基于專(zhuān)利挖掘的數(shù)字文旅關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別和趨勢(shì)分析*

李 勇，歐志梅，黃 格，郭尚窈，楊思敏

0 引言

近年，數(shù)字文旅在新冠肺炎疫情的催化下進(jìn)入發(fā)展快車(chē)道。2021年6月中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)規(guī)模達(dá)到11.64億，在線(xiàn)旅游的消費(fèi)需求持續(xù)攀升，月活躍用戶(hù)達(dá)12，654萬(wàn)，同比增加25%[1]。與此同時(shí)，新一代信息技術(shù)在文化和旅游的應(yīng)用愈發(fā)深入。而文化和旅游部也在2021年4月發(fā)布的《“十四五”文化和旅游科技創(chuàng)新規(guī)劃》指出，要面向文化事業(yè)建設(shè)重大需求，面向人民群眾美好生活新期待，以深化現(xiàn)代科技在文化和旅游領(lǐng)域的應(yīng)用為主線(xiàn)，為建設(shè)文化強(qiáng)國(guó)與推動(dòng)文化和旅游現(xiàn)代化做出積極貢獻(xiàn)[2]。以云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的信息技術(shù)為文旅產(chǎn)業(yè)提供了巨大的源動(dòng)力，“數(shù)字故宮”“云游敦煌”“一部手機(jī)游云南”成為景區(qū)數(shù)字文旅技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)案例。然而，數(shù)字文旅作為典型的交叉融合產(chǎn)業(yè)，涉及的關(guān)鍵技術(shù)及科技創(chuàng)新趨勢(shì)并不清晰，不利于政府及企業(yè)后期的研發(fā)應(yīng)用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，考慮到專(zhuān)利文獻(xiàn)包含了世界科學(xué)技術(shù)信息的90%-95%[3]這一特點(diǎn)，本文通過(guò)挖掘數(shù)字文旅技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)據(jù)，從專(zhuān)利計(jì)量、技術(shù)熱點(diǎn)、技術(shù)主題、技術(shù)關(guān)聯(lián)4個(gè)角度切入，運(yùn)用LDA主題模型對(duì)專(zhuān)利文本進(jìn)行聚類(lèi)，梳理數(shù)字文旅技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為相關(guān)政策制定、政府及投資者配置資源提供參考。

1 研究回顧

1.1 數(shù)字文旅技術(shù)

在理論研究方面，學(xué)者從宏觀層面闡述數(shù)字文旅技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響。夏杰長(zhǎng)等從文旅產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的意義、影響、存在問(wèn)題、對(duì)策建議4方面進(jìn)行深入闡述，針對(duì)泛數(shù)字化傾向提出加快文旅產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、促進(jìn)數(shù)字技術(shù)與文旅產(chǎn)業(yè)的融合等對(duì)策[4]。徐菲菲等指出當(dāng)前數(shù)字經(jīng)濟(jì)在文旅產(chǎn)業(yè)占比較低，科技轉(zhuǎn)化能力弱，應(yīng)構(gòu)建“技術(shù)-產(chǎn)品-市場(chǎng)-營(yíng)銷(xiāo)-管理”五位一體的數(shù)字文旅創(chuàng)新機(jī)制[5]。近年新冠肺炎疫情給旅游業(yè)帶來(lái)重創(chuàng)，李鳳亮等指出“文化+科技+旅游”模式有助于疫情下文化旅游業(yè)態(tài)創(chuàng)新，建議文旅企業(yè)成立專(zhuān)門(mén)部門(mén)將科技創(chuàng)新作為核心競(jìng)爭(zhēng)力[6]。鄭憩認(rèn)為人工智能等數(shù)字技術(shù)處于概念導(dǎo)入階段，共性技術(shù)瓶頸仍有待突破，需加快建立起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化支撐體系[7]。

在實(shí)踐應(yīng)用方面，部分學(xué)者側(cè)重?cái)?shù)字技術(shù)對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)的影響作用。比如，利用AR技術(shù)設(shè)計(jì)考古遺址互動(dòng)體驗(yàn)[8]，考察用戶(hù)對(duì)城市遺址旅游AR技術(shù)接受度[9]、滿(mǎn)意度模型[10]；評(píng)估可穿戴設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)文旅景點(diǎn)的行為意向[11]、博物館參觀者的影響[12]；應(yīng)用3D技術(shù)開(kāi)發(fā)互動(dòng)式數(shù)字故事重建虛擬文化遺產(chǎn)[13]；探討個(gè)體從虛擬旅游環(huán)境的主題(氛圍)等要素獲得刺激并推動(dòng)生成實(shí)地重游意愿或VR推薦意向[14]；證明6-8分鐘的虛擬旅游體驗(yàn)對(duì)居家人群壓力和情緒有積極的影響[15]等。各地也借助智能科技促進(jìn)當(dāng)?shù)財(cái)?shù)字文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，根據(jù)歐洲數(shù)字人文的AR應(yīng)用，從文化信息、游覽路線(xiàn)、實(shí)景互動(dòng)對(duì)上海武康路提出AR開(kāi)發(fā)策略[16]；通過(guò)人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、信息安全、區(qū)塊鏈、全息投影、3D打印等技術(shù)構(gòu)建貴州省數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)生態(tài)[17]；利用虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示文化及古代村落[18]、打造超級(jí)鏈接博物館[19]、實(shí)況直播開(kāi)啟線(xiàn)上“云”游[20]；運(yùn)用“5G+文旅”新模式打造成都“夜游錦江”傳播巴蜀文化[21]。

