杜 軍，張 俐，劉 薇，郭婷婷，鄧 禹，吳 斌

（云南省科學(xué)技術(shù)情報研究院，云南 昆明 650051）

0 引言

當前，新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖及農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通、交易、消費等深度融合形成的智慧農(nóng)業(yè)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要特征之一。大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，可以促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細化和高效化，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，識別智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)熱點和發(fā)展趨勢，對于我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

目前，識別智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)熱點和發(fā)展趨勢主要有以下方法：利用CiteSpace、VOSviewer等知識可視化軟件，采用文獻共被引、關(guān)鍵詞共現(xiàn)和時間線等分析方法，匯聚并可視化展示研究熱點，并總結(jié)探討其發(fā)展趨勢[1-6]；基于CNKI、Web of Science等數(shù)據(jù)庫在線軟件，運用文獻計量法，分析研究主題、學(xué)科領(lǐng)域、關(guān)鍵詞等，揭示其研究現(xiàn)狀[7-9]；以文獻計量學(xué)的方法為基礎(chǔ)，綜合利用數(shù)據(jù)挖掘、社會網(wǎng)絡(luò)、可視化展示、信息分析等方法和工具，對現(xiàn)狀、熱點、趨勢等進行綜合分析和可視化展示[10]；通過檢索專利數(shù)據(jù)庫，對檢索信息進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定其相關(guān)專利和核心技術(shù)[11]。然而，這些方法大部分都是針對樣本數(shù)據(jù)的某一軌跡線進行內(nèi)容分析，沒有基于時空維度從多個路徑進行分析。為了更綜合宏觀地分析國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的熱點技術(shù)及發(fā)展趨勢，本文以中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫收錄的2013—2022 年智能農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)為主題的文獻為分析樣本，從時空混合維度分析文獻發(fā)表時間演變路徑、主要研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)路徑、技術(shù)熱點演進路徑、技術(shù)前沿和發(fā)展趨勢路徑，并提出針對性建議，以期為智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)劃發(fā)展與布局提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文以目前國內(nèi)收錄論文和期刊覆蓋面最廣的動態(tài)數(shù)據(jù)庫中國知網(wǎng)（CNKI）為數(shù)據(jù)檢索源，檢索詞為TI=[('遙感'+'5G'+'區(qū)塊鏈'+'衛(wèi)星'+'物聯(lián)網(wǎng)'+'人工智能'+'北斗'+'算力'+'無人機')+('智慧'+'數(shù)字'+'高原'+'精細'+'精準'+'現(xiàn)代'+'智能'+'信息')]×('農(nóng)業(yè)'+'農(nóng)村'+'農(nóng)民'+'農(nóng)副'+'作物'+'農(nóng)產(chǎn)品'+'機械'+'農(nóng)具'+'農(nóng)場'+'農(nóng)莊'+'莊稼'+'農(nóng)田')，2013—2022 年所有的SCI、EI、核心和CSCD 來源期刊，剔除無關(guān)文獻和去重后，得到2 716 篇期刊文獻，作為此次研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2 研究工具

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

對文獻的發(fā)表年度和數(shù)量進行時間演變路徑分析，分析文獻發(fā)表數(shù)量和年份間的關(guān)系；對文獻的主要研究機構(gòu)進行空間區(qū)域分布和合作網(wǎng)絡(luò)分析，分析研究機構(gòu)間的合作交流關(guān)系；對文獻的主題和關(guān)鍵詞進行年度和空間距離混合的聚類和詞頻分析，探究技術(shù)熱點、技術(shù)前沿和發(fā)展趨勢。

2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

2.1 文獻發(fā)表年度分布分析

國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域文獻發(fā)文量年度分布情況如圖1 所示，2013—2022 年，國內(nèi)關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)的研究文獻發(fā)表數(shù)量保持相對穩(wěn)定，年均發(fā)表數(shù)量約271 篇，其中2015 年和2018 年的研究文獻相對較少，約為240 篇，這與2015、2018 年利用新技術(shù)開展智慧農(nóng)業(yè)研究的過渡年份有關(guān)。2015 年前廣泛利用衛(wèi)星監(jiān)控、遙測和傳感器對土地和農(nóng)作物進行識別、監(jiān)測、定量分析，2015 年后開始利用“互聯(lián)網(wǎng)+”進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、提供數(shù)據(jù)服務(wù)，2018 年后區(qū)塊鏈開始應(yīng)用于供應(yīng)鏈、質(zhì)量追溯跟蹤等方面。

