基于CiteSpace的我國智慧農業研究可視化分析

楊永靖，劉 偉

（江蘇聯合職業技術學院徐州經貿分院，江蘇 徐州 221004）

1 研究設計

1.1 研究方法與工具

使用Excel對選取的研究文獻從數量、發表年度、期刊、作者和研究機構等角度進行統計分析，通過CiteSpace v5.7.R5W知識圖譜軟件對我國智慧農業研究領域的文獻關鍵詞進行共現圖譜、聚類圖譜和突現情況分析，揭示我國智慧農業研究領域的研究現狀、熱點和方向。

1.2 研究資料來源

研究資料來源于中國知網（期刊文獻數據庫），針對研究內容制定檢索策略如下：選擇“高級檢索”，檢索條件為“主題=智慧農業”，取消勾選“中英文擴展”，選擇“學術期刊”，其他按知網默認設置。共檢索到2535篇文獻，去除510篇無作者、資訊報道、書評等文獻后，最終獲得2025篇（檢索時間為2021年3月13日）有效文獻，其中北京大學圖書館“中文核心期刊”文獻153篇。

1.3 研究步驟

首先，確定檢索策略后對檢索結果進行甄別和篩選，確定有效文獻即研究范圍；其次，對有效文獻進行梳理，對其數量、年度、期刊、作者、研究機構和文獻被引等進行統計，分析我國智慧農業領域的研究現狀；最后，借助CiteSpace v5.7.R5W軟件，可視化分析我國智慧農業研究領域2025篇文獻的關鍵詞，揭示我國智慧農業的研究熱點及趨勢。

2 研究現狀分析

2.1 文獻發表年度分析

2009至2021年十三年間，關于我國智慧農業方面的文獻總量從時間維度的分布如圖1所示，總體呈現穩步增加的態勢，年均近156篇。經檢索，周國民[1]于2009年發表的《淺議智慧農業》是我國最早涉及智慧農業領域研究的學術論文。中國農業大學李道亮[2]于2012年發表的《物聯網與智慧農業》一文，從物聯網與智慧農業的內涵、農業物聯網體系架構、關鍵技術、應用現狀和發展對策與建議等方面進行了研究和探討。此后，關于智慧農業的研究成果逐年快速增加，并在2020年文獻數量達到峰值，由此可見，智慧農業的研究和應用，在我國正處于快速發展時期。2020年我國研究者共發表了594篇智慧農業領域的論文，其中北京大學圖書館“中文核心期刊”文獻59篇，占北京大學圖書館“中文核心期刊”文獻總量的38.56%，論文數量增幅較大、論文質量提升顯著。可以預見，未來智慧農業研究將持續成為智慧農業研究者關注的焦點。

圖1 我國智慧農業研究文獻發表年度分布圖

2.2 主要來源期刊分析

選取發文量≥22的主要來源期刊共14本（見圖2），包括《江蘇農業科學》《農業工程技術》《物聯網技術》《農村經濟與科技》和《現代農業科技》等。其中，涉農類刊物有13本，占比92.86%，這證明涉農類期刊是刊登我國智慧農業研究成果的主要載體。由圖2可以看出，我國智慧農業研究論文主要發表在《農業工程技術》《農村經濟與科技》和《現代農業科技》上，三者對我國智慧農業研究成果的載文量占主要來源期刊該研究領域總載文量的35.27%，表明三者是研究者進行我國智慧農業交流的主要平臺。

圖2 我國智慧農業研究主要來源期刊發文量統計圖

2.3 核心作者分析

經統計，智慧農業領域發文量最多者為7篇。按普萊斯定律，把N=0.749、Umax=7帶入計算可知，該領域核心作者最低發文約2.29篇，即發文量高于2篇的作者可視為該領域的核心作者[3]。該領域接近82.46%的研究者僅發表了1～2篇智慧農業相關文章，表明該領域的核心作者偏少、平均論文產出率需提高。

選取發文量≥4的研究者共12人（見表1）。由表1可知，發文量最高的是李道亮、鄭飛翔、孫忠富和杜克明，4人均發表7篇，其次是黃海龍（6篇），趙春江、馬浚誠、張偉和王紅玲（5篇）等；從合作來看，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所的鄭飛翔、孫忠富、杜克明和馬浚誠4人共合作發表5篇該領域論文；從被引頻次角度，中國農業大學的李道亮位居首位，篇均被引56次，其次是鄭飛翔（47次）、孫忠富（47次）、杜克明（47次）、王儒敬（21次）等；從研究者所屬研究領域看，所有研究者都涉及農業或計算機軟件及計算機應用領域，83.3%的研究者涉及農業領域、83.3%的研究者涉及計算機軟件及計算機應用領域。

表1 我國智慧農業研究主要研究作者統計

2.4 主要研究機構分析

選取發文量≥4篇的研究機構共13家（見表2），包括遼寧省農業發展服務中心、江西財經大學、中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所等，各機構發文總量差距不大，遼寧省農業發展服務中心的研究成果有9篇，位居第一，其次是江西財經大學（7篇）；從研究機構性質看，包括7家高校，5家農業研究所和農業發展中心，以及1家有限公司；從首次發文年份角度，重慶理工大學兩江人工智能學院的研究開始得最早（2009年），是我國智慧農業研究的開創性機構；在機構間的合作方面，各研究機構間聯系稀疏[1]，學術研究方面的合作和交流有待增強。