1.2 專(zhuān)利挖掘

專(zhuān)利挖掘技術(shù)最早出現(xiàn)于1946年，根里奇·阿奇舒勒等通過(guò)分析上百萬(wàn)份發(fā)明專(zhuān)利，提出發(fā)明問(wèn)題解決理論[22]。學(xué)者結(jié)合語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)及TF-IDF等方法，運(yùn)用專(zhuān)利文本挖掘預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)，如通過(guò)構(gòu)建專(zhuān)利車(chē)道，研究技術(shù)主題隨時(shí)間推移發(fā)生的變化，分析碳纖維在自行車(chē)制作技術(shù)中的發(fā)展過(guò)程[23]；結(jié)合技術(shù)的時(shí)間序列分析和創(chuàng)新周期，識(shí)別無(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)男屡d技術(shù)及空白技術(shù)領(lǐng)域[24]；以3D打印為例，基于LDA主題模型的技術(shù)前沿跨時(shí)間動(dòng)態(tài)特征分析[25]。專(zhuān)利挖掘也被應(yīng)用于各領(lǐng)域前沿技術(shù)挖掘。比如，基于德溫特專(zhuān)利數(shù)據(jù)及LDA主題模型，提取隱含技術(shù)主題，以新材料領(lǐng)域?yàn)槔M(jìn)行研究，從技術(shù)主題通用性、活躍度、效益性及關(guān)聯(lián)性識(shí)別共性技術(shù)[26]；利用歐洲專(zhuān)利局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合ISI技術(shù)分類(lèi)體系識(shí)別感知人工智能領(lǐng)域以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的技術(shù)[27]；通過(guò)Innography專(zhuān)利分析平臺(tái)檢索數(shù)據(jù)，使用SAO鏈進(jìn)行特征表示，結(jié)合專(zhuān)利地圖，識(shí)別出工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展機(jī)遇[28]。當(dāng)前利用專(zhuān)利挖掘發(fā)現(xiàn)行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)的主要有移動(dòng)醫(yī)療[29]、煤氣開(kāi)采[30]、采礦業(yè)[31]、音樂(lè)[32]等產(chǎn)業(yè)。

可以看到，以“數(shù)字文旅技術(shù)”為主題的文獻(xiàn)數(shù)量少?，F(xiàn)有研究集中在數(shù)字文旅技術(shù)理論指引、實(shí)踐應(yīng)用方面，從宏觀角度論述數(shù)字文旅技術(shù)的重要性，或從微觀角度分析具體的一類(lèi)信息技術(shù)運(yùn)用，未將數(shù)字文旅相關(guān)技術(shù)作為整體對(duì)象進(jìn)行研究。專(zhuān)利分析方法被廣泛運(yùn)用于產(chǎn)業(yè)技術(shù)要點(diǎn)識(shí)別，但基于專(zhuān)利挖掘的數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)的技術(shù)分析匱乏，鮮少涉及關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別問(wèn)題。本文在專(zhuān)利計(jì)量基礎(chǔ)上通過(guò)詞頻統(tǒng)計(jì)按發(fā)展階段分析技術(shù)熱點(diǎn)，運(yùn)用LDA主題模型挖掘數(shù)字文旅技術(shù)專(zhuān)利文本數(shù)據(jù)并進(jìn)行主題聚類(lèi)，將各類(lèi)數(shù)字技術(shù)作為一個(gè)整體研究對(duì)象，補(bǔ)充數(shù)字文旅領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)研究的不足，加入語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分析其中技術(shù)關(guān)聯(lián)，豐富專(zhuān)利分析研究方法，為數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)技術(shù)應(yīng)用提供借鑒。

