基于專利信息的旅游科技創新圖譜研究

巫程成，朱倩倩，方 敏

(1.浙江省文化和旅游發展研究院，浙江 杭州 311231；2a.浙江旅游職業學院 科研處；2b.合作與發展處，浙江 杭州 311231)

一、問題緣起

2021年，我國“十四五”規劃明確提出，強化國家戰略科技力量需推進學科交叉融合，完善共性基礎技術供給體系?！丁笆奈濉蔽幕吐糜慰萍紕撔乱巹潯芬蔡岢?，支持和鼓勵文化和旅游行業聚焦重點領域，開展理論研究、技術研發、裝備研制和應用示范，推動科技成為文化和旅游高質量發展的新動能。新冠肺炎疫情常態化背景下，數字化新技術對各個領域的變革、人民日益增長的美好生活需要等使旅游領域的科技創新受到前所未有的政策關注、技術關注和市場關注。因此，開展旅游科技創新研究具有重要的理論與現實意義。在此背景下，對旅游領域的專利進行全方位計量分析和知識圖譜分析，預測旅游產業的關鍵技術和前沿趨勢，有利于政策制定者調整旅游科技創新發展戰略，提高文化和旅游資源配置效率，推進文化和旅游高質量科學發展。

綜合以往研究發現，科技創新對旅游消費、企業運作、政府管理和產業格局具有重要影響，需進一步構建旅游科技創新體系和明晰旅游科技創新重點領域[1]。最早表現在智慧旅游領域，即利用云計算、物聯網、高速移動通信技術和智能終端設備滿足旅游管理智能化、服務主動化、旅游個性化和信息對等化發展需求，提升旅游產業現代服務業的科技含量和服務質量[2]。在生態旅游領域，科技創新從旅游的資源功能、游客行為、環境承載力、空間管控、價值認知等方面推動著生態旅游的可持續發展[3]。在交通運輸方面，旅游業和科技創新交互耦合，以提升旅游目的地的周轉率，推動旅游各產業綜合發展[4]。在旅游演藝領域，技術因素能大幅提升旅游演藝產業發展、旅游演藝體驗和產品打造，但對未來可能發生的顛覆式產業尚未積極思考并主動應變[5]?？萍疾粌H推動文化旅游產業革新，也改變了文化旅游的消費模式，出現了預約制、定制化、沉浸體驗式和打卡式消費。科技成為催生新業態的新動能，博物館旅游、觀光旅游、鄉村旅游和城市旅游等新業態層出不窮，游客的美好旅游體驗在異地、在家里、在虛擬世界逐步得以滿足[6]。

專利是衡量一個領域技術創新水平的重要標志，專利計量指的是通過專利分析某一領域技術發展趨勢和專利共現情況等[7]。旅游科技專利是評價旅游領域科技創新水平的重要指標[8]?，F有的很多研究是通過知識圖譜工具從專利計量的角度分析某一領域科技創新的現狀和趨勢[9]，但從該角度分析旅游領域科技創新的此類研究卻相對較少。那么，全球旅游科技創新專利的整體情況如何？我國的旅游創新技術發展處于什么水平？旅游科技創新的關鍵技術、關注熱點和前沿領域都有哪些？了解全國旅游專利發展情況可為我國旅游科技創新戰略提供哪些啟示？文章旨在通過知識圖譜工具，從專利計量視角展示旅游領域的科技創新研究全貌，包括專利申請年度分析、地域分布、專利權人分析、旅游領域關鍵技術、技術熱點和技術前沿等，為優化旅游科技創新提供政策框架和解決方案。

