摘要:基于incoPat數據庫收錄的專利數據，對1999—2018年全球精準農業領域的專利申請情況進行分析。結合定量分析和定性研究，探討精準農業領域的全球專利研究態勢、技術研發熱點、主要的科研水平、重要專利申請人的研發布局。研究發現，近二十年，精準農業領域專利研發處于快速增長階段，信息采集傳感器和變量作業裝備是研發熱點;、美國、日本是最重要的技術來源國，進入該技術領域較晚但取得了重大進步;國外機構在信息采集技術和變量作業技術主題占據主導優勢，相關研究機構努力的方向是形成核心技術優勢、提高專利影響力、增強專利海外布局和促進技術成果轉化。

　　關鍵詞:精準農業;處方農業;專利分析

　　精準農業(PrecisionAgriculture)主要基于3S技術、傳感器技術、物聯網等現代化技術手段，實現對耕種過程進行精準控制，對作物長勢、受災等各方面的情況進行精準監測，根據監測情況精準調節耕作投入，實現精準耕作、精準灌溉、精準施肥施藥、精準播種、精準收獲，以最少的投入實現同等收入或更高收入［1］。精準農業領域主要技術包括遙感技術(ＲemoteSensing，ＲS)、地理信息技術(GeographicInformationSystems，GIS)、全球定位系統(GlobalPositioningSystem，GPS)、專家系統(ExpertSystem，ES)、決策支持系統(DecisionSupportSystem，DSS)、作物生長模擬系統(SimulationSystem，SS)、物聯網技術(InternetofThingsTechnology，ITT)和變量投入技術(VariableＲateTechnology，VＲT)等，根據其功能可以分為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業、集成系統和裝備自動化五大類［2］。

　　1數據來源與方法

　　本文以北京合享智慧科技有限公司的incoPat專利數據庫作為檢索來源，通過關鍵詞和專利分類號進行組合檢索，選用發明專利文本作為研究對象，進行申請號合并作為專利篇數(件)統計，進行簡單同族合并進行專利家族數(項)統計，專利申請時間選擇是1999—2018年，檢索日期為2019年6月13日。

　　2結果與討論

　　2．1專利申請年度趨勢

　　1999—2018年期間，全球申請精準農業領域專利共計6985項(9455件)，專利申請趨勢如圖1所示。1999—2012年期，相關專利數量增長緩慢，其主要驅動因素是GPS、GIS和ＲS技術對農業的支撐作用日漸明顯;2013年后，隨著傳感器技術和信息技術的快速發展，精準農業技術進一步迭代更新，專利數量大幅度增長，精準農業技術進入繁榮發展階段。由于專利申請到公開最長有18個月遲滯，截至檢索日，2018年還有部分專利申請尚未公開。

　　2．2關鍵專利技術

　　本研究根據功能將精準農業技術分為5大分支，分別為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業、集成系統和裝備自動化技術。所有精準農業領域專利中信息采集和傳輸的專利數量最多(3327項)，排名第二的是變量作業(2867項)，其次是集成系統(1158項)和裝備自動化(805項)，最后是信息處理系統(759項)。

　　2．3重要/地區分布

　　2．3．1專利來源/地區分布

　　專利技術來源/地區信息反映了技術創新發源地的創新能力和活躍程度，為區域間的技術合作和競爭提供有用的信息。由表2可知，中國是精準農業領域專利最大的來源國，在專利數量上占有絕對優勢;美國最早開始精準農業相關研究，是精準農業專利技術的重要來源;日本盡管并非農業大國，但在現代農業先進技術行列占有一席之地，相關專利量位列全球第三;德國和俄羅斯分別位列第四和第五，也是精準農業領域專利主要產出國。

　　2．3．2專利受理/地區分布

　　專利受理/地區分布反映了/地區市場受重視程度以及專利保護強度。由表3可知，在精準農業領域專利技術方面，是最重要的專利布局地，占比44.58%，美國和日本位列之后，分別占比12.90%和10.85%，其次是EPO和WIPO，德國、加拿大和俄羅斯也是重要的專利布局。總體而言，精準農業領域專利受理/地區與技術來源國/地區基本重合，主要集中于東亞、北美和歐洲地區。澳大利亞、巴西、印度、阿根廷也存在少量專利受理，非洲市場尚未成為受重視的技術輸出和保護地。

　　3結論與展望

　　精準農業通過信息技術實現更準確、更細致的農作物管理，主要利用嵌入式和遠程傳感器在時間和空間上測量土壤和作物參數，通過軟件分析變化相關性和趨勢，為物料投入提供信息，從而更準確和更有針對性地應用種子、肥料、農藥和其他投入。其總體目標是在減少投入的情況下增加(或維持)產量、降低成本、減少環境污染、節約資源、保護生態環境，實現農業的可持續發展。近年來，氣候問題導致農作物減產，糧食短缺問題日益突出，精準農業技術也受到越來越多的關注，各國都紛紛制定精準農業發展政策，其專利技術研發熱度也不斷攀升。經過分析全球范圍內精準農業技術相關專利，得到如下結論與啟示:

