基于Citespace的農業物聯網研究知識圖譜分析

汪敏，江朝暉2*

(1 安徽農業大學 信息與計算機學院，安徽 合肥 230036；2 安徽省智慧農業技術與裝備重點實驗室，安徽 合肥 230036)

隨著信息技術和計算機網絡技術的發展，農業物聯網已經走進了農業生產的各個領域，極大地推進了我國農業現代化進程[1]。物聯網技術在應用需求上最迫切、難度最大、集成性特征最明顯的領域是農業，它是整個物聯網發展的重要部分[2]。因此，農業物聯網成為熱點，受到廣泛關注。目前，國內關于農業物聯網已有的研究主要包括發展現狀、發展對策、關鍵技術和體系結構等，而對當前農業物聯網研究熱點、研究作者以及研究機構進行分析的文獻數量則相對較少。本文嘗試利用文獻計量方法進行量化分析，借助知識圖譜分析農業物聯網的研究現狀，對當前農業物聯網研究機構、研究熱點和研究主題進行系統的探索，以期為農業物聯網今后深入的研究提供更全、更新的信息資料，為研究者準確把握該領域的研究進展提供理論參考。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

本文借助Citespace計量工具進行知識圖譜分析。Citespace是美籍華裔學者陳超美博士與大連理工大學的WISE實驗室聯合開發的一款科學文獻數據挖掘和可視化分析軟件[3]。該軟件主要是對關鍵詞、主題、作者、機構、被引文獻、被引作者、被引期刊等學科信息的抽取和分析，對特定領域文獻進行計量，以探尋出學科領域演化的關鍵路徑及知識轉折點。Citespace在情報學、圖書館學、信息與知識傳播、經濟學、社會學等諸多領域的應用日益普及。本文采用了5.0.R6版本的CNKI數據分析板塊對數據進行處理。此外，還運用了Origin函數繪圖軟件和知網計量可視化分析功能對作者、機構以及發文年代進行統計分析。

1.2 數據來源

本研究數據來源于中國學術期刊出版總庫(CNKI總庫)，選擇其中的中文核心期刊和CSSCI來源期刊為數據樣本，以更好地反映農業物聯網領域的研究進展。在進行農業物聯網研究分析時，采用高級檢索方法，以“農業物聯網”為主題詞，選擇時間為2000～2018進行檢索，共得到1135篇文獻。

2 結果分析

2.1 農業物聯網研究關鍵詞分析

2.1.1 關鍵詞共現分析 通過使用Citespace對研究對象的關鍵詞進行分析，將CNKI上經搜索篩選得到的文獻以Refworks格式導出，并將其導入Citespace軟件，節點設置類型為關鍵詞(Keyword)，設置時間跨度為2000～2018年，單個時間分區長度為1，建立new project時，設置Link Retaining Factor的參數為2，e for TopN的參數為2.0，Percentage of Nodes to Lavel的參數為5.0。將閾值(Thresholds)參數c，cc，ccv分別設置為(2，2，20)(4，3，20)(4，3，20)，網絡裁剪(Pruning)選擇“Pruning sliced networks”+“Minimum Spanning Tree”，得到如圖1所示的農業物聯網研究關鍵詞共現圖譜，并將高頻關鍵詞進行統計，按照關鍵詞的頻次進行排名(如表1所示)，關鍵詞字體越大則在文獻中出現頻次越高；不同關鍵詞之間線條的粗細與共現程度成正比，共現程度越高，連接線條越粗。結合圖1和表1分析可知，除了農業物聯網、物聯網、農業物聯網技術和物聯網技術等自身關鍵詞外，排名靠前的三個關鍵詞分別是農業信息化、現代農業和智慧農業，說明農業物聯網是實現上述目標的核心手段。

