第40卷第3期2021年6月
农业科技管理vol.40,No.3 Management of Agricultural Science and Technology Jun,2021 文章编号：1001-8611(2021)03-0001-07
孔令博林巧许怡然程思梦王川
摘要：现代信息技术是推动传统农业改造升级的重要手段。文章以全球农业信息化论文和专利为基础，利用文献计量法对全球竞争格局进行了全面分析，并借助文本共现、文本聚类、EI算法挖掘研究热点和新兴技术，研究结果显示：美国、中国、德国、日本、澳大利亚等国在农业信息化领域具有重要地位，我国的研究虽然起步较晚但发展迅速，中国科学院、中国农业大学、中国农业科学院是主要的研究机构；精准农业、城镇化、遥感、传感器等是我国主要的研究热点，农产品、数据、无人机等是我国最受关注的新兴技术。基于研究结果分析发现，还存在一些问题，如我国农业信息化研究成果质量有待提高、国际合作工作尚未完全开展、缺少专利海外布局等，鉴于此提出我国应着力提高成果的质量和影响力、完善国际合作机制并重视海外技术市场、结合实情推进我国农业信息化的创新研发
等建议。
关键词：农业信息化；竞争态势；文献计量；研究热点；新兴技术
Analysis on the Competitive Situation of Global Agricultural Informatization
Kong Lingbo Lin Qiao Xu Yiran Cheng Simeng Wang Chuan
(Institute of Agricultural Information,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing,100081China)
Abstract:Information technology is an important means to promote the transformation and upgrading of traditional agriculture.The research based on the papers and patents of global agricultural informatization,using bibliometrics to conduct a comprehensive of the global competitive landscape,and combining with text co-occurrence,text clustering and EI algorithm to explore the research hotpots and emerging technologies.The results showed that the United States,China,Germany,Japan and Australia were the important countries in agricultural informatization.The research in China started later than other countries but has developed rapidly.Chinese Academy of Science,China Agricultural University and Chinese Academy of Agricultural Science were the main organizations in China.Precision agriculture, urbanization,remote
sensing and sensor were the research hotpots in the recent ten years;agricultural products,data and unmanned aerial vehicle were the emerging technologies that gained the most attention in our country.The analysis suggested that the quality of Chinese research achievement in agricultural informatization was not good enough,international cooperation has not been fully carried out and lack of overseas patents layout.It is suggested that China should focus on enhancing the quality and influence of the research achievement,improve the mechanism of international cooperation and pay attention to the global technology market,promote the innovation and development of agricultural informatization base on the actual situation in China.
Key Words:Agricultural informatization;Competitive situation;Bibliometrics;Research hotpots;Emerging technologies
中图分类号:F062.5文献标识码：A
