基于CiteSpace的國內智慧農業應用研究現狀與未來展望

王雨林，何相霖，王澤輝，夏 銳

（四川農業大學，四川 成都 611130）

0 引言

目前，我國智慧農業發展的相關研究已經形成了一定規模。殷浩棟等[1]針對智慧農業經營主體應用能力不足、“產學研”轉化機制不健全等問題，提出要構建符合我國農業經營特征的智慧農業推廣體系及農業大數據體系，提升核心技術自主創新水平，然而，當前的相關研究中綜述性文章數量較少。有關智慧農業技術如何應用于生產實際的綜述性文章更是寥寥無幾，本文在前人研究的基礎上，采用CiteSpace 5.8.R3可視化軟件對中國知網（CNKI）數據庫中的智慧農業應用相關文獻從研究作者、研究熱點、研究主題演化等方面進行文獻計量分析，從而明確智慧農業應用研究領域的發展歷程與研究現狀，并為智慧農業領域研究的未來發展提供一定的參考與借鑒。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文以中國知網（CNKI）數據庫為文獻數據來源，采用“主題”檢索方式，檢索主題詞為“智慧農業應用”，期刊選擇為所有期刊，時間設置為起始年至2022年7月7日，共檢索到相關文獻454篇。為了保證相關文獻與主題的緊密相關，剔除無效文章，最終共獲得文獻394篇。

1.2 研究方法

CiteSpace軟件以知識圖譜的方式呈現科學知識的結構和規律，通過分析該研究領域的研究熱點、研究前沿、主要發文作者等，從而探測分析該研究領域研究前沿的演進趨勢、研究前沿的內部關聯等。

2 智慧農業應用文獻計量分析

2.1 年度發文量分析

我國以“智慧農業應用”為主題的相關文獻最早發表時間為2012年，整體呈現逐年增長趨勢。

圖1 2012-2022年國內智慧農業應用研究領域年度發文量統計

2.3 核心作者分析

普賴斯定律認為，當核心作者發文量占總發文量的一半，便稱該研究領域形成了學科高產作者群，經計算該領域核心作者總發文量占論文總數的18.78%，表明當前智慧農業應用領域的研究人員仍處于較為分散的狀態，學科高產作者尚未形成。

利用CiteSpace繪制作者間合作網絡，共得到257個節點，170條連線，網絡密度為0.0052，如圖2所示。圖2表明，當前智慧農業應用領域已經形成了大大小小的合作群體，作者合作關系通常可歸為“學緣”與“地緣”兩類，即同一個科研機構中師生之間、同事之間和同學之間存在的合作關系，和項目驅動下的跨區域與跨學校之間的合作關系，上述合作群體經分析前三組主要為“學緣”關系，第四組為“地緣關系”。第一組同時存在中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所與清華大學微電子學研究所、中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所與內蒙古自治區氣象信息中心的“地緣”關系。第三組由于孫剛、房巖兩人兼任三明學院資源與化工學院和長春師范大學生命科學學院的職位，因此在“學緣”關系的基礎上也增添了“地緣”關系，同時也存在與國藥中生長春生物制品研究所有限責任公司的“地緣”關系。第四組則是完全基于河南農業大學、河南省農業機械試驗鑒定站與四川農業大學之間的“地緣”關系。

圖2 作者合作共現圖譜

2.4 研究文獻關鍵詞分析

關鍵詞能夠反映論文的研究價值與方向，是作者本人對于論文核心內容的提煉與高度概括，通過對相關研究領域中的文獻關鍵詞進行分析，可以揭示該領域研究的熱點主題。

2.4.1 基礎研究領域分析

關鍵詞頻次與節點和字號相關，關鍵詞頻次越高，則其節點與字號越大。關鍵詞聯系程度通過連線粗細表示，關鍵詞聯系越緊密，連線也就相應越粗。網絡密度表示實際關系數與理論上的最大關系數之比，當前并未有具體的評價標準。利用CiteSpace處理得到關鍵詞共現圖譜，如圖3所示。