二、數據來源與研究方法

(一)數據來源

專利對于技術創新具有一定的科學計量功能。本研究借鑒專利的相關研究方法[10]，以德溫特專利數據庫(Derwent Innovations Index，DII)為數據來源。德溫特專利數據庫是基于Web的專利信息數據庫，整合了德溫特世界專利索引數據庫與專利引文索引數據庫，共收錄了1963年以來全球100多個國家上千萬條基本發明專利信息，其專利情報具有非常高的全面性和權威性，可保證數據的信效度[11]。綜上，本研究以TS(Tourism OR Leisure OR travel or tourist) 為檢索主題，時間跨度為1963—2020年，截至2021年9月5日共檢索得到 10 373 條數據，導出題錄時設置為“全記錄”，使每條題錄中涵蓋標題、專利權人、摘要、手工分類代碼等基本信息。

(二)研究方法

本文采用專利計量的方法，結合知識圖譜對專利技術進行共現分析。CiteSpace是陳超美博士基于庫恩的科學范式理論、普賴斯的科學前沿理論、社會網絡分析的結構洞理論，形象化展示學者與文獻、學者與學者、文獻與文獻之間引用和共引關系的知識圖譜工具[12]。趙程程[13]基于德溫特創新專利引文索引數據庫2010—2020年的數據，利用Citespace軟件繪制了人工智能技術創新網絡圖譜，識別出了中國人工智能領域最具潛力的創新主體和創新特征。肖涵彬等[14]利用CiteSpace軟件對德溫特專利數據庫中的碳捕集、利用與封存技術專利進行知識圖譜計量分析，探究其專利文獻時空分布、熱點與前沿技術及未來創新性技術的特征。Mihaela等[15]采用知識圖譜工具對1975—2008年的熱集成技術發展和改進系統的科技發展、演進和前沿技術進行了深入研究。德溫特手工代碼能反映專利核心的內容和主題，展現技術發明的創新點及其應用，很適合做技術研究。而已有研究采用知識圖譜工具研究專利數據庫，為厘清某領域科技創新程度的研究范式提供了科學依據。詞頻的中心性可以反映某領域的關鍵程度，即專利技術的關注程度和熱點情況；突發性(burst)分析是從專利技術類別中動態探測某個領域的前沿技術。因此，本研究專利計量分析包括兩方面：一是統計分析旅游領域創新專利的整體概況；二是采用知識圖譜工具CiteSpace5.6.R2軟件分析旅游科技創新圖譜，再通過德溫特手工代碼分析旅游領域科技創新研發的關鍵技術、熱點技術和前沿技術。

三、旅游科技創新專利分析

(一)專利申請年度分析

根據德溫特數據庫1963—2020年全球旅游相關專利統計，通過Excel工具繪制年度申請量發展趨勢圖，其中，柱狀圖代表年度專利數量，箭頭線代表專利數二次指數擬合趨勢，點狀曲線代表專利數量三次指數擬合發展態勢。如圖1所示，兩條指數擬合曲線擬合度R2都達到80%以上，可認為旅游科技創新專利在全球專利申請數量中表現為增長趨勢[16]。1981年以前旅游科技創新技術的專利數量基本維持在100以下，2010年和 2013年數量有明顯增加，且2010年以后每年的增加量都保持在 1 000 左右。究其原因，可能是因為2010年iPad橫空出世，人機交互發展更緊密，清潔可持續能源技術、生命科學研發、信息通信技術、航天領域發展和新芯片的出現引領了各領域的科技發展。根據這一發展趨勢，未來旅游科技創新專利數量還將會大幅增長，適合采用增加投資提升旅游科技創新的戰略布局。具體轉折點和歷史演進的發生發展，下文通過研究熱點和前沿進一步分析。

圖1 1963—2020年旅游科技創新專利年申請量變化趨勢

(二)專利權人分析

由專利權人分布可看出旅游創新技術研發實力和聚焦點。如表1所示，在全球范圍內選取擁有專利數量超過20項的14位專利權人，他們主要來自美國IBM公司、蘋果公司、谷歌公司，日本索尼公司、佳能公司，韓國三星公司、LG公司。