当前，我国农业发展面临着“谁来种地、怎样种好地”的重大问题，现代信息技术为我国农业现代化发展提供了前所未有的新动能，成为提高我国农业质量效益的新途径。近年来，党中央、国务院发布了《全国农业现代化规划(2016—2020年)》《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》《数字农业农
DOI：10.16849/J.CNKI.ISSN1001-8611.2021.03.001
村发展规划(2019—2025年)》等一系列政策文件来支持智慧农业发展［1-3］，说明大力推进农业迈向农业4.0时代已成为重要国家战略之一。
论文是记录学术领域研究活动的载体，是科技活动基础成果的主要表现形式［4,o专利则是科技创新能力和知识产权的重要体现，也是连接创新与产品
收稿日期：2021-03-31
基金项目：中国农业科学院基本科研业务费专项一一农业信息学科发展战略研究(Y2020ZK31)作者简介：孔令博(1988-)，女，硕士，馆员。主要研究方向：知识服务，农业情报分析。
王川为本文通讯作者。
•2-农业科技管理第40卷
市场的桥梁［5］。文献计量学(bibliometrics)是在情报学理论基础上对文献数据加以统计和处理的分析方法，利用该方法可对论文和专利数据进行客观、定量的分析［6-8］，反映学科研究历程和发展规律，揭示竞争实力与合作关系。VOSviewer是由荷兰莱顿大学科技研究中心开发的软件，该软件主要
是基于文本共现和聚类可视化的原理帮助研究人员更好地发现学科研究热点t9-l01o EI(emergence indicators)算法是通过文献计量手段对标题和摘要的主题词进行分析和挖掘，从新颖性、持久性、成长性、研究体参与度四个维度进行计算，创新性得分越高代表某项技术新兴性越强［11-121，可以显示某项技术在技术生命周期中所处的位置。本研究以全球SCI论文和专利文献数据为基础，基于文献计量学方法从科研成果/专利技术产出趋势、主要国家/地区布局、主要研究机构/产业主体等维度对全球农业信息化发展现状进行客观描述，借助研究成果产出数量、成果/技术影响力、国际合作强度、技术规模和布局等指标对主要国家和机构的科研实力和创新能力进行评判，对农业信息化领域的竞争格局进行展示。此外，本研究还利用文本聚类、共现原理以及EI算法对农业信息化领域全球及中国的研究热点和新兴技术进行挖掘，对近10年全球及中国的农业信息化研究热点进行研判。
1数据来源与方法
1.1数据来源本研究采用的论文数据来源于Web of Science TM核心合集数据库，该数据库常用于基础研究和应用研究的成果评价；专利数据来源于德温特世界专利索引(Derwent Innovation,DI)，常用于进行技术预警分析、竞争性情报分析。以上两个数据库均为科睿唯安公司出品。
1.2研究方法论文与专利数据均采用主题检索方式，为了确保检索结果全面和准确，设计了分级关键词表。以“农业信息化”作为一级关键词，下分“农业信息技术”“农业信息管理”“农业信息分析”三个二级关
键词，每个二级关键词又包含了相应的子技术关键词。检索时间为2020年4月25日，检索时间范围是1995—2019年。研究过程是利用科睿唯安公司Derwent Data Analyzer(DDA)软件对数据进行清洗、分析以及对新兴技术的创新性得分进行计算，利用VOSviewer软件进行研究热点分析探究。
2结果与分析
2.1全球研究成果产出分析经研究可见，全球农业信息化领域论文与专利的发展整体呈现相似的趋势(见图1)。2000年以前，无论是科研产出还是专利申请都较少。此后，日渐增长的信息需求以及政府的大力扶持促进了各种高新信息化技术在农业领域中的转化应用，相关科研成果快速增长。2013年以后，随着人工智能、区块链、物联网、智慧农业等新技术的出现，为农业带来了又一次的升级转型，掀起了科研成果产出的新浪潮。
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O
5
5
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4
4
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出版年/最早优先权年
图11995—2019年农业信息化领域研究成果数量
年度变化趋势
数据显示,1995—2019年，全球农业信息化领域共发表相关论文30242篇,2019年发文量是2000年发文量的近10倍；全球共申请专利37595件，2005年后年度专利申请量达到1000件以上。因为专利从申请到公开有最长达30个月时滞，所以图1中2017—2019年的专利数量不能完全代表这3年的申请趋势。
2.2主要成果产出国家分析
1)主要论文产出国家/地区分布。经统计，全球共有182个国家/地区开展了与农业信息化相关的科学研究，美国、中国、德国、英国和意大利是论文产出最多的国家。从科研产出的整体发展趋势来看，美国年度发文量较之其他国家一直处于领先地位，中国在2010年后表现突出，年度发文数量超过德国、英国等欧洲传统农业强国,2019年超越美国(见图2)。
墨*
权
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610Z
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EOOZ ZOOZ100Z
oooz
6661
8661
L661
9661
5661
发
图21995—2019年农业信息化领域主要国家发文量
年度变化趋势
第3期孔令博等：金球农业信息化竞争态势分析•3-
经统计，得出农业信息化领域主要论文产出国发文情况（见表1），表1中的核心作者发文指第一作者或通讯作者所在的国家发表论文的合集，用来反映该国在某研究领域的科研贡献程度；国际合作论文指某国作者与其他国家作者共同发表的论文合集，用来反映该国科技国际化水平。从发文量来看，美国排名第一，是中国发文量的2倍，优势明显。中国核心作者发文量占中国总发文量的89.21%，表现突出，表明我国学者主导的农业信息化科研活动正在全面开展。但值得注意的是，我国国际合作论文占比排名靠后，国际合作工作仍需进一步拓展。