圖3 共有節點3 0 9 個，連線6 9 8 條，網絡密度0.0147，節點數量多表明當前智慧農業應用涉及眾多領域。關鍵詞出現頻次最高的前12位依次分別為：智慧農業、物聯網、應用、大數據、人工智能、傳感器、云計算、農業、鄉村振興、應用研究，如表1所示。表1中的中心性指節點的中介中心性，當節點中心性超過0.1時即被稱為關鍵節點，通常認為其比較重要。關鍵節點包括智慧農業（1.49）、物聯網（0.38）、應用（0.18），其中心性基本與其頻次匹配。

圖3 關鍵詞共現圖譜

表1 高頻關鍵詞和中心性列表

2.4.2 階段性前沿研究領域分析

如圖4所示，智慧農業應用研究的突現關鍵詞演化總體上呈現出較為明顯的三個階段：

圖4 智慧農業應用研究突現關鍵詞

一是起步期（2012～2015年）。在這一階段中的突現關鍵詞有物聯網、云計算、應用模式、傳感器。這一階段基本是智慧農業應用的探索階段，相關研究注重探討如何將以物聯網為代表的各項技術應用于農業之中及相應的具體應用模式，從而促進智慧農業的發展。嚴璋鵬等針對物聯網技術在農業應用中存在的問題，提出了物聯網技術在農業應用的具體方案設計。有關云計算、傳感器的研究相對較少，李尤豐等針對智慧農業龐大的數據處理需求，提出了基于動態云的智慧農業架構，并已在南京和安徽等地得到了實地應用。

二是發展期（2016～2018年）。這一階段中的突現關鍵詞有對策、技術角度、實施方案、智能控制、精準農業。這一階段相比起萌芽期研究角度更加細化，研究人員主要從技術角度，著眼于對智慧農業應用的發展模式與實施方案進行優化，通過智能控制實現精準農業的目標。孫忠富等深入分析了農業大數據的發展，并提出了大數據服務“三農”的具體路徑。

三是深化期（2019～2022年）。這一階段中的突現關鍵詞有農業機械、互聯網、農業。吳才聰等通過給農業機械安裝北斗終端，并制定數據傳輸規范，構建起基于北斗系統的農機作業大數據系統，實現農業機械在動態監測和量化統計方面上的進一步升級。

3 研究結論與展望

3.1 研究結論

本文采用CiteSpace軟件對2012～2022年智慧農業應用研究文獻進行數據整理統計和知識圖譜可視化分析，客觀展現了文獻數量演變進程、研究作者分布，并通過關鍵詞共享、關鍵詞聚類等，對研究熱點和研究前沿進行分析，得出如下結論：

（1）智慧農業應用研究自2012年開始發展以來，相關研究數量整體呈現逐年增長趨勢，2012～2017年期間發展較為緩慢，2018年后由于政策文件的出臺、技術的不斷發展等，研究數量呈現激增態勢。

（2）在發文作者和科研機構方面，研究人員之間已經形成了不同規模的合作群體，存在學緣和地緣兩種合作關系，同時有相當數量從事獨立研究的研究人員，整體呈現較為分散的格局，并未形成學科高產作者群，且存在的合作關系大部分均基于學緣關系。

（3）在基礎性和前沿研究方面，智慧農業技術是智慧農業應用研究領域的重點，鄉村振興作為智慧農業應用的主題，對智慧農業應用的發展起著引領與導向作用。

3.2 未來展望

智慧農業作為我國農業未來發展的重要方向，本文提出以下建議：一是緊跟信息技術發展步伐，立足技術發展前沿，加快前沿技術在農業上的應用；二是注重多學科知識與多研究方法的結合，多角度對智慧農業應用進行探討；三是聚焦鄉村振興戰略，以鄉村產業振興為導向，探索智慧農業應用推動鄉村產業振興的實現路徑與方法。