2 研究思路與方法

2.1 研究思路

本文以大為Innojoy專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)為來(lái)源，搜集數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利，通過(guò)研究申請(qǐng)時(shí)間、申請(qǐng)類(lèi)型、申請(qǐng)機(jī)構(gòu)、地理空間、申請(qǐng)生命周期等情況，掌握數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀；以生命周期為劃分階段，通過(guò)專(zhuān)利摘要詞頻統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)熱點(diǎn)演變；以L(fǎng)DA主題模型提取文本隱含的技術(shù)主題，區(qū)分?jǐn)?shù)字文旅產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利種類(lèi)及屬性，并對(duì)照生命周期技術(shù)熱點(diǎn)演變發(fā)現(xiàn)各類(lèi)主題出現(xiàn)先后順序；以語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建識(shí)別技術(shù)關(guān)聯(lián)及技術(shù)主題的應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)上下游技術(shù)以便于應(yīng)用。研究過(guò)程以定量分析為主，減少技術(shù)識(shí)別的主觀性，更精準(zhǔn)地識(shí)別數(shù)字文旅關(guān)鍵技術(shù)及趨勢(shì)，詳見(jiàn)圖1。

圖1 研究技術(shù)路線(xiàn)圖

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)字文旅是當(dāng)代科技特別是互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)促進(jìn)文化和旅游融合的所有現(xiàn)象總和[33]。因此在本文檢索式中，將文化或旅游中涉及的信息化技術(shù)視為數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)技術(shù)。結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)，本文設(shè)定的檢索式如表1所示，時(shí)間范圍為2000-2020年，地理范圍為中國(guó)，共導(dǎo)出數(shù)據(jù)1，555條。對(duì)數(shù)據(jù)重復(fù)項(xiàng)、無(wú)關(guān)項(xiàng)進(jìn)行刪除后，得到數(shù)據(jù)1，268條。

表1 專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索式

2.3 研究方法

(1)文本處理。專(zhuān)利摘要文獻(xiàn)中存在一些數(shù)字和無(wú)意義的高頻詞匯，如“本公開(kāi)發(fā)明”“本實(shí)用新型發(fā)明”。本文運(yùn)用Python中的jieba分詞包，在哈爾濱工業(yè)大學(xué)推出的停用詞表基礎(chǔ)上，人工添加本數(shù)據(jù)集中的無(wú)意義詞語(yǔ)，構(gòu)成較為全面的停用詞表，對(duì)文本進(jìn)行分詞。此外，本文采用的文本向量化方法為T(mén)F-IDF，詞語(yǔ)重要性與其出現(xiàn)的次數(shù)成正比，但隨著它在其他語(yǔ)料庫(kù)中頻次的增加而降低[26]，它最大限度地降低無(wú)效高頻單詞對(duì)技術(shù)主題提取的影響。計(jì)算公式為：

(2)主題提取。LDA主題模型最早由Blei等[34]提出，它可以通過(guò)反復(fù)迭代自主學(xué)習(xí)，識(shí)別大量文檔中隱藏的主題信息，繼而達(dá)到文檔的高效聚類(lèi)。LDA是一個(gè)3層的層次貝葉斯模型，建模過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 LDA貝葉斯網(wǎng)絡(luò)圖

對(duì)于文檔A，其技術(shù)主題b發(fā)生的概率θ服從Dirichlet(α)分布。

公式(2)中，α為狄利克雷先驗(yàn)分布的超參數(shù)；從多項(xiàng)式分布θA中抽樣bi，得到主題概率P(bi|α)。從多項(xiàng)式分布Bi中抽樣ωi，得到P(wi|bj，β)，β表示主題個(gè)數(shù)b與主題特征詞個(gè)數(shù)z的矩陣，它記錄各主題特征詞生成概率。通過(guò)設(shè)定專(zhuān)利文本主題數(shù)量可提高技術(shù)主題質(zhì)量。Blei等提出使用困惑度方法選擇主題數(shù)量，而困惑度常常被用于評(píng)價(jià)語(yǔ)言模型的好壞，困惑度較低的概率模型預(yù)測(cè)樣本的效果更好，其計(jì)算公式為：

LDA主題模型中主題的提取對(duì)主題數(shù)量精度要求較高。為提高LDA主題模型準(zhǔn)確度，本文采用困惑度求解模型，確定主題數(shù)量，當(dāng)困惑度最低時(shí)，主題數(shù)量最優(yōu)。

