第37卷第6期2020年12月
土木工程与管理学报
J o u rn a l o f Civil E ngin eerin g an d M a n agem en t
Vol.37N o.6
Dec. 2020
基于CiteSpace的我国建筑信息化知识图谱
构建和分析
郭晓剑，胡欢
(江西理工大学经济管理学院，江西赣州341000)
摘要：以CNKI数据库为数据源，运用CiteSpace构建我国建筑信息化研究作者、发文机构、研究热点及核心
关键词等知识图谱，分析国内该领域研究优势、存在的不足及未来研究趋势。结果表明：我国建筑信息化文献
年发文量呈现上升趋势，并在近几年达到顶峰；研究人员、研究机构较多，研究力量主要集中在国内高等院校，
且已初步形成以同济大学、中国建筑科学研究院为核心的研究团队，但发文作者、发文机构间仍缺乏紧密交流
合作；研究热点主要集中在以BIM技术为主，与其他信息化技术如“物联网”“云计算”等方面结合，并主要运用
在绿建筑和大型复杂建筑中；“城市设计”“BIM与其他信息化技术结合应用”等是我国在该领域最新研究前 沿。针对上述研究结果提出相关建议，为我国未来建筑信息化的发展提供参考。
关键词：建筑信息化；知识图谱；BIM；城市设计
中图分类号：F407.9 文献标识码：A文章编号：2095-0985(2020)06-0044-08
Construction and Analysis of China5 s Building Informatization
Knowledge Map Based on CiteSpace
GUO Xiao-jian,HU Huan
(School of Economics and Management,Jiangxi University of
Science and Technology,Ganzhou 341000, China)
Abstract：Taking CNKI database as the data source，CiteSpace is used to construct the knowledge map of authors，publishing institutions，research hotspots and core keywords of China,s building infor­matization research，and analyze the advantages，disadvantages and future research trends of domestic research in this field.The results show that the annual volume of the architectural information docu­ments in China is on the rise，and it has reached the peak in recent years；there are many researchers and research institutions，and the research force is mainly concentrated in domestic colleges and uni­versities，and a research team with Tongji University and China Academy of Building Research as the core has been initially formed，but there is still a lack of close communication and cooperation be­tween the authors and the publishing institutions；the research is mainly focused on BIM Technology，combined with other information technology such as“internet of things”and“cloud computing”，and mainly used in green buildings and large complex buildings;“urba
n design”and“the application of BIM combined with other information technology”are the latest research frontiers in this field in Chi­na.Based on the above research results，this paper puts forward some suggestions for the future devel­opment of building informatization in China.
费玉清 黄段子Key words:building informatization;knowledge map;BIM;urban design
收稿日期：2020-01-06修回日期：2020-04-02
作者简介：郭晓剑（1971-)，男，江西赣州人，硕士，副教授，研究方向为工程管理、BIM技术和人工智能（Email:178076183@qq)通讯作者：胡欢（1996-)，男，江苏沛县人，硕士研究生，研究方向为工程管理、大数据与人工智能（Email:849882640@qq)
