植物病蟲害無人機(jī)遙感研究文獻(xiàn)計量分析

孫紅梅

（興義民族師范學(xué)院， 貴州 興義 562400）

無人機(jī)遙感，即在無人駕駛的飛行器上面搭載傳感器進(jìn)行遙感，是基于預(yù)先設(shè)定的飛行航線進(jìn)行自動化、智能化、專題化空間遙感信息采集的一種實(shí)用技術(shù)[1]。近年來，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，植物病蟲害遙感監(jiān)測與防治的研究與應(yīng)用也逐漸開展起來。受平臺高度及重訪周期等方面的限制，衛(wèi)星遙感成像空間分辨率及監(jiān)測頻率難以滿足植物病蟲害監(jiān)測的需求。與之相比，無人機(jī)遙感的遠(yuǎn)程偵測方法更安全、部署更彈性，成本也相對較低，可以在數(shù)十平方公里范圍內(nèi)工作，能為植物保護(hù)、監(jiān)測預(yù)警等方面提供良好的技術(shù)支持[2]。本文基于中國知網(wǎng)（CNKI）對無人機(jī)遙感在植物病蟲害中的研究和應(yīng)用的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計分析，明確研究現(xiàn)狀，旨在為運(yùn)用無人機(jī)遙感服務(wù)于植物病蟲害研究的科研和森林經(jīng)營與保護(hù)人員提供參考。

1.數(shù)據(jù)來源與方法

本文以中國知網(wǎng)（CNKI）文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，分別設(shè)置檢索條件：（1）(主題=中英文擴(kuò)展(無人機(jī)）（精確匹配）,專輯導(dǎo)航：全部；數(shù)據(jù)庫：文獻(xiàn)（跨庫檢索）；（2）(主題=中英文擴(kuò)展（無人機(jī)）并且主題=中英文擴(kuò)展（病蟲害）(精確匹配)，專輯導(dǎo)航：全部；數(shù)據(jù)庫：文獻(xiàn)（跨庫檢索）。并依據(jù)查詢結(jié)果的學(xué)科領(lǐng)域、發(fā)表年度、資源類型、文獻(xiàn)來源等進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2.數(shù)據(jù)分析

（1）發(fā)表年度數(shù)量分析

圖1 無人機(jī)研究文獻(xiàn)的數(shù)量與時間分布（左）、病蟲害無人機(jī)遙感研究文獻(xiàn)的數(shù)量與時間分布（右）

無人機(jī)遙感在植物病蟲害方面的研究和應(yīng)用起步較晚，2010年才開始有相關(guān)的成果，為便于進(jìn)行對比分析，本文僅選取近十年的研究成果。無人機(jī)近十年的研究文獻(xiàn)總數(shù)為10728篇；而無人機(jī)病蟲害遙感方面的研究和應(yīng)用文獻(xiàn)僅為95篇，其在病蟲害監(jiān)測、植物保護(hù)方面的研究和應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于無人機(jī)技術(shù)本身的發(fā)展水平。但兩者的發(fā)展趨勢（文獻(xiàn)數(shù)量走勢）有較大的相似性，從2016年開始爆發(fā)的增長，且在2018的預(yù)測值中表現(xiàn)出增速放緩的趨勢。無人機(jī)遙感在病蟲害監(jiān)測、防治方面的研究文獻(xiàn)在2010-2017年可以明顯在劃分為三個階段，第一階段為2010-2012年，年均文獻(xiàn)2篇，且無明顯波動，為該領(lǐng)域研究的初期；第二階段為2013-2015年，年均發(fā)表文獻(xiàn)量較第一階段明顯增加，保持在年均10篇左右，有少許波動；第三階段為2016至今，這個階段研究成果呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢，預(yù)計2018年文獻(xiàn)量為38篇。說明隨著無人機(jī)技術(shù)日益成熟，無人機(jī)應(yīng)用的優(yōu)勢突顯，相關(guān)的研究和應(yīng)用也快速增加。

（2）學(xué)科領(lǐng)域分布

圖2 病蟲害無人機(jī)遙感研究文獻(xiàn)的學(xué)科分布

病蟲害無人機(jī)遙感是一個比較具體的研究領(lǐng)域，但是根據(jù)文獻(xiàn)的學(xué)科分布圖，近年來文獻(xiàn)涉及多個學(xué)科：植物保護(hù)、農(nóng)業(yè)工程、林業(yè)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、園藝等。其中植物保護(hù)方面的研究主要是針對水稻、小麥等農(nóng)作物的病蟲害防治及田間管理[4-7]，森林病蟲害的防治也有少數(shù)文獻(xiàn)涉及[8-10]；農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的文獻(xiàn)成果遠(yuǎn)多于林業(yè)方面的成果，說明林業(yè)作為一個粗放型的學(xué)科，雖然在運(yùn)用無人機(jī)遙感方面也做了一些嘗試和研究，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；此外，園藝、資源科學(xué)等領(lǐng)域也有無人機(jī)遙感的應(yīng)用。說明植物病蟲害無人機(jī)遙感具有多方面的應(yīng)用，對人類的生產(chǎn)生活起著重要的作用。需要說明的是，這里各學(xué)科的文獻(xiàn)數(shù)量總和是大于文獻(xiàn)總數(shù)的，因?yàn)椴糠治墨I(xiàn)成果屬于多學(xué)科交叉性研究成果，同時歸屬于兩個甚至多個學(xué)科。