表2 我國智慧農業研究主要研究機構統計

2.5 文獻被引分析

選取被引頻次≥59的文獻共11篇（見表3）。從表3可以看出，李道亮的《物聯網與智慧農業》被引頻次為341，位居榜首，其次是孫忠富、杜克明、鄭飛翔和尹首一[4]合作的《大數據在智慧農業中研究與應用展望》（294次）；從研究內容方面，有10篇研究成果涉及物聯網技術在農業生產中的應用，可見物聯網技術在智慧農業中扮演著至關重要的角色，也是該領域研究的主要方向。這些高被引文獻為我國智慧農業的發展和研究做出了重要貢獻。

表3 我國智慧農業研究高被引文獻統計

3 研究熱點及趨勢分析

關鍵詞在很大程度上體現了文章的關鍵內容及研究方向。通過對所研究領域的文獻關鍵詞進行共現分析、聚類分析及突變分析，有助于研究者快速把握該領域的研究熱點和趨勢[5]。

3.1 我國智慧農業研究熱點分析

使用CiteSpace v5.7.R5W軟件對2025篇智慧農業領域的文獻關鍵詞進行可視化分析，具體設置如下：時間切片設置為“2009-2021”、切片為1，節點類型選擇“Keyword”，其他按軟件默認設置。在得到的關鍵詞共現網絡圖譜（見圖3）中，該網絡圖譜共有560個節點、1988條連線、密度為0.0127。

圖3 2009-2021年我國智慧農業研究關鍵詞共現網絡圖譜

在文獻統計中，某一研究領域出現頻次較高的關鍵詞，一般可視為該領域的研究熱點。為準確把握我國智慧農業的研究熱點，表4列出共現詞頻較高的高頻關鍵詞、頻次、中心性及首現年份。頻次超過50的關鍵詞有9 個：“智慧農業”“物聯網”“物聯網技術”“大數據”“農業物聯網”“農業”“鄉村振興”“農業大數據”和“農業信息化”，可以判定這些高頻關鍵詞是我國智慧農業研究領域的熱點，其中“智慧農業”和“物聯網”的中心性大于0.1，表明其重要性較高。

表4 2009-2021年我國智慧農業研究關鍵詞聚類網絡圖譜

經過自動聚類和K聚類，得到關鍵詞聚類網絡圖譜（見圖4）。圖譜中Modularity Q 為0.4336（大于0.3），說明聚類效果較好；Mean Silhouette的分值為0.7178（大于0.5），說明聚類結果是合理、可信的。聚類后的關鍵詞按照規模被分為13類：#0問題、#1智慧農業、#2物聯網、#3農業物聯網、#4 nb-jot、#5農業大數據、#6農業供給側結構性改革、#7農業裝備、#8鄉村振興、#9農業電子商務、#10無人機、#11移動信息化和#12氣候智慧型農業。

圖4 我國智慧農業高頻關鍵詞頻次和中心性統計表

3.2 我國智慧農業研究趨勢分析

設置Minimum Duration=1，得到2009-2021年我國智慧農業研究關鍵詞突現情況（見表5），從時間維度展示了我國智慧農業研究的演進過程，這些突現詞既代表了當前階段的研究熱點，也將會是未來的研究方向。其中，“互聯網+”突現強度最大，為6.26，其次為“農業供給側結構性改革”（6.02）、“鄉村振興”（5.88）、“農業裝備”（4.25），其他關鍵詞突現強度均在2～4之間。突現持續周期最長的是“低功耗”，長達6年，其次是“現代農業發展”（4年）、“土壤溫濕度”（4年）和“實時監測”（4年）。從突現詞的年度分布來看，2017年突現詞最多（5個），其次是 2009、2013、2014、2019年（3個）；另外，2010-2012年和2018年這4年沒有突現詞，2010-2012年處于該研究領域的萌芽和起步階段，研究成果較少、缺乏有效關注，而2018年是由于2017年是產生突現詞最高的年份，需要消化和吸收的時間。至今仍在持續的突現詞有4個：“鄉村振興”“數字鄉村”“智能農機”和“無人機”，這些突現詞代表了近幾年該領域的研究熱點，也揭示了未來的研究方向。

表5 2009-2021年我國智慧農業研究領域突現詞

4 研究結論

本文以2009-2021年知網中2025篇我國智慧農業文獻為研究對象，研究結果顯示：

（1）我國最早涉及智慧農業研究的學術論文是周國民發表的《淺議智慧農業》。十三年期間，我國年刊發智慧農業方面的文獻在總體上呈現穩步增加的態勢，并在2020年達到峰值，年發表594篇，論文質量也顯著提高，這表明我國智慧農業研究和應用正處于快速發展階段，該領域的研究將持續成為研究者關注的焦點。涉農類期刊是研究者交流智慧農業研究成果的主要載體。該領域的核心作者偏少、平均論文產出率有待提高。該領域的大部分研究者都涉及農業相關領域或計算機軟件及計算機應用領域。產生了一批高被引文獻，對該領域的研究起到積極的引導和推動作用。

（2）關鍵詞聚類效果較好，共生成13個聚類。有9個關鍵詞頻次超過50：“智慧農業”“物聯網”“物聯網技術”“大數據”“農業物聯網”“農業”“鄉村振興”“農業大數據”和“農業信息化”，這些關鍵詞可視為我國智慧農業研究領域的熱點。

（3）關鍵詞“互聯網+”的突現強度最大（6.26），突現持續周期最長的是“低功耗”（6年），突現詞出現最多的年份是2017年（5個）。至今仍在持續的突現詞有“鄉村振興”“數字鄉村”“智能農機”和“無人機”等，這些突現詞既代表該領域當前的研究熱點，也將成為未來的研究方向。