表1 1963—2020年旅游相關專利申請量排世界前14位的專利權人

1.時間分布。運用CiteSpace的Visible選項功能可以分析專利權人的數量、開始時間和中心度。從專利申請的起始時間看，日本的KANAMARU TEKKOSHO KK公司早在1963年就申請了專利，美國的SIEMENS AG公司也于1973年申請了專利。距今申請時間最近的是BEIJING BAIDU NETCOM SCI & TECHNOLOGY CO(北京百度)、SCISUN TECHNOLOGY CO LTD(中國深圳思迅)、MASSACHUSETTS INST TECHNOLOGY(美國麻省理工)、UNIV HUNAN APPLIED TECHNOLOGY(中國湖南應用技術學院)、SONY SEMICONDUCTOR SOLUTIONS CORP (日本索尼)都于2020年申請了旅游科技創新方面的專利，尤其是BEIJING BAIDU NETCOM SCI & TECHNOLOGY CO當年就擁有該領域5項專利。整體來看，美國和日本旅游領域相關專利的申請時間相對較早，中國相對較晚，目前具有蓄勢待發之勢。

2.專利權人分析。運用CiteSpace的History of publication選項功能可以具體分析各個專利權人的專利內容。具體來看，IBM公司因其在商業領域的資金支撐和全方位的科技創新能力，對旅游領域的科技創新具有重要的影響作用，尤其是旗下大數據平臺Watson為航空異地旅游、旅游交通、旅游公共信息發布、旅游產業運行監管、景區客流預警與門票預約、個性消費模式分析、多語種旅游形象推廣等領域提供智慧旅游解決方案。蘋果公司因其在智能手機市場的巨大份額，控制了包括旅游服務在內的在線旅游關鍵技術，其Wallet的系統程序為游客提供了支付技術服務，其“iTravel”的App商標專利能幫助全球游客定制旅游服務訂單。谷歌在互聯網搜索、大數據、云計算和營銷技術方面對旅游業務進行全面支持，谷歌旅游業務包括預訂系統、在線旅行社(Online Travel Agency,OTA)和其他技術合作等，擁有全球在線旅游業務的第一陣營——旅游技術商ITA Software。日本索尼公司的業務領域涵蓋視聽、電子游戲、通訊產品和信息技術等；佳能公司以光學技術為核心，主營影像系統產品及產業設備等，兩家公司的各種便攜式高品質相機在眾多旅游數碼產品中很受歡迎。韓國三星公司的業務領域涵蓋電子、物產、人壽保險、金融、機械和化學等，LG公司涵蓋化學、電子與通信、金融和服務等領域，這兩家公司的智能手機業務和通訊電子技術占據旅游相關技術服務市場的較大份額。同時，美國微軟公司在電子與通訊板塊、西門子公司在電子電氣工程和工業技術服務領域、亞馬遜在在線旅游業務領域，德國戴姆勒公司在汽車、航天和電氣服務領域，日本日立公司在能源、金融、公共和醫療健康等領域都為提升旅游技術服務水平做出較大貢獻。

排名前14的專利權人中未出現中國專利權人，說明我國的旅游創新技術發展比較落后，但在某些領域仍具有一定的競爭優勢。例如：百度成立了大數據實驗室，提升了其在網絡搜索和數據技術方面的優勢，促使中國旅游OTA巨頭去哪兒網與攜程合并，完成了旅游O2O(Online To Offline)戰略大布局，實現了在線旅游服務的全領域覆蓋。阿里的旅游板塊飛豬和支付寶業務占有巨大的旅游市場，同時，阿里研究院在文化產業數字化、數字鄉村研究等方面的優勢推動了旅游數字化技術的發展。騰訊的社交平臺微信和文旅產業研究院在旅游品牌塑造、內容提升、價值宣傳、互動傳播、用戶挖掘、私域流量建設和網絡版權保護等方面推動了旅游科技的發展。