巢湖学院学报表1农业信息化领域主要论文产出国发文情况
国家
发文量
/篇发文量排名
/位
核心作者
论文/篇
核心作者
论文占比/%
核心作者论文
占比排名/位
国际合作
论文/篇
国际合作
论文占比/%
国际合作论文
占比排名/位
美国86191694080.522321137.255中国40702363189.211169141.554德国20053138068.834118058.852英国19614120561.455127565.021意大利16825122672.89384250.063
2）主要技术来源国家/地区分布。一般认为，专利优先权国可代表技术来源地，对其进行分析可了解技术的全球布局和竞争格局。全球有55个国家/地区产出农业信息化相关专利，美国、中国、日本、德国和韩国是专利最多的5个国家。从这5个国家专利年度变化趋势来看，美国专利申请量虽有波动但整体呈稳步上升趋势。2010年后，我国专利数量呈现急速增长态势，2014年后超越美国并持续走高（见图3）。
统计显示，我国近5年专利申请活跃度非常高，近5年专利数量占我国全部专利数量的75.58%，与其他国家相比优势显著，表明我国近年来农业信息化技术研发和产业化工作正蓬勃开展，科技成果集中大量产出。在海外进行技术布局方面，德国与美国更为突出，海外专利数量的比例达50%以上，在全球农业信息化市场中占有绝对优势。而我国在知识产权全球保护方面的意识较弱，只有1.30%的专利在海外进行了布局（见表2）。
222
卜62
2
3
o
z
000Z Z00Z to o z
*
good300Z L O O Z
9
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6
Z
二
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压电陶瓷驱动电源
Z
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9
I
Z
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Z
6
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Z
表2农业信息化领域主要技术来源国专利情况最早优先权年
图3农业信息化领域主要技术来源国年度变化趋势
技术来源
国家
专利
数量/件
专利数量
排名/位
近5年专利
数量/件
近5年专利
数量占比/%雷公藤多苷
近5年专利数量
占比排名/位
海外专利
数量/件
海外专利
数量占比/%
海外专利数量
占比排名/位
美国119071268922.583638153.592中国99562752575.581129 1.305日本4926393619.004157331.933德国3624468818.985226162.391韩国1382556340.74222416.214
轻烧白云石2.3主要研究机构分析
1）主要发文机构分析。经统计，得出全球农业信息化领域发文排名TOP10的机构（见图4），这些机构均为高校和科研机构，大部分来自欧美发达国家。我国中国科学院和中国农业大学发文量分列第1位和第5位。从发文类型来看，中国科学院是发文量和核心作者论文数量最多的机构，中国农业大学核心作者论文占比最高，两家科研机构在研究中投入了大量的精力。美国佛罗里达大学、威斯康星大学系统等美国高校有相当数量的论文是在国际合作背景下开展的，我国两所机构在此方面有所欠缺。
本研究针对TOP10发文机构2016—2019年的论文影响力进行了深入分析（见表3），通过对论文引用次数的对比，可以从一定程度上反映科研机构在某学科领域中的学术地位。2016—2019年，农业信
息化领域论文篇均被引次数较高的机构有联邦科学
・4・
农业科技管理
第40卷
与工业研究组织、美国地理信息调查局、瓦赫宁根大
学及研究中心，其研究成果质量高，在本领域的影响
力较大。法国农业科学研究院、美国地理信息调查 局、瓦赫宁根大学及研究中心未被引论文占比排名
明显低于其他机构，说明这些机构大部分研究成果
被后来的学者作为研究基础来借鉴，论文质量较高,
科研成果更被同行认可。我国科研机构虽然发文量
排名靠前，但总体来看论文质量和影响力有待进一
步提咼。
1200
1000800600
帀勿发文量 核心作者论文 国际合作论文
T-核心作者论文占比* 国际合作论文占比
2000
400图4主要发文机构及发文类型分布
9080706050403020100
表3 2016—2019年主要发文机构论文影响力
研究机构
发文量
/篇
发文量 排名/位
总被引 次数/次
篇均被引 次数欣
篇均被引 次数排名/位被引论 文量/篇
未被引论 文量/篇未被引论 文占比/%
未被引论文
占比排名/位
中国科学院
51413 6997.2094258917.323美国农业部农业研究院
30622 8949.464
25650
16.34
4瓦赫宁根大学及研究中心
18632 166
11.65
3165
2111.29
8
法国农业科学研究院108
59779.056
98109.2610联邦科学与工业研究组织
10381 31012.72
1
88
1514.56
6
中国农业大学1324
735
5.571010230
22.731
加州大学戴维斯分校
93107908.498
751819.35
2佛罗里达大学
108
59608.89792
16
14.815威斯康星大学系统1057
985
9.38
5911413.33
7美国地理信息调查局
103
81 24712.11292
11
10.68
9
*、*权浪
2）主要产业主体分析。统计显示，农业信息化 领域主要产业主体大都来自美国、德国和日本（见图