同時還將關鍵詞進行中心度排名(如表2所示)。通過對表1和表2的綜合分析，可以發現兩個表格中的關鍵詞存在一定差異的同時也顯現了較高的雷同性，關鍵詞“勞動力”的出現說明了農業物聯網的發展使得勞動力在一定程度上得到解放，從2014～2017年的農業大數據分析說明，早期掌握大量農業數據后需要做的是將數據進行分析，最大化的開發數據資料的功能，為農業的發展提供合理的解決方案和計劃。由表1可知頻次越高的關鍵詞出現的年份越早，其發展也越成熟，但其技術或理念就相對陳舊，所以進行最新研究要關注頻次較少的關鍵詞，因為其中往往會出現該領域的最新動態、未來發展方向以及前沿熱點。

圖1 2000～2018年農業物聯網研究關鍵詞共現圖譜

表1 2000～2018年農業物聯網研究中頻次排名前20位的關鍵詞

表2 2000～2018年農業物聯網研究中介中心度排名前20位的關鍵詞

2.1.2 關鍵詞聚類分析 關鍵詞聚類分析結果顯示，共有10個聚類，選取其中前9個得到圖2。由圖2知，#0聚類：農產品質量安全，食品安全關系到每個人的身體健康和生命安全，是重大的、基本的民生問題，農業物聯網為解決這個問題發揮了巨大作用。根據物聯網體系架構中感知層的功能定位，利用物聯網技術，可以實現對物體的唯一標識和數據記錄，有效地標識和記錄整個食品供應鏈中食品名稱及其屬性信息、參與方信息等。#1聚類：傳感器節點，物聯網是將大量的傳感器節點構成監控網絡，通過電腦或手機平臺對監測參數進行分析，實現精細管理和節能減排，傳感器節點是農業物聯網的技術關鍵。#4聚類：設施農業，我國提出“感知中國”的物聯網發展戰略，“設施農業物聯網”是其中至關重要的應用[4]。由關鍵詞和關鍵詞聚類分析可知，不同階段農業物聯網研究領域研究重點不同，到目前為止還未形成一個普遍持續的研究熱點。

圖2 2000～2018年農業物聯網研究關鍵詞分析timeline視圖

2.2 作者分析

2.2.1 作者基本情況 利用知網計量可視化分析統計得出排名前10的高產作者、發文量及其所在單位(見表3)，排名前兩位的作者均來自于浙江大學，排名前10位作者中有4位來自湖南農業大學，由普萊斯定律[5]可知，發文量要在3篇以上才能成為核心作者，排名前十位作者均屬于核心作者。核心作者是對某一研究領域的發展具有較大貢獻的主要研究者，通過參考分析他們的論文，可以快速把握該領域的研究熱點和未來的發展趨勢。

2.2.2 作者合作網絡 科學合作就是研究學者為研究新的科學知識而在一起工作，本研究中作者合作是指如果在一篇論文中同時出現不同的作者，就認為作者之間存在合作關系。通過作者網絡共現分析，能夠了解該研究領域中作者之間的合作強度和互引關系[6]。把節點類型設置成作者(Author)，通過Citespace得到了農業物聯網研究分析的作者共現圖譜。圖中作者名字的字號越大，作者的發文量越多[7]。圖3顯示了作者合作網絡子圖，從圖3(a)可以看出，由黃友土為首，趙華、高蕊、管幫富、熊倩華、時黛等10人組成了最大的研究團隊，該團隊來自江西省農業信息中心，其次是由劉振華、楊倩倩以及侯金波三人組成的研究團隊。值得一提的是圖3(d)聶鵬程、何勇研究團隊，結合表3可知，兩人均來自浙江大學，且兩人的發文量較大，可以看出該團隊在農業物聯網研究領域中具有一定的權威性和影響力，也說明團隊合作的重要性。

表3 2000～2018年農業物聯網研究作者及其機構分布

圖3 2000～2018年農業物聯網研究作者合作網絡之典型子網絡

2.3 機構分析

探究農業物聯網分析機構的合作，其目的是為了解該領域核心機構、機構合作情況。將2000～2018年所有文獻的署名研究機構進行分析，利用Citespace設置節點類型為機構(Institution)，其他設置同上，機構字體的大小與發文量成正比，節點間的連線及粗細代表機構間的合作關系及合作次數[8]。