四、旅游領域科技創新技術特征分析

(一)旅游領域關鍵技術分析

將所有數據導入CiteSpace軟件，對旅游領域關鍵技術知識圖譜進行可視化分析。第一步，設置參數：“years per slice”選擇2，“node types”選擇“category”選項，“term source”選擇“title, abstract, author keywords和keywords plus”選項，“thresholding”閾值的c(出現次數)、cc(共現次數)、ccv(詞間相似系數最小數值)分別選擇(3，3，20)(5，4，20)和(5，4，20)，同時設置每年出現頻次最高的50個節點數據。第二步，繪制旅游領域技術創新共詞圖譜，共得到439個節點、150個連接，網絡密度為 0.015 2。在知識圖譜的共詞關系網絡中，中心性越大的節點表示與其他節點間鏈接的信息量越大，與其他專利類別共引強度越大，在整個專利文獻網絡中的關鍵性越強。因此，一個技術領域專利文獻共詞網絡中，中心性指標較高的技術類別可以代表該領域的關鍵技術[17]。

導出德溫特手工代碼對應的技術類別中心性、頻率和開始時間(見表2)。如表2所示，中心性最高的前18個專利技術類別大多屬于W01(電話和數據傳輸系統)、W04(音頻/視頻記錄和系統)和T01(數字計算機)三個類別，說明旅游領域的關鍵技術大多來源于數字計算和信息傳輸技術領域。數字計算和信息傳輸為旅游信息技術服務帶來了基礎數據支撐和高效精準的技術通道，因此，旅游領域的技術革新需要重點關注基礎數字算法的研發。綜合來看，旅游科技創新排名靠前的專利技術具體為便攜設備(移動電話)、電子靜止圖像照相機和地理信息系統。便攜設備為旅游相關領域發展提高了旅游即時服務體驗，電子照相為旅游記錄和旅途記憶提供了設備支持，地理信息系統為旅游出行和目的地定位提供了地圖標注和索引技術。三者是旅游基礎技術領域的關鍵環節，也是打破旅游時空，架起旅游目的地和游客之間數據信息的環節，大多數的旅游技術研發都離不開對這三個技術類別的研發。另外，旅游領域科技創新最早的關鍵技術是在線搜索和平板電腦，最新的關鍵技術是攝影圖像光學元件，說明旅游科技創新越來越需要跨學科技術、結合幸福美好旅游體驗需求進行研發。

表2 1963—2020年旅游科技創新專利技術類別中心性和詞頻分布

續表2

(二)旅游領域熱點技術分析

通過德溫特專利數據庫手工代碼專利類別的詞頻可以識別科技創新的熱點技術[18]。專利文獻技術類別詞頻越高，說明該類別專利技術得到了較多研究關注，代表了該領域研究熱點。其他參數不變，全部數據導入CiteSpace，經過適當調整，最終得到德溫特手工代碼共現圖譜(見圖2)。如圖2所示，每一個節點代表一個技術類別，節點越大表明該技術類型專利數量越多，是該領域技術熱點。結合表1，可以發現，頻次在500以上的技術類別代碼分別為W01-C01D3C(便攜設備)、T01-S03(軟件產品)、T01-J07D3A(地理信息系統)、T01-J07D1(車輛微處理器系統)、T01-M06A1A(手持平板電腦)、T01-J05B4P(數據庫應用程序)和W01-A06C4(數字信息鏈接)共七個，而且都出現在1999—2001年。1995年，索尼推出PlayStation游戲機，微軟推出IE瀏覽器和Windows 95操作系統；1999年，首款藍牙設備面世；2000年，第一個USB閃存驅動器和首個照相手機Sharp誕生；2001年，蘋果發布了iTunes和iPod。世界科技噴涌發展，革新了旅游業的技術。便攜設備和地理信息系統既是旅游領域的關鍵技術也是熱點技術，兩者在旅游出行需求方面存在巨大市場，為旅游出行提升了效率體驗，其技術研發企業和研究機構一直比較關注，而相關的軟件產品為旅游路線和旅游各類產品的定制與購買提供了操作平臺；車輛微處理器系統為物理距離跨度更大的旅游目的地提供了更為個性化的實現方式，手持平板電腦讓游客更容易實現旅途中傳播異域文化和記錄出行日志；數據庫應用程序和數字信息鏈接讓游客在海量旅游信息背景下更方便聚焦自我需要，更便捷抓取理想旅游要素。以上這些相關的旅游信息搜索系統和傳輸系統，既是實現旅游者和旅游目的地有效鏈接的虛擬平臺，也是旅游OTA平臺和綜合性業務集團旅游業務實現橫向領域擴張和縱向個性定制的研發關鍵。