圖1 國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域文獻發(fā)文量年度分布

2.2 主要研究機構(gòu)分析

按文獻發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計，2013—2022 年國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域主要研究機構(gòu)如表1 所示。從地域分布看，發(fā)文量排名前10 的研究機構(gòu)有9 家分布在北京，只有1 家分布在西安，說明北京地區(qū)研究智慧農(nóng)業(yè)的實力最強；從研究機構(gòu)性質(zhì)看，5 家機構(gòu)為農(nóng)林類研究院所，5 家為綜合性大學(xué)，說明科研院所和高校是智慧農(nóng)業(yè)研究的主力。

表1 2013—2022年國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域主要研究機構(gòu)

對表1 的國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域主要研究機構(gòu)作國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)主要研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)得到圖2。從圖2 可知，中國科學(xué)院大學(xué)內(nèi)部聯(lián)系緊密，交流合作互動多；北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心和農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點實驗室之間有較好的交流合作；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究成果多但各個院系間缺乏交流合作；而其它研究機構(gòu)間缺少交流互動。由此可見，國內(nèi)研究智慧農(nóng)業(yè)的機構(gòu)需發(fā)揮在各自領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢，建立合作體系，加強相互間的合作交流。

圖2 國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)主要研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

2.3 主題聚類及技術(shù)熱點分析

主題聚類是在共詞分析的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計學(xué)方法，把關(guān)系緊密的表征文獻主題的關(guān)鍵詞進行聚合歸類，同時賦予每個關(guān)鍵詞一個值，同一聚類中值最大的關(guān)鍵詞就作為該類的標簽[13,16]。使用CiteSpace 對2 716 篇被引前5%的期刊文獻進行主題聚類，以一年度為切割點，進行Pathfinder 剪枝聚類，得到12 個聚類，保留聚類效果較好的6 個聚類（聚類編號越小，涵蓋技術(shù)布局越完整），如圖3 所示。從圖3 可以看出，根據(jù)主題聚類大小排序，6 個聚類從大到小分別為：#1 遙感、#2 物聯(lián)網(wǎng)、#3 區(qū)塊鏈、#4 GPRS、#5 云計算、#6 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。6 個聚類體現(xiàn)出2013—2022 年研究智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域文獻的最主要關(guān)注方向。

圖3 國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域主題聚類

表2 是通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析方法對主題聚類圖提取關(guān)鍵詞，提取關(guān)鍵詞的頻次和度的信息，并按關(guān)鍵詞的頻次進行排序。關(guān)鍵詞在文獻中出現(xiàn)的頻次代表著關(guān)鍵詞在整個數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的次數(shù)，頻次高說明是高被引，是該領(lǐng)域的重要知識基礎(chǔ)。通過對高頻關(guān)鍵詞的分析，可探索和識別研究領(lǐng)域的熱點問題[14]。度代表某關(guān)鍵詞與其它關(guān)鍵詞的關(guān)聯(lián)性，是關(guān)鍵詞中心性最直接的度量指標，一個關(guān)鍵詞的度越大就意味著這個關(guān)鍵詞越重要[15]。

表2 國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域主題聚類及其關(guān)鍵詞

從表2 中可知：

1）#1 遙感聚類的研究主要利用無人機、遙感監(jiān)測對農(nóng)作物和農(nóng)田進行遙感和監(jiān)測，建立模型，提高土地利用率，并通過“互聯(lián)網(wǎng)+”共享遙感數(shù)據(jù)。從頻次和度看，無人機和作物是技術(shù)熱點。

推薦理由:當代硬漢派偵探小說大師，勞倫斯·布洛克的代表作之一雅賊系列全盛回歸。全十一冊，午夜文庫·精裝小紅殼。如何獲得一幅屬于自己的蒙德里安？如何在十五天內(nèi)看完三十部鮑嘉的電影？錢德勒和哈米特為何相愛相殺？吉卜林為何銷毀自己的著作？金吉和喬安娜為何變身吉姆和約瑟夫？見證無尾貓“拉菲茲”從男低音改喵女高音的全過程……我，伯尼·羅登巴爾，是個現(xiàn)代紐約的紳士小偷。我白天守書店，晚上闖空門。我喜歡吉卜林的小說、斯賓諾莎的書和蒙德里安的畫……我所有的天賦，讓我只能做個賊。