圖4 2000～2018年農業物聯網研究機構共現圖譜

綜合圖4和圖5分析可知，湖南農業大學的發文量最多，說明該校在此研究領域的研究力度大，研究成果多，同時湖南農業大學，浙江大學以及中國農業大學的發文量累計加起來占總數的50%以上，表明高校在該領域中做出了較大貢獻，通過圖4零星的幾個合作網絡反映出各機構合作較少，大多數機構還處于相對獨立的狀態，這就會使得該研究領域內作者與作者、團隊與團隊之間的聯系并不緊密，合作也不夠強，最后極有可能造成研究內容的重復。其中有兩個較大的研究團隊，分別是以湖南農業大學信息科學技術學院為主的研究團隊和以中國農業大學信息與電氣工程學院和國家農業信息化工程技術研究中心為核心形成的團隊。由圖5可以看出，排名在第三名的研究機構發文量與后面的研究機構的發文量差距較大，側面反映出各機構研究水平具有一定差異，發文數量低下也說明我國目前在該領域的研究還不夠，還需要繼續深入探索。

圖5 2000～2018年農業物聯網研究機構分布

2.4 文獻來源分析

分析農業物聯網研究領域發文期刊的分布情況，有助于了解該領域的核心期刊群，為學者搜集資料或選擇成果發表平臺提供參考[9]。分別統計各期刊的載文數量，表4給出了2000～2018年農業物聯網研究載文量排名前20的期刊，其中期刊《農業工程技術》的載文量遠超過其他期刊，排名第一，載文量高達70篇，農業物聯網研究相關文獻主要發表在該期刊的“溫室園藝”專輯中。其次是《農業網絡信息》，載文量28篇，《江蘇農業經濟》，載文量19篇。其中《江蘇農業科學》和《中國農業科技導報》是核心期刊，所發期刊的文獻在一定程度上代表了農業物聯網研究中的重點問題。

表4 2000～2018年農業物聯網研究文獻來源分布

2.5 發文量與年代分析

圖62000～2018年農業物聯網研究文獻年代分布

某領域期刊論文的數量在一定意義上說明了該領域學術研究的理論水平和發展速度[10]。研究文獻的時間分布規律可以在一定程度上了解該研究領域內的研究現狀以及研究熱點，例如某學科或某研究主題在一個階段內的文獻數量迅速增加，則可能說明在這一時期該學科或主體的理論發展較快，或成為當時的研究熱點[11]。因此，關注某領域學術論文的數量，有助于了解該領域研究的理論水平和發展速度。利用知網計量可視化分析得到農業物聯網研究的文獻年代分布，通過Origin繪制得到圖6，發文量與年代分析從2010年開始。2010年到2012年，發文量呈現一個逐年遞增的趨勢，從2012年到2014年，發文量呈現一個噴發式增長的趨勢，達到178篇。2016年發文量有所下降，次年發文量達到頂峰，在此之后，發文量有緩慢下降，但總體較以前發文量是一個大幅度上漲的趨勢。

3 結論

通過CNKI數據庫對農業物聯網進行檢索，基于文獻計量學觀點及Citespace分析，梳理了我國關于農業物聯網研究的現狀與發展歷程，歸納了農業物聯網研究的核心、熱點前沿方向、著者信息以及年代分布等，并對此做了全面的計量比較分析，從整體上描繪了我國農業物聯網研究的總體樣貌。結果發現：根據對關鍵詞共現分析和聚類分析可知，農業物聯網研究現階段主要關注的技術是傳感器技術和無線傳感網絡，在應用領域主要關注現代農業和智慧農業。其次對作者和機構進行分析可知，聶鵬程，劉勇等人發文數量較多，其研究內容對農業物聯網的發展趨勢具有一定的導向作用，湖南農業大學、浙江大學以及中國農業大學的發文量居絕對主導地位，表明其在農業物聯網的研究中取得了豐厚的學術成果；最后，對發文量和年代的分析表明發文量較以前呈現一個大幅度上漲的趨勢。