圖2 1963—2020年旅游科技創新專利類別共詞聚類圖譜

(三)旅游領域前沿技術分析

知識圖譜的突發性(burst)分析是用于檢測一個階段內某個節點頻次突然增加的有效工具，又叫突現性分析[19]。表3統計了1963—2020年旅游領域專利類別突現值排名前25位的德溫特手工代碼，根據表中的技術類別，按照發展階段的年份聚集特征，1979年、1988年和1999年具有明顯的凸現詞聚焦，且1979年以前沒有出現突現詞。由此，從宏觀上將前沿技術發展情況分為以下3個階段：

1.1979—1987年，集中對旅游基礎設施設備技術進行了專利研究。其中，工業電氣輸送提升材料、汽車電器儀表板儀表、機床控制、工業電氣工具、工程儀器導航、導航技術、工業電氣控制工具、數字錄音和螺旋掃描、車輛里程指標、數字醫療和信息系統等成為了前沿技術。

2.1988—1998年，集中對旅游信息導航技術進行了專利研究。其中，數據記錄光盤、陸地導航或組合系統、磁頭磁帶傳輸、基于衛星系統應用程序、基于衛星的導航技術和一般視頻信號記錄成為了前沿技術。

3.1999—2020年，集中對在線旅游信息傳輸技術進行了專利研究。其中，數字計算地理信息系統、移動無線電話系統蜂窩、移動無線電系統、數字信息存儲轉發切換、計算機導航技術、手持平板電腦、行政和商業數據系統和視頻傳輸成為了前沿技術。

從微觀上，旅游領域科技創新技術突現性最高的是手持平板電腦，其次是移動無線電話系統蜂窩，說明手持平板電腦和移動無線技術的出現給旅游領域的技術創新帶來了前沿性的顛覆。突現性持續時間最長的是導航技術，一直持續了23年，且其子類別——基于衛星的導航技術是最新的研究前沿，說明導航技術對旅游領域技術創新的貢獻一直在延續，且隨著其他技術的革新，導航技術對旅游領域的技術影響程度更大、范圍更廣。

表3 1963—2020年旅游科技創新專利技術類別突現詞分析結果

五、研究結論與借鑒啟示

(一)研究結論

1.理論貢獻。文章從專利計量視角拓展了旅游科技創新研究，摸清了全球旅游科技創新研究現狀和我國旅游科技創新的短板，無論是研究方法還是研究視角都是一次全新的嘗試。同時，基于1963—2020年全球專利數據，從時間、空間上全方位展示了旅游科技創新圖譜，尤其是旅游領域的關鍵技術、熱點技術和前沿技術，更新并完善了旅游融合創新的研究內容。未來，本研究還需從各大專利數據庫進一步擴展提升研究水平，研究方法上還需結合Z分數和Sen’s斜率估計法對技術主題類型進行劃分，利用離散度指標系數計算專利被引用和許可轉讓情況。