　　1)在過去的20年，精準農業技術發展非常迅速，相關專利產出呈現明顯的上升趨勢，說明精準農業領域技術研發與應用仍然在快速發展之中，市場前景廣闊。2010年之前，精準農業領域技術由美國和日本主導，進入該領域較晚;2010年之后，在現代化農業政策扶持下我國積極推進農業信息化建設，北京農業智能裝備技術研究中心等精準農業領域研究機構紛紛建立并取得階段性成果，的精準農業領域專利數量也出現明顯增長，趕超美國和日本，成為專利數量排名第一的，并遙遙領先于其他，這說明我國在精準農業領域的專利研發上已取得了巨大進步和發展。然而，我國精準農業領域的研究與應用大部分局限于GIS、GPS、ＲS等單項技術領域與農業領域的結合，沒有形成精準農業完整的技術體系，目前我國關于精準農業的研究應用還處于起步階段。

　　2)從專利技術布局來看，變量作業裝備是當前研發熱點，技術分支布局廣泛，各國的專利申請都較多，日本井關農機株式會社、洋馬株式會社、CNH全球有限公司等機構均擁有較多的專利申請，重復研發風險非常高，分析當前專利特點，此類研發可關注實現構造簡單化與便攜化。與之相配合的變量作業導航技術也是各專利申請人技術研發的重點，其中速度傳感器、紅外傳感器、激光傳感器、慣性傳感器、超聲傳感器和雷達都有較多專利布局，可挖掘其他傳感器或者多傳感器組合改進變量作業的準確性和安全性。信息采集傳感器也存在較高的重復研發風險，具備較多的發明人和申請人，各國都有較多市場布局，其中氣象信息傳感器是研發重點，作物流量傳感器和產品信息傳感器專利數量還未形成優勢，可以增加關注度，提高信息采集的靈敏度和準確性是該技術分支的努力方向。未來機器視覺在圖像處理算法上尚有很大改進空間，需要新理論、新方法的進一步有機結合，以便進一步提高結果的精準度和實時性。在決策支持系統類專利技術中，以專家系統和模擬系統為主，在研發中可適當關注一些新的決策支持方法和系統開發。關于系統集成方面，可重點考慮提高安全性、增強穩定性和降低功耗等需求。

　　3)從重要專利申請人類型的角度看，主要優勢研發機構是高校和研究所，其他優勢研發機構以企業為主，日本井關農業株式會社、日本洋馬株式會社、CNH全球公司和DEEＲE公司是該領域的領先者。精準農業領域專利的價值更多體現在產業化應用上，因此，我國精準農業領域研究機構應加強與企業的合作，促進科技成果轉化為現實生產力，進一步提高在該領域的競爭力。相關部門需要大力推進精準農業的技術研發、轉化、推廣和應用，例如啟動精準農業示范項目，研發適合精準農業的自主知識產權技術產品;加快精準農業基地建設，主要支持建設精準農業產業化中試基地和生產基地;精準農業涉及面廣，資源整合和共享問題突出，為了減少重復投資，需要進行頂層設計和規劃，建立“精準農業產業化聯盟”，為精準農業的發展創造良好環境。

　　4)對比國內外重要專利申請人發現，主要專利申請人進入該領域較晚，近五年活躍度高，但未形成明顯優勢技術主題，專利影響力中等，專利海外布局嚴重不足;歐美的主要專利申請人研發較早，在變量作業和信息采集技術主題上占據主導優勢，影響力顯著，國際布局明顯。面對愈加激烈的競爭形勢，精準農業領域研發機構應當整合當前已有研發基礎，結合當前的國情，利用我國5G技術的優勢，集中力量加強公關，突破核心技術和重大共性關鍵技術，研發符合我國農業不同應用目標的高可靠、低成本、適應惡劣環境的精準農業技術和產品。同時專利申請人應重視制定有效的專利申請策略，加強專利的國際保護，重視我國精準農業技術的全球化發展。

　　參考文獻

　　［1］熊松寧，楊霄璇，楊俊剛，等．從精準農業向智慧農業演進［J］．衛星應用，2017(4):47-51．XIONGSongning，YANGXiaoxuan，YANGJungang，etal．EvolutionfromPrecisionAgriculturetoIntelligentAgriculture［J］．SatelliteApplication，2017(4):47-51．

　　［2］肖志剛，張曙光，么永強，等．精確農業的現狀及發展趨勢的研究［J］．河北農業大學學報，2003，026(0z1):256-259．XIAOZhigang，ZHANGShuguang，YAOYongqiang，etal．ThePresentSituationandTendencyofPrecisionAgricultureinChina［J］．JournalofAgriculturalUniversityofHebei，2003，026(0z1):256-259．

　　［3］劉海啟，金敏毓，龔維鵬．美國農業遙感技術應用狀況概述［J］．農業資源與區劃，1999，020(002):56-60．LIUHaiqi，JINMinyu．ApplicationsofＲemoteSensinginAgricultureintheUnitedStates［J］．JournalofChinaAgriculturalＲesourcesandＲegionalPlanning，1999，020(002):56-60．

　　［4］NationalＲesearchCouncil．PrecisionAgricultureinthe21stCentury:GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement［M］．Washington，DC:TheNationalAcademiesPress，1997．

　　吳曉燕*許海云宋琪陳方丁陳君鄭穎