2）#2 物聯(lián)網(wǎng)聚類的研究主要利用傳感器進行數(shù)據(jù)采集，通過zigbee、互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，應(yīng)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能算法進行數(shù)據(jù)處理后，存放于數(shù)據(jù)庫供信息系統(tǒng)處理使用并形成大數(shù)據(jù)，該研究廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈、機械臂、農(nóng)業(yè)機器人、數(shù)字孿生等領(lǐng)域。從頻次和度看，大數(shù)據(jù)和傳感器是技術(shù)熱點。

3）#3 區(qū)塊鏈聚類主要研究農(nóng)產(chǎn)品的流通、農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈、農(nóng)村電商等方面，保障農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)存證和可溯源，發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟。從頻次和度看，數(shù)字經(jīng)濟和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈是技術(shù)熱點。

4）#4 GPRS 聚類的研究主要利用無線傳感器和物聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集，為精準精細農(nóng)業(yè)提供基礎(chǔ)支撐。從頻次和度看，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和精準農(nóng)業(yè)是技術(shù)熱點。

5）#5 云計算聚類的研究主要利用云計算相關(guān)技術(shù)，匯聚農(nóng)業(yè)信息，提供農(nóng)業(yè)信息服務(wù)。從頻次和度看，農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)信息（服務(wù)）是技術(shù)熱點。

6）#6 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)聚類的研究主要集中于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)金融、建立健全農(nóng)民專業(yè)合作社，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從頻次和度看，可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)農(nóng)業(yè)是技術(shù)熱點。

2.4 技術(shù)熱點演進

高頻關(guān)鍵詞是研究內(nèi)容及其領(lǐng)域的熱點映射，它在不同年份的退出或出現(xiàn)，折射出研究熱點的歷時演變。為分析智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)熱點的演化過程，在生成主題詞聚類圖譜后，將聚類作為Y 軸，引文發(fā)表年份作為X 軸，得到圖4 的國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)熱點演進時間線圖譜，此時每個聚類中的高頻關(guān)鍵詞對應(yīng)地分布在在圖譜上，展示出該聚類中高頻關(guān)鍵詞隨年份演變的情況，即技術(shù)熱點演進情況。

如圖4 所示，從聚類的大小及文獻間聯(lián)系緊密程度看，最重要的聚類是#1 遙感、#2 物聯(lián)網(wǎng)和#3區(qū)塊鏈。這3 個聚類不僅自2013 年以來一直都有大量文獻發(fā)表，一直保持相對熱度，而且聚類間的技術(shù)研究主題聯(lián)系緊密，說明這3 個聚類相關(guān)的技術(shù)既是基礎(chǔ)性技術(shù)，也是研究熱點。聚類#4 GPRS 也較為重要，不僅與上面3 個聚類聯(lián)系緊密，文獻發(fā)表量也較大。最大的聚類是#6 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，從研究內(nèi)容看，既包括智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)的手段如農(nóng)民專業(yè)合作社、金融支持、生態(tài)農(nóng)業(yè)等，也包括智慧農(nóng)業(yè)要實現(xiàn)的目標包括可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化等。

以年度為切片單位，從圖4 可得到每年出現(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞信息如表3 所示。從表3 中年度主要高頻關(guān)鍵詞變化可以看出智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究熱點隨著年度的推移而變化。

表3 國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域年度高頻關(guān)鍵詞

2.5 技術(shù)前沿和發(fā)展趨勢

突發(fā)詞檢測利用詞頻探測技術(shù)，通過考察詞頻的時間分布，將其中頻次變化率高的詞從大量的關(guān)鍵詞和主題詞中探測出并依據(jù)詞頻的變動趨勢來確定前沿領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。通過CiteSpace 的突發(fā)詞檢測功能，得到按爆發(fā)年份排序的爆發(fā)強度為2.4 以上的18 個突發(fā)詞列表，如表4 所示。

表4 2013—2022年國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)研究突發(fā)詞探測

從表4 中可以直觀地看出關(guān)于某一關(guān)鍵詞的研究最早出現(xiàn)于何時、它的爆發(fā)強度是多少、在何時突然變成熱點為廣大學(xué)者所關(guān)注及其持續(xù)的時間跨度等信息[16]。