基金项目：江西省高校人文社会科学课题（G^7m)；赣州客家文化数字化研究院课题（m)N-XJ02)
第6期郭晓剑等：基于CiteSpace的我国建筑信息化知识图谱构建和分析• 45•
建筑行业作为全球经济发展的支柱产业[1，2]，需要及时地进行技术更新换代。在这个 信息化时代，所有行业效率的提升都离不开信息 化技术的支持。为推进建筑行业的转型和升级, 提高项目全生命周期的决策效率，需要将BIM (Building Information Modeling)技术、云计算、物联网等信息化技术相互结合，加快推进信息化技 术在提高生产建设效率、促进建筑产业集成发展 中的应用。根据我国“十三
五”规划中有关建筑 行业的部分条例衍生出的《建筑业发展“十三五”规划》可知，我国现阶段建筑行业的主要任务之 一是推进建筑产业现代化。2019年9月，住建部 出台的《关于完善质量保障体系提升建筑工程品 质的指导意见》中指出，现阶段我国建筑业需要 提升科技创新能力，推进BIM、大数据、移动互联 网、云计算、物联网、人工智能等技术在设计、施 工、运营维护全过程的集成应用，推广工程建设数 字化成果交付与应用，提升建筑业信息化水平。由此可见，建筑信息化是时代的选择，也是历史的 必然。
通过对学术界现有研究的相关文献总结可知 建筑信息化指的是运用信息技术，特别是计算机 技术、网络技术、通信技术、控制技术、系统集成技 术和信息安全技术等，改造和提升建筑业技术手 段和生产组织方式，提高建筑企业经营管理水平 和核心竞争能力，提高建筑业主管部门的管理、决 策和服务水平[3]。现阶段我国对于建筑信息化 的研究呈现研究范围广，研究方向多的特点，但大 多数研究主要集中在建筑信息化技术探索、应用、理论研究等方面，关于系统的梳理总结建筑信息 化研究现状的文献比较匮乏，且结合定性和定量 方法进行分析国内建筑信息化研究现状和未来研 究趋势的综述性文献更少。基于此，文章借助 CiteSpace软件构建国内建筑信息化研究知识图 谱，从研究作者、发文机构、研究热点及核心关键 词等方面进行可视化分析，了解我国建筑信息化 研究的发展现状、主要优势及存在的不足，以期为 进一步推动我国建筑信息化理论研究和实践探索 提供参考。
1数据来源、处理与图谱构建
1.1数据来源及处理
为提高研究结论的客观性和准确性，本文选 取国内最大的期刊全文数据库中国知网（CNKI)作为数据来源，为了体现研究的普适性，所以在采用CNKI数据库时以建筑为基础词增加建筑信息 化概念中的相关信息化词汇作为搜索范围以研究 建筑信息化发展的历程和发展趋势，同时在选择 相关研究时去除非核心期刊文献以保证研究的科 学性。根据数据库搜索情况来看,2005—2010年 为发展初期，所以选择2009年为研究的初始时 间，即研究时间为2009—2019年，且通过对相关 文献进一步排除、筛选和补充，最终有效文献数量 为1168篇。具体数据来源及处理结果如表1所示。
表1数据来源及处理结果
数据类型处理结果
相关数据库中国知网（CNKI)
主题=建筑并含信息化或建筑并含计算机技术检索关键词
或建筑并含网络技术或建筑并含通讯技术或建
筑并含控制技术或建筑并含系统集成技术或建
筑并含信息安全技术
文献类别核心期刊及以上期刊论文
语言类型中文
时间跨度2009—2019 年
文献数量1257 篇
有效文献数量1168 篇
1.2知识图谱构建
知识图谱被认为是描述人类随时间拥有的知 识资源及其载体，绘制、挖掘、分析和显示科学技 术知识及其之间的相互联系并创造知识共享的环 境，以促进科学技术研究的深人合作，并推动多学 科融合的研究方法可视化[4]。它具有“图”和 “谱”的双重性质与特征：既是可视化的知识图 形，又是序列化的知识谱系，显示了知识单元或知 识之间网络、结构、互动、交叉、演化或衍生等诸 多隐含的复杂关系，而这些复杂的知识关系正孕 育着新的知识的产生[5]。本文借助陈超美博士 基于Java开发的引文空间软件Citespace进行我 国建筑信息化研究的可视化分析，通过对科学文 献的下载导人，使用
关键路径算法（Pathfinder)、修剪切片网络（Pruning Sliced Networks)和修剪合 并网络（Pruning Sliced Network)等分别对 Author (作者）'Institution(机构）、Keyword(关键词）等 节点分析作者发文量、机构发文量、研究热点和演 进趋势研究，并进行相关的知识图谱的绘制。构 建知识图谱的流程一般分为九个阶段：确定研究 主题及其相关术语、收集数据、提取研究前沿术 语、时区分割（Time Slicing)、阈值选择、网络精简 和合并、可视化显示、可视化编辑和检测、分析结 果的验证[6]。具体流程如图1所示[7]。
• 46 •土木工程与管理学报2020 年
图2近十年发文数量
由图2可知，自2009年以来，建筑信息化论 文研究数量呈现三个阶段，即缓慢增长阶段、迅速 增长阶段和逐渐稳定阶段。2009—2013年建筑 信息化研究缓慢增长，由于2008年出现了国际范 围的金融危机，国家为了更好地应对提出了一系 列发展计划，导致工程项目的数量剧增，现有生产 力不能满足发展需要，则需要新技术来提高生产 力水平。我国学者何关培[8]对国外先进的BIM  技术进行深人研
