基于Citespace的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究知識圖譜分析

汪敏，江朝暉2*

(1 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計算機學(xué)院，安徽 合肥 230036；2 安徽省智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備重點實驗室，安徽 合肥 230036)

隨著信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，極大地推進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用需求上最迫切、難度最大、集成性特征最明顯的領(lǐng)域是農(nóng)業(yè)，它是整個物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要部分[2]。因此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為熱點，受到廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已有的研究主要包括發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展對策、關(guān)鍵技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)等，而對當(dāng)前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究熱點、研究作者以及研究機構(gòu)進(jìn)行分析的文獻(xiàn)數(shù)量則相對較少。本文嘗試?yán)梦墨I(xiàn)計量方法進(jìn)行量化分析，借助知識圖譜分析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀，對當(dāng)前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究機構(gòu)、研究熱點和研究主題進(jìn)行系統(tǒng)的探索，以期為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)今后深入的研究提供更全、更新的信息資料，為研究者準(zhǔn)確把握該領(lǐng)域的研究進(jìn)展提供理論參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

本文借助Citespace計量工具進(jìn)行知識圖譜分析。Citespace是美籍華裔學(xué)者陳超美博士與大連理工大學(xué)的WISE實驗室聯(lián)合開發(fā)的一款科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和可視化分析軟件[3]。該軟件主要是對關(guān)鍵詞、主題、作者、機構(gòu)、被引文獻(xiàn)、被引作者、被引期刊等學(xué)科信息的抽取和分析，對特定領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行計量，以探尋出學(xué)科領(lǐng)域演化的關(guān)鍵路徑及知識轉(zhuǎn)折點。Citespace在情報學(xué)、圖書館學(xué)、信息與知識傳播、經(jīng)濟學(xué)、社會學(xué)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及。本文采用了5.0.R6版本的CNKI數(shù)據(jù)分析板塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。此外，還運用了Origin函數(shù)繪圖軟件和知網(wǎng)計量可視化分析功能對作者、機構(gòu)以及發(fā)文年代進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于中國學(xué)術(shù)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(shù)據(jù)樣本，以更好地反映農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究分析時，采用高級檢索方法，以“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”為主題詞，選擇時間為2000～2018進(jìn)行檢索，共得到1135篇文獻(xiàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究關(guān)鍵詞分析

2.1.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析 通過使用Citespace對研究對象的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，將CNKI上經(jīng)搜索篩選得到的文獻(xiàn)以Refworks格式導(dǎo)出，并將其導(dǎo)入Citespace軟件，節(jié)點設(shè)置類型為關(guān)鍵詞(Keyword)，設(shè)置時間跨度為2000～2018年，單個時間分區(qū)長度為1，建立new project時，設(shè)置Link Retaining Factor的參數(shù)為2，e for TopN的參數(shù)為2.0，Percentage of Nodes to Lavel的參數(shù)為5.0。將閾值(Thresholds)參數(shù)c，cc，ccv分別設(shè)置為(2，2，20)(4，3，20)(4，3，20)，網(wǎng)絡(luò)裁剪(Pruning)選擇“Pruning sliced networks”+“Minimum Spanning Tree”，得到如圖1所示的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，并將高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計，按照關(guān)鍵詞的頻次進(jìn)行排名(如表1所示)，關(guān)鍵詞字體越大則在文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次越高；不同關(guān)鍵詞之間線條的粗細(xì)與共現(xiàn)程度成正比，共現(xiàn)程度越高，連接線條越粗。結(jié)合圖1和表1分析可知，除了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等自身關(guān)鍵詞外，排名靠前的三個關(guān)鍵詞分別是農(nóng)業(yè)信息化、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)，說明農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)上述目標(biāo)的核心手段。