從爆發(fā)起始年份看，2013—2015 年的研究熱點為農(nóng)業(yè)信息服務(wù)、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、家庭農(nóng)場、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，其中發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)信息服務(wù)是研究重點，技術(shù)熱點是農(nóng)業(yè)信息服務(wù)；2014—2016 年的研究熱點為可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)信息化、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；2015—2018 年的研究熱點為智能農(nóng)業(yè)；2017—2020 年間的研究熱點為精準扶貧、大數(shù)據(jù)、電子商務(wù)，其中精準扶貧是研究重點，技術(shù)熱點是電子商務(wù)和大數(shù)據(jù)；2018—2022 年的研究熱點為小農(nóng)戶、農(nóng)民合作社、農(nóng)村金融，其中小農(nóng)戶是研究重點；2019—2022 年的研究熱點為鄉(xiāng)村振興、數(shù)字經(jīng)濟、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中鄉(xiāng)村振興和數(shù)字經(jīng)濟是研究重點，技術(shù)熱點是數(shù)字經(jīng)濟和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

從爆發(fā)強度看，爆發(fā)強度最大的4 個關(guān)鍵詞分別為精準扶貧、小農(nóng)戶、鄉(xiāng)村振興和數(shù)字經(jīng)濟。其中，精準扶貧首次出現(xiàn)于2017 年并持續(xù)到2019 年，小農(nóng)戶出現(xiàn)于2018 年并持續(xù)到2022 年，鄉(xiāng)村振興和數(shù)字經(jīng)濟出現(xiàn)于2019 年并持續(xù)到2022 年。

從表4 可見，近年的技術(shù)前沿和發(fā)展趨勢為農(nóng)村金融、鄉(xiāng)村振興、數(shù)字經(jīng)濟和人工智能（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為人工智能的研究內(nèi)容）。

3 結(jié)論與建議

從上文分析可知，國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)熱點、發(fā)展趨勢已經(jīng)呈現(xiàn)出“天地協(xié)作，交叉融合，智能演化和泛在網(wǎng)絡(luò)”的特征，能對精耕細作、精深加工、質(zhì)量追溯、產(chǎn)銷供應(yīng)等重要的環(huán)節(jié)進行力度化的優(yōu)化和改造，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的全面升級改造，振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟。根據(jù)國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)熱點和發(fā)展趨勢分析，針對智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提出如下建議：

1）聚焦農(nóng)業(yè)智慧化改造。智慧農(nóng)業(yè)作為“新基建”背景下的重要任務(wù)之一，應(yīng)統(tǒng)籌整合現(xiàn)有規(guī)劃、項目、基地、人才等要素資源，深入推進以生物農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)為重點的農(nóng)業(yè)智慧化改造。

2）加強關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)。瞄準智慧農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重大需求，重點攻克如農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)融匯治理技術(shù)、農(nóng)業(yè)信息智能分析決策技術(shù)、農(nóng)機裝備專用傳感器、農(nóng)機導(dǎo)航及自動作業(yè)等關(guān)鍵共性技術(shù)。

3）強化戰(zhàn)略性前沿性技術(shù)超前布局。面向世界科技前沿和智慧農(nóng)業(yè)重點發(fā)展領(lǐng)域，制定智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖，重點突破基礎(chǔ)技術(shù)、通用技術(shù)，超前布局前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)。

4）夯實現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展科技創(chuàng)新基礎(chǔ)。加強現(xiàn)代信息技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，完善農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化科研創(chuàng)新體系，壯大農(nóng)業(yè)信息技術(shù)學(xué)科群建設(shè)，科學(xué)布局一批重點實驗室，加快培育領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團隊，加強農(nóng)業(yè)信息技術(shù)人才培養(yǎng)儲備。

5）加速技術(shù)集成應(yīng)用與示范。把新一代信息技術(shù)作為增強農(nóng)業(yè)發(fā)展活力的重要任務(wù)，聚焦重點地區(qū)、重點領(lǐng)域、重點品種，開展5S、智能感知、模型模擬、智能控制等技術(shù)及軟硬件產(chǎn)品的集成應(yīng)用和示范，熟化推廣一批數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村技術(shù)模式和典型范例。