究和总结，为我国BIM 技术的发 展做出了重大贡献[9]。但此时的建筑信息化仅 存在BIM 技术这一研究领域，大部分学者集中进 行了 BIM 技术的标准制定、运用和改良。2013— 2017年，随着各类信息化技术的出现和成熟，尤 其是住建部出台了«2011—2015年建筑业信息化 发展纲要》，促进了建筑信息化研究迅速增长并 到达顶峰。2017之后，发文数量有所下降，说明 现有技术的研究已经到达了一个稳定状态，需要 更多信息化技术在建筑行业的创新应用以及建筑
年份
02009
2011
2015
2017
2019
2.1发文数量分析
运用统计方法对C N K I 数据库中建筑信息化 近十年的研究论文发表情况的年增长趋势进行研
究，结果如图2所示。
250
图1知识图谱构建和应用流程
2建筑信息化知识图谱分析
信息化中的已有技术与不同学科的交叉融合。
2.2发文作者分析
发文作者是科学研究的主体，通过对发文作 者及其合作网络的结构特征分析，可以反映出该 领域的核心作者及其合作关系[10]，从而对某一 领域的研究程度进行深层次的探讨。国内建筑信 息化领域研究文献发文作者的合作网络知识图谱 如图3所示，共现节点数量为153，连线数量为 118，网络密度为0.0101，说明在节点数量和连线 数量较多的情况下，发文作者图谱保持了较高的 密度。由图谱光环大小和共现频次可知，许多专
家学者对建筑信息化进行了深人的研究，根据普 赖斯定律[11’12]，核心作者发文数m  = 0.749几腿
为发文最多作者的论文数）为核心专家，因 此将文章数量为3篇及以上的作者定为核心作 者，领域内核心研究专家为张建平（14次）、邓雪 原（
12次）、王廷魁（7
次），其次是李永奎、张桂
青、李成栋、罗开海、马小军、纪博雅、戚振强、张莉 莉、陈远、胡振中、赖华辉、张晓玲和马智亮，共现 频次均在4次以上（因篇幅原因仅选择呈现共现 频次4次以上的作者），且根据合作网络来看，部 分论文作者之间形成了一些研究合作团队，但各 团队之间由于研究的建筑信息化相关领域的方向 不同，导致一些合作团队的联系强度比较弱。
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图3国内建筑信息化领域研究文献
发文作者的合作网络
通过对发文作者进一步分析，发现在建筑行 业信息化方面，相关研究专家学者的近期研究热
点大致分为以下几个:B IM 的IFC  ( Industry  Foun ­
dation  Class ) 标准 [13，14] 、绿建筑 [l 5，l 6] 、BIM  技术
应用与信息化技术结合[17，18]、大型复杂工程建 设[19,20]、建筑运维管理[21,22]等。可以发现，核心 作者的主要研究均是建筑行业的某一领域研究, 较少的文献作者做到了领域与学科的交叉研究。
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第6期郭晓剑等：基于CiteSpace的我国建筑信息化知识图谱构建和分析• 47•
2.3发文机构分析
建筑信息化机构合作知识图谱如图4所示, 共现节点数量为139，连线数量为57，网络密度为 0.0059，节点数量较多，但连线数量和网络密度都 较小，说明建筑信息化发文机构虽然较多，但是之 间的联系不足，且机构合作网络的结构比较松散、密度不高，较为复杂的研究机构的合作仅有以同 济大学及其二级组织、中国建筑科学研究院等为 核心的机构的合作，其他机构合作程度均较浅。表2是超过10次的主要发文机构的机构名称、初 始年份和发文次数。
图4建筑信息化机构合作知识图谱
表2主要机构发文情况
排名次数初始年份机构名称
1262011清华大学土木工程系
2152009中国建筑科学研究院
3152014上海交通大学土木工程系
4122013重庆大学建设管理与房地产学院
5122012同济大学经济与管理学院
6102015清华大学建筑学院
7102009同济大学
通过进一步研究可以发现发文数量在10次 以上的主要机构除中国建筑科学研究院外均为高 等院校及高等院校二级组织，缺乏企业、研究院 (所）等研究机构的加盟，未能有效实现“产学研”的合作，然而他们之间的相互合作更能使各机构 的研究者了解实际需求，激发研究者的研究灵感, 在建筑领域形成新的研究方向。因此，在未来对 于建筑信息化的研究中，各主要研究高校应该加 强与企业、研究院（所）的交流与合作，从而研究 出更有实践价值的成果。
2.4高频关键词分析
通过关键词的研究可以发现研究领域内的主 要研究内容和核心观点，更能够反映研究热点、研究趋势和知识的相关结构[23]。建筑信息化关键 词知识图谱如图5所示，共现节点数量为199，连 线数量为237，网络密度为0.012，节点数量和连 线数量较多，说明近十年来，我国建筑信息化研究 已经越来越成熟，研究范围和研究领域也越来越 广泛，且图中的节点越大，连线颜越粗，说明该 关键词的研究越深人，相关研究的联系程度也越 密切。
图5
建筑信息化关键词共现网络
• 48•土木工程与管理学报2020 年