同時還將關(guān)鍵詞進(jìn)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(fā)現(xiàn)兩個表格中的關(guān)鍵詞存在一定差異的同時也顯現(xiàn)了較高的雷同性，關(guān)鍵詞“勞動力”的出現(xiàn)說明了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得勞動力在一定程度上得到解放，從2014～2017年的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析說明，早期掌握大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)后需要做的是將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最大化的開發(fā)數(shù)據(jù)資料的功能，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供合理的解決方案和計劃。由表1可知頻次越高的關(guān)鍵詞出現(xiàn)的年份越早，其發(fā)展也越成熟，但其技術(shù)或理念就相對陳舊，所以進(jìn)行最新研究要關(guān)注頻次較少的關(guān)鍵詞，因為其中往往會出現(xiàn)該領(lǐng)域的最新動態(tài)、未來發(fā)展方向以及前沿?zé)狳c。

圖1 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表1 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究中頻次排名前20位的關(guān)鍵詞

表2 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究中介中心度排名前20位的關(guān)鍵詞

2.1.2 關(guān)鍵詞聚類分析 關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)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(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，食品安全關(guān)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(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為解決這個問題發(fā)揮了巨大作用。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中感知層的功能定位，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)對物體的唯一標(biāo)識和數(shù)據(jù)記錄，有效地標(biāo)識和記錄整個食品供應(yīng)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(jié)點，物聯(lián)網(wǎng)是將大量的傳感器節(jié)點構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過電腦或手機平臺對監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行分析，實現(xiàn)精細(xì)管理和節(jié)能減排，傳感器節(jié)點是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)關(guān)鍵。#4聚類：設(shè)施農(nóng)業(yè)，我國提出“感知中國”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，“設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”是其中至關(guān)重要的應(yīng)用[4]。由關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞聚類分析可知，不同階段農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域研究重點不同，到目前為止還未形成一個普遍持續(xù)的研究熱點。

圖2 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究關(guān)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(wǎng)計量可視化分析統(tǒng)計得出排名前10的高產(chǎn)作者、發(fā)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(xué)，排名前10位作者中有4位來自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，由普萊斯定律[5]可知，發(fā)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(lǐng)域的發(fā)展具有較大貢獻(xiàn)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(lǐng)域的研究熱點和未來的發(fā)展趨勢。

2.2.2 作者合作網(wǎng)絡(luò) 科學(xué)合作就是研究學(xué)者為研究新的科學(xué)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(xiàn)不同的作者，就認(rèn)為作者之間存在合作關(guān)系。通過作者網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)分析，能夠了解該研究領(lǐng)域中作者之間的合作強度和互引關(guān)系[6]。把節(jié)點類型設(shè)置成作者(Author)，通過Citespace得到了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究分析的作者共現(xiàn)圖譜。圖中作者名字的字號越大，作者的發(fā)文量越多[7]。圖3顯示了作者合作網(wǎng)絡(luò)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(tuán)隊，該團(tuán)隊來自江西省農(nóng)業(yè)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(tuán)隊。值得一提的是圖3(d)聶鵬程、何勇研究團(tuán)隊，結(jié)合表3可知，兩人均來自浙江大學(xué)，且兩人的發(fā)文量較大，可以看出該團(tuán)隊在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域中具有一定的權(quán)威性和影響力，也說明團(tuán)隊合作的重要性。

表3 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究作者及其機構(gòu)分布

圖3 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究作者合作網(wǎng)絡(luò)之典型子網(wǎng)絡(luò)

2.3 機構(gòu)分析

探究農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)分析機構(gòu)的合作，其目的是為了解該領(lǐng)域核心機構(gòu)、機構(gòu)合作情況。將2000～2018年所有文獻(xiàn)的署名研究機構(gòu)進(jìn)行分析，利用Citespace設(shè)置節(jié)點類型為機構(gòu)(Institution)，其他設(shè)置同上，機構(gòu)字體的大小與發(fā)文量成正比，節(jié)點間的連線及粗細(xì)代表機構(gòu)間的合作關(guān)系及合作次數(shù)[8]。