（3）資源類型分析

圖3 病蟲害無人機(jī)遙感研究文獻(xiàn)的類型分布

根據(jù)對文獻(xiàn)資源類型的統(tǒng)計可以看出，從2010年至今，無人機(jī)遙感在植物病蟲害監(jiān)測與防治上的研究文獻(xiàn)共計95篇，其中，期刊論文數(shù)量最多，占比為76.8%；學(xué)位論文（碩士、博士）次之，占比14.7%；之后依次是國內(nèi)會議4.2%、報紙3.2%、教育期刊1.1%，沒有這方面的專利成果。說明無人機(jī)遙感在植物病蟲害監(jiān)測中的研究和應(yīng)用依然任重道遠(yuǎn)，還需要依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，修正和優(yōu)化理論研究，探尋更科學(xué)的服務(wù)手段和方法。

圖4 病蟲害無人機(jī)遙感研究文獻(xiàn)來源期刊

根據(jù)統(tǒng)計分析得出：文獻(xiàn)期刊出處共44處，期刊論文總量為73篇。根據(jù)文獻(xiàn)分散規(guī)律——布拉德福定律，如果將一定時間內(nèi)的按某學(xué)科登載文量等級排列的期刊劃分為三個區(qū)，使每一個區(qū)所包含相關(guān)論文數(shù)量相等，即恰好等于全部期刊發(fā)表的該學(xué)科文章總數(shù)的1/3，則便可以發(fā)現(xiàn)：第一區(qū)（核心區(qū)）所涉及的文章來自數(shù)量不多但效率最高的n1種期刊；第二區(qū)（相關(guān)區(qū)）包括數(shù)量較大、效率中等的n2種期刊；第三區(qū)（外圍區(qū)）包括數(shù)量最大而效率最低的n3種期刊[3]。

可以認(rèn)為發(fā)表文獻(xiàn)量占總文獻(xiàn)量1/3左右的期刊是該類主題的核心區(qū)期刊，在本項(xiàng)研究中載文量總和為24篇左右的期刊即為核心區(qū)期刊，包括了《農(nóng)業(yè)與技術(shù)》、《農(nóng)藥市場信息》、《農(nóng)業(yè)工程技術(shù)》、《河南農(nóng)業(yè)》、《農(nóng)機(jī)化研究》、《山東農(nóng)機(jī)化》、《當(dāng)代農(nóng)機(jī)》、《營銷界（農(nóng)資與市場）》、《南方農(nóng)機(jī)》等九種期刊。這些期刊多為農(nóng)機(jī)類研究及應(yīng)用的期刊，且僅有《農(nóng)機(jī)化研究》為中文核心期刊，說明這方面研究及應(yīng)用多在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域，對于林業(yè)病蟲害的無人機(jī)遙感應(yīng)用還較少，而且研究的深度和影響力均不夠，需要進(jìn)一步結(jié)合遙感技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)及植物保護(hù)的應(yīng)用實(shí)際，為高效植保、病蟲害監(jiān)測及防治提供技術(shù)支持。

（4）作者及機(jī)構(gòu)分析

表1 病蟲害無人機(jī)遙感文獻(xiàn)主要作者及機(jī)構(gòu)

病蟲害無人機(jī)遙感方面發(fā)表論文超過2篇的共有5人，其中發(fā)表最多的為茹煜（3篇），說明該方面的研究還沒有形成具有大量文獻(xiàn)成果的作者群，該領(lǐng)域的研究時間還較短，理論、技術(shù)還不夠成熟，還需要繼續(xù)大量的投入研究。相應(yīng)的，刊載量超過2篇的機(jī)構(gòu)只有4個，主要為農(nóng)林院校及相關(guān)業(yè)務(wù)部門，共計發(fā)文11篇，僅占文獻(xiàn)總量的12%。可見，這方面的研究機(jī)構(gòu)太過分散，沒有體系化的研究成果。此外，根據(jù)研究層次分布統(tǒng)計：該類文獻(xiàn)集中在自然科學(xué)的工程技術(shù)研究方面（46篇，50.55%），而基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究及專業(yè)實(shí)用技術(shù)方面雖有涉及，但成果量明顯少于工程技術(shù)方面。在以后的發(fā)展中，需要建立起產(chǎn)、學(xué)、研一體化的科學(xué)平臺，謀求項(xiàng)目推動式發(fā)展，在對無人機(jī)技術(shù)的研究和優(yōu)化的基礎(chǔ)上，讓技術(shù)落地、務(wù)實(shí)，具體應(yīng)用到各個生產(chǎn)生活領(lǐng)域中去，同時也促進(jìn)無人機(jī)遙感自身的完善和發(fā)展。

3.結(jié)論與討論

無人機(jī)的發(fā)展非常迅速，各行業(yè)領(lǐng)域也都爭相謀求與無人機(jī)技術(shù)的融合發(fā)展。我國的農(nóng)林業(yè)衛(wèi)星遙感已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)和成果，包括作物長勢監(jiān)測、病蟲害監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測等方面。但是無人機(jī)遙感在農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用起步比較晚，尤其是在病蟲害監(jiān)測與防治方面，研究文獻(xiàn)少、影響因子低，但是無人機(jī)遙感作為低空遙感的主要方式可以為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、精細(xì)林業(yè)提供有力的技術(shù)支持，因此還有廣泛的研究潛力和發(fā)展空間。

通過文獻(xiàn)計量分析可以定量地對研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)規(guī)律及技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，以便于對文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)化管理。但是，由于本文是基于中國知網(wǎng)（CNKI）文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，可能存在部分研究成果沒有錄入數(shù)據(jù)庫或不公開發(fā)表的可能性，因而存在統(tǒng)計偏差。同時，由于學(xué)科發(fā)展的綜合性、交叉性及復(fù)雜性，利用文獻(xiàn)計量分析的方法只能對該領(lǐng)域的現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)律做出比較粗略的分析和度量，結(jié)論僅作為專業(yè)人員進(jìn)行學(xué)科研究和應(yīng)用的參考。