3 數(shù)字文旅技術(shù)專(zhuān)利計(jì)量

3.1 專(zhuān)利申請(qǐng)技術(shù)生命周期

對(duì)文旅產(chǎn)業(yè)技術(shù)類(lèi)專(zhuān)利按年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制出時(shí)序圖，申請(qǐng)量整體可劃分為3個(gè)階段(見(jiàn)圖3)，目前我國(guó)數(shù)字文旅技術(shù)專(zhuān)利處于成熟初期階段。第一階段為2000-2008年，文化旅游產(chǎn)業(yè)相關(guān)專(zhuān)利開(kāi)始出現(xiàn)，但專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)隽枯^少，2005年達(dá)到小高峰；2006年由“低價(jià)游”和“零團(tuán)費(fèi)”導(dǎo)致的旅游投訴呈直線(xiàn)上升，技術(shù)研發(fā)熱潮漸退，申請(qǐng)數(shù)量?jī)H停留在個(gè)位數(shù)，該發(fā)展階段為數(shù)字文旅技術(shù)領(lǐng)域的嬰兒期。第二階段為2009-2014年。2009年原文化部、原國(guó)家旅游局出臺(tái)《關(guān)于促進(jìn)文化與旅游結(jié)合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出為滿(mǎn)足人民群眾日益增長(zhǎng)的文化消費(fèi)需求，文旅產(chǎn)業(yè)逐步結(jié)合，申請(qǐng)數(shù)量較前期增加較快，處于發(fā)展期。2014年出臺(tái)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)文化創(chuàng)意和設(shè)計(jì)服務(wù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的若干意見(jiàn)》《關(guān)于促進(jìn)旅游業(yè)改革發(fā)展的若干意見(jiàn)》為第三階段的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)。第三階段為2015年至今。隨著網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展，文旅產(chǎn)業(yè)得到進(jìn)一步關(guān)注，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量快速增長(zhǎng)。2018年原文化部和原國(guó)家旅游局合并為文化和旅游部，在政府主導(dǎo)及科技進(jìn)步等因素的作用下，文化和旅游逐步走向融合，服務(wù)大眾文化生活的同時(shí)促進(jìn)旅游消費(fèi)，各類(lèi)文旅產(chǎn)品、融合技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量邁上200的新臺(tái)階，該階段處于成熟初期。

圖3 2000-2020年申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量時(shí)序分布圖

3.2 專(zhuān)利申請(qǐng)分布類(lèi)型特征

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)類(lèi)型。專(zhuān)利申請(qǐng)類(lèi)型中數(shù)量由高到低依次為發(fā)明847項(xiàng)、實(shí)用新型307項(xiàng)、外觀設(shè)計(jì)114項(xiàng)。在數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利中，大多數(shù)專(zhuān)利側(cè)重現(xiàn)有產(chǎn)品、技術(shù)方案的改進(jìn)或新技術(shù)的研發(fā)，如VR眼鏡在文旅場(chǎng)景的應(yīng)用，因此發(fā)明類(lèi)專(zhuān)利占比最多，而實(shí)用新型、外觀設(shè)計(jì)則相對(duì)較少。將3種類(lèi)型的IPC大類(lèi)細(xì)分化得出專(zhuān)利技術(shù)分布概況：發(fā)明類(lèi)專(zhuān)利技術(shù)主要集中在G06(計(jì)算、推算、計(jì)數(shù))、H04(電通信技術(shù))；實(shí)用新型類(lèi)專(zhuān)利技術(shù)主要分布在G07(核算裝置)、G10(樂(lè)器、聲學(xué))；而外觀設(shè)計(jì)側(cè)重14(記錄、電信或數(shù)據(jù)處理設(shè)備)及16(照相設(shè)備、電影攝影設(shè)備和光學(xué)設(shè)備)兩大類(lèi)。綜上，數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利主要集中在計(jì)算、通信、核算、樂(lè)器、光學(xué)設(shè)備上。

圖4 專(zhuān)利申請(qǐng)類(lèi)型及IPC大類(lèi)分布圖

圖5 專(zhuān)利申請(qǐng)人分布時(shí)序圖

圖6 各省市申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量分布圖

(2)專(zhuān)利申請(qǐng)人。按類(lèi)型對(duì)申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)主力軍為企業(yè)，占比高達(dá)60%，而院校及個(gè)人申請(qǐng)占比分別為22%、18%，組織申請(qǐng)數(shù)量最少，參與度有待提高。從申請(qǐng)人類(lèi)型時(shí)間維度上來(lái)看，自2000年起，出現(xiàn)了以個(gè)人形式申請(qǐng)文旅產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)利，說(shuō)明此時(shí)技術(shù)門(mén)檻較低，僅憑個(gè)人就可研發(fā)專(zhuān)利；2004年，開(kāi)始出現(xiàn)以組織的形式申請(qǐng)專(zhuān)利，但增長(zhǎng)十分緩慢，說(shuō)明文旅產(chǎn)業(yè)未受到研發(fā)機(jī)構(gòu)的重視；自2011年起企業(yè)申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始增長(zhǎng)，尤其是2014年以后，數(shù)量增加更快，該階段文旅產(chǎn)業(yè)興起，利潤(rùn)空間大，吸引眾多企業(yè)增加投入，同年院校的專(zhuān)利申請(qǐng)也有了明顯的增長(zhǎng)。