2.研究成果。本研究發現全球旅游科技創新專利在逐年增長，而專利權人主要集中在美國、日本、韓國，如美國的IBM、蘋果和谷歌等跨國公司；而深圳思迅、百度和湖南應用技術學院屬國內領先機構。便攜設備(移動電話)、電子靜止圖像照相機、地理信息系統是該領域的關鍵技術，便攜設備、軟件產品、地理信息系統、車輛微處理器系統、手持平板電腦、數據庫應用程序和數字信息鏈接等是該領域的熱點技術，手持平板電腦和導航技術是該領域的前沿技術。

(二)借鑒啟示

科技創新催生了旅游產業高質量發展的新動能和新路徑。隨著全球新冠肺炎疫情常態化和數字化技術不斷迭代，我國面臨旅游產業和事業國際國內雙循環發展要求，技術框架倒逼我國文化和旅游體制機制深度融合，人工智能、大數據等技術不斷提振我國旅游業高質量發展，產生了新的價值和思路[20]。智能設備使旅游融入了生活的方方面面，各類地理導航信息借助交通設備使游客“上天入地”成為易事[21]。專利層面的旅游科技創新對中國旅游高質量發展有如下啟示：

1.落實中國旅游科技創新發展規劃。目前，我國正處于文化和旅游融合高質量發展的“十四五”開局之年，旅游科技創新已體現在國家政策規劃文件中，如《“十四五”文化和旅游發展規劃》提出“提升文化和旅游發展的科技支撐水平”，《“十四五”文化和旅游科技創新規劃》提出的8領域7任務，都從國家高度全面布局了我國旅游科技創新未來五年的發展方向，各類旅游行政服務主體和相關企業組織應對標對表，細化本區域本領域旅游科技創新操作層面的具體方案和實施步驟，重點領域還可進行試點并推廣[22]。

2.制定中國旅游領域科技創新標準。標準是引領旅游科技創新的技術要素，專利是保護旅游科技創新的技術所有權。從全球旅游科技創新專利技術發展現狀看，我國的科技創新水平對旅游業的支撐作用已經滯后。因此，應成立旅游技術標準和專利研究基地、組織文化和旅游部重點實驗室、旅游科技示范園區等旅游科技創新載體和研發機構，以推動我國旅游科技創新標準和專利的制定，并對重點領域進行集中攻堅[23]。研究開發制約我國旅游科技設備和數據系統創新的基礎技術、關鍵技術和卡脖子技術，加大專業人才培養力度及資金優先保障。

3.以旅游需求為指向推動創新主體。滿足人民對幸福生活的追求是旅游科技創新的工具要義和理論目標，旅游領域的任何創新都應以此為出發點。當下，各類銀發老年人群體和00后新生代群體不斷催生新的旅游需求。例如，原來遙不可及的自然資源在預約制和地理導航下可以更安全便捷的出行了，各類城市和鄉村旅游景區在大數據挖掘下精準實現了一二三產業的融合聯動[24]，小微企業開發的虛擬旅游技術為殘障人士等少數群體提供了“不出門可遠行”的定制化旅游服務等。未來應轉化并重新定義新需求，激勵各類旅游初創企業和創新主體研發新的旅游產品，以此滿足并引導旅游新需求朝綠色、開放、共享的健康路徑上可持續發展。

4.推動旅游與全球數字化等深度融合。數字化作為目前我國推動體制機制改革和經濟高質量發展的重要手段，已在旅游領域深入開展，如浙江的數字化改革、百度大腦、華為的數字化改革等助推了旅游服務新型基礎設施、數據倉的建設和營銷定位，具有深度融合示范效應。數字文旅是一種新型的旅游業態和旅游模式，綜合了數字化思維、路徑和工具，借此東風，各類旅游創新主體可從推動地理信息系統、導航技術、大數據和區塊鏈等專利技術與旅游產業深度融合[25]的角度，制定區域樣板，乃至中國樣板、國際標準，引領全球旅游科技評價指標建設，助力中國旅游科技創新生態國際化。