圖4 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究機構(gòu)共現(xiàn)圖譜

綜合圖4和圖5分析可知，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)文量最多，說明該校在此研究領(lǐng)域的研究力度大，研究成果多，同時湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，浙江大學(xué)以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)文量累計加起來占總數(shù)的50%以上，表明高校在該領(lǐng)域中做出了較大貢獻(xiàn)，通過圖4零星的幾個合作網(wǎng)絡(luò)反映出各機構(gòu)合作較少，大多數(shù)機構(gòu)還處于相對獨立的狀態(tài)，這就會使得該研究領(lǐng)域內(nèi)作者與作者、團(tuán)隊與團(tuán)隊之間的聯(lián)系并不緊密，合作也不夠強，最后極有可能造成研究內(nèi)容的重復(fù)。其中有兩個較大的研究團(tuán)隊，分別是以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院為主的研究團(tuán)隊和以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院和國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心為核心形成的團(tuán)隊。由圖5可以看出，排名在第三名的研究機構(gòu)發(fā)文量與后面的研究機構(gòu)的發(fā)文量差距較大，側(cè)面反映出各機構(gòu)研究水平具有一定差異，發(fā)文數(shù)量低下也說明我國目前在該領(lǐng)域的研究還不夠，還需要繼續(xù)深入探索。

圖5 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究機構(gòu)分布

2.4 文獻(xiàn)來源分析

分析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域發(fā)文期刊的分布情況，有助于了解該領(lǐng)域的核心期刊群，為學(xué)者搜集資料或選擇成果發(fā)表平臺提供參考[9]。分別統(tǒng)計各期刊的載文數(shù)量，表4給出了2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究載文量排名前20的期刊，其中期刊《農(nóng)業(yè)工程技術(shù)》的載文量遠(yuǎn)超過其他期刊，排名第一，載文量高達(dá)70篇，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究相關(guān)文獻(xiàn)主要發(fā)表在該期刊的“溫室園藝”專輯中。其次是《農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息》，載文量28篇，《江蘇農(nóng)業(yè)經(jīng)濟》，載文量19篇。其中《江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)》和《中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報》是核心期刊，所發(fā)期刊的文獻(xiàn)在一定程度上代表了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究中的重點問題。

表4 2000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究文獻(xiàn)來源分布

2.5 發(fā)文量與年代分析

圖62000～2018年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究文獻(xiàn)年代分布

某領(lǐng)域期刊論文的數(shù)量在一定意義上說明了該領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的理論水平和發(fā)展速度[10]。研究文獻(xiàn)的時間分布規(guī)律可以在一定程度上了解該研究領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀以及研究熱點，例如某學(xué)科或某研究主題在一個階段內(nèi)的文獻(xiàn)數(shù)量迅速增加，則可能說明在這一時期該學(xué)科或主體的理論發(fā)展較快，或成為當(dāng)時的研究熱點[11]。因此，關(guān)注某領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文的數(shù)量，有助于了解該領(lǐng)域研究的理論水平和發(fā)展速度。利用知網(wǎng)計量可視化分析得到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究的文獻(xiàn)年代分布，通過Origin繪制得到圖6，發(fā)文量與年代分析從2010年開始。2010年到2012年，發(fā)文量呈現(xiàn)一個逐年遞增的趨勢，從2012年到2014年，發(fā)文量呈現(xiàn)一個噴發(fā)式增長的趨勢，達(dá)到178篇。2016年發(fā)文量有所下降，次年發(fā)文量達(dá)到頂峰，在此之后，發(fā)文量有緩慢下降，但總體較以前發(fā)文量是一個大幅度上漲的趨勢。

3 結(jié)論

通過CNKI數(shù)據(jù)庫對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行檢索，基于文獻(xiàn)計量學(xué)觀點及Citespace分析，梳理了我國關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究的現(xiàn)狀與發(fā)展歷程，歸納了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)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(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究的總體樣貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：根據(jù)對關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析和聚類分析可知，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)階段主要關(guān)注的技術(shù)是傳感器技術(shù)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)，在應(yīng)用領(lǐng)域主要關(guān)注現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)。其次對作者和機構(gòu)進(jìn)行分析可知，聶鵬程，劉勇等人發(fā)文數(shù)量較多，其研究內(nèi)容對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢具有一定的導(dǎo)向作用，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)文量居絕對主導(dǎo)地位，表明其在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究中取得了豐厚的學(xué)術(shù)成果；最后，對發(fā)文量和年代的分析表明發(fā)文量較以前呈現(xiàn)一個大幅度上漲的趨勢。