由表3可知，近10年的研究以BIM技术的 研究为主，关键词出现次数前两名都是BIM，并通 过图5分析，建筑信息模型一词以技术研究为主, BIM—词以理论研究为主，可知在B IM的研究 中，对于BIM相关理论和技术的研究已经非常丰 富。排名第三的是信息化一词，且中心度为0.78, 说明信息化研究在建筑信息化中占有非常重要的 地位。同时，在高频关键词中，GIS(Geographic In­formation System)[24] 、物联网[25]和大数据[26]都属 于信息化技术，说明在建筑信息化中，其他信息化 技术的研究也逐渐丰富起来。在建筑信息化的应 用方面，装配式建筑和高层建筑是建筑信息化应 用方向的主要建筑类型，且对于整个建筑行业来 说，建筑项目管理[27]是当前在整个建筑运营周期 中最需要信息化的部分。通过关键词分析可知，现阶段我国正处于建筑信息化阶段的关键时期，为了满足信息时代的需要，国家根据建筑业发展 需要提出了一系列政策和发展规划[28]，提高了信 息化手段在建筑行业的地位，并着重强调了 BIM 技术的重要性，所以建筑信息化技术的相关研究 均以BIM技术为主，其他信息化技术为辅，应用 于以项目管理为主的新型建筑的全生命周期中。
表3 2009—2019年建筑信息化研究高频关键词
出现次数中心度关键词出现次数中心度关键词
3430.27him330.09装配式建筑
3270.53建筑信息模型310.06应用
1130.78信息化260.17项目管理
810.2地理信息系统230.09大数据
390.18物联网220.41高层建筑2.5演进趋势和前沿分析
通过对上述关键词图谱进行聚类，聚类的关 键参数 Modularity Q值为 0.8343>0.3, Mean Lil-houette值为0.6095>0.5，即整个聚类的网络结构 较为明显且形成了有规律的聚类[29]，得出了关键 词聚类的时间线图谱，从表4和图6的研究突现 词可知，建筑信息化研究的演进方向可以分为13 个领域且通过Citespace软件有了较为贴合每一 聚类主题的代表关键词，自2009年开始，到2013 年，关键词聚类中逐渐出现了建筑工程、超高层、Building GIS、信息化、可视化、RFID(Radio Fre­quency Identification)技术，在这 一•研究的平稳时 期，我国的建筑信息化研究延续了 2009年之前的 研究，并开始出现与信息化技术结合的现象。同时，通过B IM技术制作出的建筑可视化模型[30，川，也是2009—2013年的热点内容。在突 现词中，这一阶段突现强度最高的词为地理信息 系统，说明GIS在建筑上的应用在这一阶段受到了很多学者的狂热研究[32]，其次为信息化（强度 为3.8087)和空间分析
（强度为3.2479)，也是通 过GIS技术延伸出来的一个概念和相关理论。此 时，由于新型信息化技术的出现，许多建筑难题得 以解决，更多其他领域的信息化技术逐渐被应用 到建筑业上。2013—2017年，由于我国“十二五”计划的完成和“十三五”计划的提出，各种建筑信 息化政策层出不穷，则出现了建筑信息化在深化 设计、装配式建筑、优化、以及人工智能等研究方 向的转变，在这一阶段，各类传感技术和网络技术 的蓬勃发展，促进了物联网等信息化技术的逐渐 成熟。较传统技术来说，由于这类信息化技术在 数据处理上存在很大优势，各类学者不断地进行 跨专业研究以寻突破，此时突现词出现了云计 算（强度为2.7112)、物联网（强度为3.9604) 等[33]信息化技术在建筑行业的运用。但是根据 聚类结果来看,2017年以后，建筑信息化的研究 方向逐渐减少，仅存可视化、建筑工程、超高层、装 配式建筑、人工智能和信息化技术，此时的突现词 为城市设计[34,35]和 Revit API(Application Pro­gramming Interface)[36] ，说明现阶段 ，我国建筑信 息化的研究热点在于城市设计和BIM技术在建 模（Revit)扩展当中的应用，即通过Revit API，可 以添加用户基于Revit A P I开发的插件来扩展和 增强Revit功能和应用，更能够促进其他信息化 技术在建筑方面的推广和应用。也就是说，此时 建筑信息化的研究已经逐渐转变为其他领域的信 息化技术与 BIM技术在建筑行业的结合应用。
表4建筑信息化研究突现词top 20
突现词强度2009—2019年
薛凯琪个人资料建筑企业  2.2283 _______________________
信息化  3.8087 _______________________
地理信息系统15.4968 _______________________
空间分析  3.2479 _______________________
建筑  2.1792 _______________________
物联网  3.9604 _______________________
建筑业  2.8329 _______________________
建模  2.6897 _______________________
绿建筑  1.5142 _______________________
全生命周期  2.4845 _______________________
云计算  2.7112 _______________________
三维设计  1.7037 _______________________
项目管理  2.6338 _______________________
碰撞检测  1.9355 _______________________
建筑供应链  2.4213 _______________________
机器人  1.5938 _______________________
虚拟施工  2.1309 _______________________
绿施工  2.0191 _______________________
城市设计  1.6143 ___________________
Revit API    1.6143 _________________■■■