(3)地理空間分布。沿海城市及中部人才資源豐富，研發(fā)實(shí)力雄厚，是專(zhuān)利申請(qǐng)人主要分布地。申請(qǐng)量排名前五省份依次為廣東、北京、江蘇、四川、浙江，而少數(shù)民族較多的東北、西南、西北地區(qū)則較少申請(qǐng)。例如，云南雖然擁有多元的民族文化和豐富的旅游資源，但在專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量上僅排名17。

4 數(shù)字文旅技術(shù)識(shí)別研究

4.1 數(shù)字文旅技術(shù)熱點(diǎn)演變

將專(zhuān)利技術(shù)按照生命周期劃分并進(jìn)行專(zhuān)利摘要高頻詞統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)圖7)，“系統(tǒng)”“模塊”“信息”等在詞頻位居前列。2008年前“編碼”“地圖”“視頻”“數(shù)字化”為熱點(diǎn)詞，技術(shù)側(cè)重文旅產(chǎn)業(yè)供應(yīng)端的單邊呈現(xiàn)，未能與市場(chǎng)需求結(jié)合，缺乏人機(jī)交互類(lèi)專(zhuān)利，“領(lǐng)域”則表明各行業(yè)技術(shù)交叉應(yīng)用較多；2009-2014年，“物聯(lián)網(wǎng)”“智能”“三維”“虛擬現(xiàn)實(shí)”“全球定位系統(tǒng)”等詞語(yǔ)占比大，文旅產(chǎn)業(yè)逐步突破傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，與人工智能等數(shù)字化信息技術(shù)融合，并出現(xiàn)了人機(jī)交互的相關(guān)專(zhuān)利，強(qiáng)化用戶(hù)體驗(yàn)，高頻詞“終端”也體現(xiàn)技術(shù)研發(fā)更注重服務(wù)的智能化；2015年后隨著技術(shù)的成熟及對(duì)用戶(hù)使用感的重視，專(zhuān)利熱點(diǎn)凸顯“圖形用戶(hù)界面”“狀態(tài)圖”“大數(shù)據(jù)”等詞語(yǔ)，“虛擬現(xiàn)實(shí)”較發(fā)展期占比增大，此時(shí)文旅產(chǎn)業(yè)更側(cè)重于滿(mǎn)足用戶(hù)需求，在“數(shù)據(jù)”分析基礎(chǔ)上讓數(shù)字文旅技術(shù)由智能化走向智慧化。

圖7 各階段技術(shù)熱點(diǎn)演變

4.2 數(shù)字文旅技術(shù)主題提取

在運(yùn)行LDA主題模型前需設(shè)定主題數(shù)量，主題數(shù)量的設(shè)定與主題提取結(jié)果相關(guān)。本文首先運(yùn)用困惑度模型尋求困惑度最低的最優(yōu)主題數(shù)。肘部方法將方差解釋的百分比作為聚類(lèi)數(shù)量的函數(shù)對(duì)待，通過(guò)選擇一定數(shù)量的聚類(lèi)，新增加一個(gè)聚類(lèi)數(shù)量也不會(huì)給數(shù)據(jù)帶來(lái)更好的建模效果。將聚類(lèi)所解釋的方差的百分比與聚類(lèi)的數(shù)量繪制成圖，第一批聚類(lèi)會(huì)增加很多信息，但在某一時(shí)刻，邊際收益會(huì)急劇下降，并在圖中給出一個(gè)角度。若M點(diǎn)為最優(yōu)主題數(shù)，該點(diǎn)的困惑度與前一個(gè)點(diǎn)的困惑度差值極大，與后一個(gè)點(diǎn)的困惑度差值極小，則M點(diǎn)被稱(chēng)為“肘形”[35]。通過(guò)運(yùn)行Python困惑度模型得出，當(dāng)主題數(shù)為5時(shí)，模型困惑度最低，見(jiàn)圖8。

圖8 不同主題數(shù)的困惑度

通過(guò)對(duì)文檔進(jìn)行聚類(lèi)分析得到5類(lèi)主題，提取概率排名前8的高頻詞(如表2所示)。本文以特征詞為切入點(diǎn)，結(jié)合技術(shù)主題相對(duì)應(yīng)的專(zhuān)利確定各類(lèi)主題的名稱(chēng)，將5類(lèi)數(shù)字文旅主題命名為：1-交互式人工智能技術(shù)、2-電子導(dǎo)航技術(shù)、3-智能傳感技術(shù)、4-3D建模技術(shù)、5-虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。主題1、3、4體現(xiàn)了以技術(shù)為核心的文旅智慧化，通過(guò)圖形用戶(hù)界面、傳感器、建模等側(cè)重?cái)?shù)字文旅產(chǎn)業(yè)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、智能讀取等技術(shù)的應(yīng)用。主題2、5則更注重人們?cè)诼糜芜^(guò)程中的體驗(yàn)。

