Research status of GIS application in highway engineering field based on knowledge graph
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摘要: 为洞悉我国公路工程领域地理信息系统（Geographic Information System，GIS）应用研究的现状及热点，以2010—2020年中国知网（CNKI）数据库中的相关文献为数据源，综合运用COOC、GIGO、SPSS与UCINET等软件，通过聚类树状图分析、因子分析与多维尺度分析对公路工程领域GIS研究的高频关键词进行研究主题归类；采用社会网络分析法对公路工程领域GIS研究的关键词进行共现网络图谱绘制与中心性分析，以直观揭示其研究热点与结构. 研究结果表明：公路工程领域GIS研究的热点关键词为路线设计、边坡地质灾害易发性评价、滑坡监测和路面管理系统等；研究主题主要可分为GIS多样化研究及应用、公路交通网与地质灾害评价、公路管理信息化与可视化3大类.Abstract: In order to gain insight into current status and hotspots of geographic information system (GIS) application research in the field of highway engineering in our country, relevant documents in the CNKI database from 2010 to 2020 were used as data sources, and softwares such as COOC, GIGO, SPSS and UCINET were used comprehensively. The research topics of high-frequency keywords in the field were classified through clustering tree diagram analysis, factor analysis and multi-dimensional scale analysis; the social network analysis method was used to draw the co-occurrence network map and centrality analysis of the key words to reveal its research hotspots and structure intuitively. The results show that the hot keywords of GIS research are route design, slope geological hazard susceptibility evaluation, landslide monitoring, pavement management system and so on. Research topics can be divided into three main categories namely: GIS diversification research and application, road transportation network and geological disaster evaluation, road management information and visualization.
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图 1 公路工程领域GIS研究高频关键词树状聚类图
Figure 1. High-frequency keyword tree clustering diagram of GIS research in highway engineering field
图 3 高频关键词共现网络知识图谱
Figure 3. High-frequency keyword co-occurrence network knowledge graph
表 1 公路工程领域GIS研究高频关键词共现矩阵（部分）
Table 1. Co-occurrence matrix of high-frequency keywords for GIS research in highway engineering field (part)
高频关键词 GIS 公路工程 高速公路 边坡地质灾害易发性评价 路线设计 路面管理系统 BIM技术 数据库 GIS 361 42 44 17 21 20 14 17 公路工程 42 80 1 0 0 1 4 2 高速公路 44 1 66 4 2 0 3 4 边坡地质灾害易发性评价 17 0 4 27 0 0 0 0 路线设计 21 0 2 0 27 0 0 0 路面管理系统 20 1 0 0 0 25 0 5 BIM技术 14 4 3 0 0 0 23 1 数据库 17 2 4 0 0 5 1 19 
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表 2 公路工程领域GIS研究高频关键词相关矩阵（部分）
Table 2. Correlation matrix of high-frequency keyword for GIS research in highway engineering field (part)
高频关键词 GIS 公路工程 高速公路 边坡地质灾害易发性评价 路线设计 路面管理系统 BIM技术 数据库 GIS 1.000 0.259 0.272 0.171 0.213 0.210 0.154 0.205 公路工程 0.259 1.000 0.014 0.000 0.000 0.022 0.093 0.051 高速公路 0.272 0.014 1.000 0.095 0.047 0.000 0.077 0.113 边坡地质灾害易发性评价 0.172 0.000 0.095 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 路线设计 0.213 0.000 0.047 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 路面管理系统 0.210 0.022 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.229 BIM技术 0.154 0.093 0.077 0.000 0.000 0.000 1.000 0.048 数据库 0.205 0.051 0.113 0.000 0.000 0.229 0.048 1.000
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表 3 总方差解释
Table 3. Explanation of total variance
成分 初始特征值 提取荷载平方和 旋转荷载平方和 特征值 方差百分比/% 累计百分比/% 特征值 方差百分比/% 累计百分比/% 特征值 方差百分比/% 累计百分比/% 1 2.451 7.209 7.209 2.451 7.209 7.209 1.963 5.774 5.774 2 2.134 6.276 13.485 2.134 6.276 13.485 1.944 5.718 11.492 3 1.995 5.867 19.352 1.995 5.867 19.352 1.788 5.259 16.751 4 1.949 5.732 25.085 1.949 5.732 25.085 1.711 5.033 21.784 5 1.830 5.383 30.467 1.830 5.383 30.467 1.696 4.989 26.773 6 1.723 5.068 35.536 1.723 5.068 35.536 1.672 4.918 31.691 7 1.661 4.886 40.422 1.661 4.886 40.422 1.663 4.891 36.582 8 1.556 4.577 44.999 1.556 4.577 44.999 1.574 4.631 41.213 9 1.349 3.967 48.966 1.349 3.967 48.966 1.540 4.531 45.743 10 1.226 3.606 52.572 1.226 3.606 52.572 1.471 4.325 50.069 11 1.190 3.500 56.071 1.190 3.500 56.071 1.400 4.117 54.185 12 1.182 3.477 59.548 1.182 3.477 59.548 1.366 4.017 58.203 13 1.087 3.198 62.746 1.087 3.198 62.746 1.288 3.787 61.990 14 1.042 3.066 65.812 1.042 3.066 65.812 1.260 3.706 65.696 15 1.030 3.031 68.843 1.030 3.031 68.843 1.070 3.147 68.843
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表 4 公路工程领域GIS研究高频关键词相异矩阵（部分）
Table 4. Dissimilarity matrix of high-frequency keyword for GIS research in highway engineering field (part)
高频关键词 GIS 公路工程 高速公路 边坡地质灾害易发性评价 路线设计 路面管理系统 BIM技术 数据库 GIS 0.000 0.741 0.728 0.829 0.787 0.790 0.846 0.795 公路工程 0.741 0.000 0.986 1.000 1.000 0.978 0.907 0.949 高速公路 0.728 0.986 0.000 0.905 0.953 1.000 0.923 0.887 边坡地质灾害易发性评价 0.828 1.000 0.905 0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 路线设计 0.787 1.000 0.953 1.000 0.000 1.000 1.000 1.000 路面管理系统 0.790 0.978 1.000 1.000 1.000 0.000 1.000 0.771 BIM技术 0.846 0.907 0.923 1.000 1.000 1.000 0.000 0.952 数据库 0.795 0.949 0.887 1.000 1.000 0.771 0.952 0.000
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表 5 高频关键词共现图谱中心度（部分）
Table 5. Co-occurrence map centrality of high-frequency keywords（part）
序号 点度中心度 中间中心度 接近中心度 关键词 度量值 关键词 度量值 关键词 度量值 1 GIS 31.000 GIS 236.628 GIS 35.000 2 高速公路 21.000 高速公路 76.736 高速公路 45.000 3 公路工程 19.000 公路工程 51.539 公路工程 47.000 4 可视化 11.000 可视化 10.841 可视化 55.000 5 信息管理系统 9.000 信息管理系统 9.202 信息管理系统 57.000 6 滑坡监测 8.000 道路养护 7.379 滑坡监测 58.000 7 边坡地质灾害易发性评价 7.000 路线设计 7.249 RS技术 59.000 8 数据库 7.000 道路选线 6.010 数据库 59.000 9 道路选线 7.000 空间分析 4.371 道路选线 59.000 10 路面管理系统 7.000 ARCGIS 4.234 路面管理系统 59.000
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