5）。有效专利指专利申请被授权后仍为维持有效状 美国爱科集团专利的平均被引次数排名第一,
家族规模庞大，其在农业信息化领域技术优势 显，技术发展的延续性较好。
%/重羽册
I
I
I
慝臣
％/重羽导坷
态，在一定程度上可反映出产业主体的市场占有率
和技术转化情况，美国约翰迪尔公司作为全球知名
的农林设备制造商，其专利数量和有效专利数量排
名均为第一，在农业信息化市场中的技术布局广泛, 技术类型多样。日本的产业主体有效专利数量占比 较高，但较少进行海外知识产权保护。
通过对主要产业主体2016—2019年专利影响力
的分析可以看出，全球TOP10的产业主体均为大型
企业（见表4）。专利被引次数、专利家族数量及IPC
冬*软*少
主要产业主体
个数能够体现产业主体的技术优势，2016—2019年，
图5主要产业主体及专利类型分布
表4 2016—2019年全球主要产业主体专利影响力
产业主休专利数量/件
专利数量 排名/位专利被引 次数/次约翰迪尔公司
445349CNH 全球有限公司
484
2262美国爱科集团5011483德国克拉斯农机公司
144565
洋马株式会社
112727ISEKI 株式会社110
8
25
平均被引 平均被引次数次数/次 排名/位0.11 100.54 20.96 10.45
30.24 60.23
7
专利家族
数量/个
IPC 个数/个
137
468
195359133
30660142
49
11795
96
第3期
孔令博等：全球农业信息化竞争态势分析
•5・
球农业信息化领域近10年的研究热点为：农业(agri
culture )、遥感(remote sensing )、模型(model )、地理信 息系统(GIS )、水(water )、产量(yield )以及自然保护
续表4
产业主体 专利数量/件
专利数量
排名/位
专利被引 次数/次
平均被引次数欣
平均被引次数 排名/位
专利家族
数量/个
L PC 个数/个
久保田公司 1108150.14950130阿玛松集团
1336
58
0.44466
66
巴斯夫公司 26
1040.1581258通用电气公司 1614
60
0.37
5
42
73
由于中国产业主体未进入全球TOP10产业主体
威尔自动化技术有限公司的专利平均被引次数最
中，因此，将中国TOP10产业主体单独列出，并对其高，技术影响力较大。上海华测导航技术股份有限
专利影响力进行分析(见表5)。与全球产业主体不
公司注重海外市场的开拓，在欧洲、美国、韩国等地同的是，中国产业主体是以科研机构和高校为主，中申请了 24件专利，是我国产业主体中海外专利申请国农业科学院在专利数量上的优势明显。上海雷尼
最多的机构。
表5
2016—2019年中国主要产业主体专利影响力
产业主体
专利
专利被引
平均被引
平均被引专利家族IPC 个数海外专利
数量/件
次数欣
次数/次 次数排名/位数量/个
/个数量/件
中国农业科学院80330.41974940中国农业大学
5799
1.74246690西北农林科技大学
55
33
0.60
848
66
0哈尔滨派腾农业科技有限公司
44120.2710
44420中国科学院
4257
1.364
3662
0华南农业大学
3851 1.34528
500上海华测导航技术股份有限公司2718
0.67
南昌市公费医疗752224
上海雷尼威尔自动化技术有限公司
2761 2.261
27
24
0江苏大学27
38
1.41
32457
3
浙江大学
26190.73620510负压病房
2.4主要研究方向分析 基于全球和中国农业信息 化近10年(2010—2019年)论文数据，获取文章全部 关键词并对相似词进行合并清洗，选取共现次数大
于或等于5的关键词，分别对全球和中国农业信息 化领域进行聚类分析和研究热点展示。
1)全球农业信息化近10年热点研究方向。全 球农业信息化领域的关键词经聚类分析后可分为六
类(见图6)：聚类1以遥感(remote sensing )、模型 (model )，中分辨率成像光谱仪(MODIS )等农业信息
相关技术和设备为中心，与产量(yield )、温度(tem
perature )、蒸腾作用(evapotranspiration )等实际应用领
域形成一个聚类；聚类2是围绕农业(agriculture )、可 持续性(sustainability )、环 境因素(environmental im
pacts ) 等农业相关词语组成的；聚类3以地理信息系 统为中心(GIS ，geographic information system )，与水 (water )、土壤(soils )、氮(nitrogen )等地理分布数据构
成一个整体；聚类4包括保护(conservation )、农林业
(agroforest )、习性(habitat )等词语；聚类5包括碳 (carbon )、平衡(balance)等；聚类6范围较小，包含气
候变化(climate variability )、降雨(rainfall )等词语。全
(conservation )。
图6全球农业信息化近10年热点研究聚类和研究热点
2)中国农业信息化近10年热点研究方向。中 国农业信息化领域的关键词聚类与全球相比较为分
散，关键词聚类有7个(见图7)，地理信息系统
(GIS )，中分辨率成像光谱仪(MODIS )等是同全球一
致的研究聚类。我国特研究聚类包括：聚类1以
中国(China )为中心，与生产率(productivity )、城镇化
(urbanization )、消费量(comsumotion )等词组成聚类；
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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