表2 數(shù)字文旅技術(shù)主題識(shí)別

(1)交互式人工智能技術(shù)。人工智能可以讓機(jī)器自動(dòng)完成語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言和圖片處理，在大量數(shù)據(jù)信息的深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，通過(guò)編寫(xiě)相關(guān)代碼將字符界面轉(zhuǎn)換成圖形交互界面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人與操作系統(tǒng)或軟件之間的信息交互，為人們提供旅途中的優(yōu)化決策等。例如，移動(dòng)端App、智能機(jī)器人、觸控平板可作為線(xiàn)上引導(dǎo)游客的首要服務(wù)窗口，只有具備友好操作界面、語(yǔ)音講解等互動(dòng)智能功能，才能更好地展示地域特色風(fēng)貌及文化。

(2)電子導(dǎo)航技術(shù)。越來(lái)越多的人選擇自駕游或者自由行，這對(duì)電子導(dǎo)航技術(shù)也提出了更高要求。它不僅需向游客提供不同的出行路線(xiàn)選擇，減少擁堵節(jié)省時(shí)間，還需具備智能推薦功能，能避開(kāi)景點(diǎn)人流擁堵地區(qū)，或提供未來(lái)人流暢通時(shí)間段。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)信息向游客推薦景點(diǎn)導(dǎo)航、美食導(dǎo)航、酒店導(dǎo)航、識(shí)別地點(diǎn)等，提高人們衣食住行一站式信息服務(wù)的便捷性和響應(yīng)速度。

(3)智能傳感技術(shù)。其特點(diǎn)是功耗低、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)，具備采集、處理、交換信息的能力，包含傳感器、處理單元和無(wú)線(xiàn)通信模塊等。將采集數(shù)據(jù)優(yōu)化后經(jīng)無(wú)線(xiàn)通信傳輸給信息處理中心，其中無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)采用Zigbee、Wi-Fi、5G等，這類(lèi)技術(shù)可用于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能/機(jī)器人技術(shù)，應(yīng)用于智慧景區(qū)、智慧城市等領(lǐng)域。在萬(wàn)物互聯(lián)的背景下，數(shù)據(jù)的快速傳輸、可視化便于景區(qū)實(shí)現(xiàn)更好的管理，如智慧安防、客流監(jiān)測(cè)、智能門(mén)禁等。此外，智能傳感技術(shù)還可用于智能系統(tǒng)及時(shí)識(shí)別游客所處場(chǎng)景及需求并提供相應(yīng)服務(wù)。

(4)3D建模技術(shù)。隨著人們對(duì)旅游個(gè)性化服務(wù)需求的多樣化發(fā)展，在地圖上運(yùn)用3D建模技術(shù)輔之語(yǔ)音講解，可以更全面、直觀地了解周邊景點(diǎn)，方便游客根據(jù)需求變化動(dòng)態(tài)調(diào)整行程。另外，疫情常態(tài)化防控的形勢(shì)也催生各旅游地提供線(xiàn)上體驗(yàn)，借助3D建模技術(shù)可形象地還原景點(diǎn)原貌。對(duì)于政府或景區(qū)而言，還可以將3D建模技術(shù)用于區(qū)域旅游規(guī)劃，優(yōu)化附近交通等系列公共設(shè)施和景區(qū)布局。

(5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)應(yīng)用是線(xiàn)上文旅的動(dòng)力源。后疫情時(shí)代，人們外出旅游的機(jī)會(huì)減少，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，足不出戶(hù)便可體驗(yàn)千里之外的風(fēng)光，還可結(jié)合自身需求選擇景點(diǎn)詳解，穿越時(shí)空感受人文風(fēng)俗，通過(guò)感官模擬讓人仿若身臨其境，更具真實(shí)感。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能幫助老年人等出行不便的群體共享數(shù)字文旅生活。該類(lèi)技術(shù)與3D建模技術(shù)相結(jié)合，可廣泛應(yīng)用于古建筑遺址等物質(zhì)文化遺產(chǎn)的修復(fù)，在不破壞現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上向大眾展示遺址原貌。

結(jié)合技術(shù)生命周期及熱點(diǎn)演變分析，電子導(dǎo)航技術(shù)最先出現(xiàn)在數(shù)字文旅技術(shù)的嬰兒期，隨后交互式人工智能技術(shù)、3D建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及智能傳感技術(shù)在發(fā)展期逐步增多，而進(jìn)入成熟初期，交互式人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)依舊是研究熱點(diǎn)。

