全面系统地陈述了正确使用CiteSpace软件的基本流程与操作程序，从数据来源与科技文本挖掘，到软件的界面功能与功能模块，并结合实际案例，讲解了CiteSpace的文献共被引分析与耦合分析、科研合作网络分析、共词分析与领域共现网络分析、网络叠加与双图叠加功能拓展，以及基于CiteSpace的火灾科学研究。本书全书都洋溢着教程的显著特点，几乎每一个重要步骤和关键环节，都独具匠心地一一加注“小提示”，实现了整个使用流程的可操作性。全书共分为八讲，每一讲末尾都列出一系列“思考题”，供读者自己复习、回味和总结。值得赞叹的是，本书除了插入了大量统计图表和软件界面截图外，还有大量形态各异的CiteSpace知识图谱与之匹配，令人信服地展现出一个又一个知识领域演进的“一图展春秋”的意境，蕴含着知识图谱的可解释性与可预见性。

我相信这部著作定会在CiteSpace知识可视化技术的传播普及中发挥巨大的作用。当然，在我看来，中外三本CiteSpace普及读本各有所长，本书突出软件全流程的可操作性，《指南》强调软件蕴藏的理论性和运行的针对性，电子书体现出原创性与软件功能拓展的同步性，三者均可在传播普及CiteSpace的过程中发挥各自优势，彼此配合，相得益彰，升级再版，并行成长。这本书的最大公约数是共同作者陈超美，其独著的How to Use CiteSpace，显然始终扮演着主导和引领的角色，以保持软件版本升级的原创性。

我曾经说过：“视觉思维乃是CiteSpace系统不言而喻的主要思维方式。视觉在人类感知外部信息中起绝对主导的作用，图像又是视觉信息的第一要素。不能把视觉思维误解为传统的感性认识。视觉思维既可以是从感性视觉到抽象思维再到理性直观的螺旋式上升过程，也可以跨越感性视觉，直接把抽象信息与数据变换为可视化的空间结构与知识图谱。”A

我们欣喜地看到，经过大约14年时间，基于知识单元的CiteSpace可视化软件已从1.0版升级到4.0版，知识可视化技术正以独到的视觉思维方式发展而不断更新换代。人们可以期待，随着视觉思维方式向深度和广度变革，知识可视化技术必将进一步迈向新的发展阶段。

大连理工大学科学学与科技管理研究所

暨WISE实验室教授、博士生导师

2015年12月28日于大连新新园

A 刘则渊：《科学前沿图谱：知识可视化探索》序.北京：科学出版社，2014.

目　录

第1讲……………………………1

1　CiteSpace总述……………………………………………………1

1.1　CiteSpace的诞生……………………………………………………2

1.2　CiteSpace的持续发展………………………………………………5

1.3　CiteSpace的用户特征………………………………………………10

1.4　CiteSpace的应用实践………………………………………………13

1.5　CiteSpace应用中的常见问题………………………………………27

1.6　问题的解答途径……………………………………………………28

1.7　本书逻辑结构及组成………………………………………………30

思考题………………………………………………………………………33

本章小提示…………………………………………………………………33

2　科技文本数据的采集………………………………………………35

2.1　概述…………………………………………………………………36

2.2　中文数据采集………………………………………………………36

2.3　外文数据采集………………………………………………………45

思考题………………………………………………………………………54

本章小提示…………………………………………………………………54

3　软件安装及界面功能………………………………………………59

3.1　CiteSpace下载与安装………………………………………………60

3.2　CiteSpace案例数据…………………………………………………64

3.3　CiteSpace界面及功能………………………………………………66

3.4　数据的预处理……………………………………………………116

3.5　项目与参数设置…………………………………………………125

3.6　关键步骤与结果解读……………………………………………130

思考题……………………………………………………………………133

本章小提示………………………………………………………………133

4　耦合和共被引网络分析…………………………………………145

4.1　概述………………………………………………………………146

4.2　施引文献的耦合分析……………………………………………149

4.3　参考文献的共被引分析…………………………………………153

思考题……………………………………………………………………183

本章小提示………………………………………………………………184

5　科研合作网络分析………………………………………………195

5.1　概述………………………………………………………………196

5.2　科研合作网络分析………………………………………………197

5.3　合作网络的地理可视化…………………………………………206

思考题……………………………………………………………………212

本章小提示………………………………………………………………212

6　主题和领域共现网络分析………………………………………217

6.1　词频和共词分析…………………………………………………218

6.2　关键词共现网络…………………………………………………220

6.3　术语的共现网络…………………………………………………223

6.4　领域的共现网络…………………………………………………226

思考题……………………………………………………………………228

本章小提示………………………………………………………………228

7　CiteSpace高级功能……………………………………………233

7.1　网络图层的叠加分析……………………………………………234

7.2　网络的结构变异分析……………………………………………238

7.3　期刊的双图叠加分析……………………………………………244

7.4　全文本挖掘及可视化……………………………………………250

7.5　CiteSpace与MySQL………………………………………………261

7.6　CiteSpace与外部软件……………………………………………266

思考题……………………………………………………………………280

本章小提示………………………………………………………………280

参考文献……………………………………………………………281

附录…………………………………………………………………286

附录1　常用科技文本挖掘与可视化工具……………………………286

附录2　CiteSpace硕士学位论文100篇………………………………287