4.3 數(shù)字文旅的技術(shù)關(guān)聯(lián)

本文使用ROSTCM6軟件，以“K核分析”為標(biāo)準(zhǔn)，按類(lèi)別對(duì)專(zhuān)利摘要詞語(yǔ)進(jìn)行語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)主題聚類(lèi)，按照主題的中心度構(gòu)建6類(lèi)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，如圖9所示。數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人機(jī)交互等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧服務(wù)，并呈現(xiàn)從中間核心圈層向周?chē)虞椛涞男螤睢?/p>

圖9 數(shù)字文旅技術(shù)語(yǔ)義關(guān)聯(lián)

第一圈層主要以“系統(tǒng)”“技術(shù)”“智能”“數(shù)據(jù)”“模塊”“虛擬現(xiàn)實(shí)”等詞語(yǔ)為核心，數(shù)字文旅技術(shù)以數(shù)據(jù)貫穿始終，各類(lèi)系統(tǒng)、模塊、技術(shù)智能化是產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，并以服務(wù)為應(yīng)用目的覆蓋數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)突出了虛擬現(xiàn)實(shí)主題類(lèi)技術(shù)的重要性。第二圈層以“大數(shù)據(jù)”連接“應(yīng)用”，涵蓋“終端”，為促進(jìn)供需平衡，通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析、轉(zhuǎn)化，數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)能更科學(xué)地適應(yīng)市場(chǎng)，滿(mǎn)足游客需求。第三圈層則是以“服務(wù)器”“存儲(chǔ)”組成的云計(jì)算體系，反映信息資源存儲(chǔ)、處理及提取技術(shù)是數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)的支撐，為文旅資源數(shù)字化奠定基礎(chǔ)。第四圈層由“物聯(lián)網(wǎng)”“數(shù)據(jù)庫(kù)”“主視圖”等詞語(yǔ)構(gòu)成，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖形打造智慧友好的交互圖形用戶(hù)界面，加之物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)信息，更好地為游客提供精準(zhǔn)服務(wù)，涉及交互式人工智能、電子導(dǎo)航技術(shù)的實(shí)施環(huán)節(jié)。第五圈層以“虛擬”“智慧”“實(shí)時(shí)”“環(huán)境”為核心，側(cè)重快速發(fā)現(xiàn)游客需求，提供智慧服務(wù)，以沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)類(lèi)技術(shù)提升游客體驗(yàn)感。第六圈層以“人機(jī)交互”“語(yǔ)音”“場(chǎng)景”等詞語(yǔ)為核心，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸、數(shù)字化識(shí)別游客所處場(chǎng)景，運(yùn)用3D建模技術(shù)、智能傳感技術(shù)、交互式人工智能技術(shù)強(qiáng)化人們與文旅場(chǎng)景的互動(dòng)。

第一圈層與其他5個(gè)圈層均有關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、技術(shù)是數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)的基本要素，且處于核心地位，因此輻射范圍覆蓋各圈層。第二圈層通過(guò)“終端”與第三圈層“服務(wù)器”相連，兩者共同架起數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與應(yīng)用橋梁，終端是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)端與服務(wù)端，而服務(wù)器則是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)。第三圈層云計(jì)算體系為第二圈層大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用提供保障。第四圈層通過(guò)“圖形”與第六圈層的“人機(jī)交互”相連，反映出兩者之間的上下連接關(guān)系，圖形是生成視圖的組成元素，繼而成為交互式人工智能技術(shù)理解與表達(dá)的關(guān)鍵一環(huán)。

4.4 數(shù)字文旅技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

(1)5G信息技術(shù)潛力大。專(zhuān)利主題提取結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、3D、數(shù)字化是當(dāng)前數(shù)字文旅融合技術(shù)的主要方向，而在《“十四五”文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提及的物聯(lián)網(wǎng)、沉浸式體驗(yàn)、5G、全息投影等領(lǐng)域仍處于起步階段，可挖掘的潛在空間巨大。5G應(yīng)用成功地解決了VR/AR畫(huà)面延遲、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定等問(wèn)題，以VR/AR為代表的沉浸式視頻將成為行業(yè)主流，而基于5G底層技術(shù)而誕生的各類(lèi)沉浸式體驗(yàn)則是未來(lái)主流的娛樂(lè)方式之一，將會(huì)對(duì)數(shù)字文旅消費(fèi)帶來(lái)顛覆性影響[36]。中國(guó)聯(lián)通與騰訊自2019年以來(lái)連續(xù)3年共同發(fā)布《中國(guó)智慧文旅5G應(yīng)用白皮書(shū)》，彰顯了5G在文旅產(chǎn)業(yè)的重要性，5G與各類(lèi)信息技術(shù)的融合應(yīng)用將極大地促進(jìn)數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)的變革。

(2)注重以人為本。無(wú)論是技術(shù)主題中的“圖形用戶(hù)界面”還是技術(shù)關(guān)聯(lián)中的“主視圖”和“圖形”，都體現(xiàn)了各類(lèi)專(zhuān)利對(duì)游客自主原則界面的設(shè)計(jì)感，以大眾需求為導(dǎo)向，促進(jìn)消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，人機(jī)交互、智慧技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利日趨增多，說(shuō)明隨著時(shí)間的推移文旅產(chǎn)業(yè)愈加重視消費(fèi)者的體驗(yàn)感，并隨著網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展迭代更新，交互愈加智能化。尤其在后疫情時(shí)代，對(duì)于無(wú)法外出旅游卻向往大自然的人們來(lái)說(shuō)，采取線(xiàn)上、高科技等方式體驗(yàn)美景和人文風(fēng)俗將成為滿(mǎn)足大眾需求的最佳途徑。因此，交互式人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用也將成為重點(diǎn)。

(3)突破信息壁壘。在數(shù)字文旅的技術(shù)主題中，基于大數(shù)據(jù)對(duì)游客興趣愛(ài)好進(jìn)行挖掘并精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)推送，更好地滿(mǎn)足人們精神需求是數(shù)字文旅發(fā)展方向。目前數(shù)字文旅技術(shù)主要是以旅游景點(diǎn)應(yīng)用為主，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)為人們提供展示、體驗(yàn)智慧服務(wù)，但與文化相關(guān)的元素融合較少。后續(xù)在數(shù)字文旅技術(shù)的探索中，首先，除了考慮更便捷地向人們呈現(xiàn)景區(qū)特色，更應(yīng)融合當(dāng)?shù)匚幕厣?，讓游客不僅在視覺(jué)上有所收獲，同時(shí)也提高其精神內(nèi)涵，并創(chuàng)造更加豐富的文化和旅游消費(fèi)場(chǎng)景。其次，現(xiàn)有的線(xiàn)上App應(yīng)用地域局限性較強(qiáng)，還需整合信息資源展示全國(guó)范圍內(nèi)的景點(diǎn)，更好地為游客提供一站式瀏覽，繼而促使用戶(hù)高頻使用App，擴(kuò)大景點(diǎn)及地域文化的影響力。最后，數(shù)據(jù)作為數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)要素，打破各類(lèi)部門(mén)信息壁壘，在保障用戶(hù)隱私的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的合理利用也是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

5 結(jié)論及展望

本文以數(shù)字文旅專(zhuān)利數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)專(zhuān)利計(jì)量、TF-IDF算法、LDA聚類(lèi)分析、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)等方法工具，研究數(shù)字文旅技術(shù)的當(dāng)前現(xiàn)狀、技術(shù)熱點(diǎn)、技術(shù)主題、技術(shù)關(guān)聯(lián)及發(fā)展趨勢(shì)，得出如下結(jié)論：一是當(dāng)前我國(guó)數(shù)字文旅技術(shù)處于成熟初期，專(zhuān)利申請(qǐng)人類(lèi)型主要以企業(yè)及院校為主，而組織參與較少，在地域上呈現(xiàn)東部沿海城市、中部城市申請(qǐng)數(shù)量多，而我國(guó)少數(shù)民族較多的東北、西南、西北地區(qū)則較少；二是通過(guò)運(yùn)用困惑度及LDA主題模型得出數(shù)字文旅技術(shù)主題可分為交互式人工智能技術(shù)、電子導(dǎo)航技術(shù)、智能傳感技術(shù)、3D建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5大類(lèi)；三是數(shù)字文旅技術(shù)隨著時(shí)間的推移，由單一的展示旅游景點(diǎn)逐漸走向智慧化，更好地滿(mǎn)足人們的需求，“數(shù)字化”“虛擬現(xiàn)實(shí)”成為熱點(diǎn)；四是數(shù)字文旅技術(shù)將以5G融合應(yīng)用為基礎(chǔ)，運(yùn)用交互式人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)優(yōu)化游客體驗(yàn)，并突破信息壁壘，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域融合發(fā)展。

本文運(yùn)用LDA主題模型提取數(shù)字文旅技術(shù)主題，為促進(jìn)數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展具有重要參考意義。但本文也存在不足之處，數(shù)據(jù)來(lái)源局限于大為Innojoy專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，樣本采集僅局限于國(guó)內(nèi)，未包含論文數(shù)據(jù)。在后續(xù)研究中將從全球視角出發(fā)，技術(shù)主題研究范圍涵蓋論文、報(bào)告等相關(guān)數(shù)據(jù)，以便更準(zhǔn)確地識(shí)別數(shù)字文旅產(chǎn)業(yè)技術(shù)。