乡村数字化“1+N”系统框架构建

数字赋能与农村振兴，是指随着互联网、信息化和数字化技术在中国农业农村经济发展中的广泛应用[1]，以及中国农户对现代信息技术的提升而内生的农业农村现代化发展与转型进程，既是乡村振兴的战略方向，也是建设数字中国的重要内容[2]。

2021年中国已经全面实现小康社会,在进一步发展的前提下，下一个目标是全面实现乡村振兴并将数字化农村普及化。如今已有学者证明数字化农村的建设对于全面实现乡村振兴战略有促进作用。江维国等[3]认为数字化技术对乡村振兴的主要赋能体现在促进农村智能化转型、加强数字标准体系、重视对基础设施的完善等,进而确保数字化技术能有效促进农村的现代化转型，数字化农村的建设不仅可以加快乡村振兴的发展进程，还能推动经济的发展。冯献等[4]通过研究乡村数字化治理的重要意义,总结了全国1 611个村民的调查数据，从实践层面揭示乡村治理数字化的目前建设状况，得出乡村数字化建设的需求，进而提出相关对策与建议,同时证明了构建乡村数字治理体系可以有效促进乡村振兴的发展。

乡村数字化在推动技术、业务、数据融合方面，成为加快基础设施建设、推进乡村现代治理、填平城乡数字鸿沟以及加快发展乡村数字经济、激发乡村内生动力和推动城乡融合发展的新驱动力。当前，中国新技术发展迅速，正不断催生新模式、新产业，积极促进了世界经济格局与产业形式的深刻转型，为中国数字乡村发展提供了巨大机会。随着数字化技术的发展，乡村治理出现了很多现实瓶颈，本文所构建的乡村数字化“1+N”框架，将会给数字化乡村提供一定的建议与策略。

1 数字乡村发展战略政策解析

中共中央办公厅、国务院办公室发布了《数字乡村发展战略纲要》，为中国数字农村的构建擘画蓝图。文件还要求统筹推动乡村经济、政治、文化、社会保障、生态文明建设和党建工作等各领域信息化，助力推动农村更全面振兴。中央网信办、农业农村部会同有关部门编制并颁布了《〈数字乡村发展战略纲要〉主体任务分配实施方案》，具体确定各项任务的职能分配，以扎扎实实科学有序地推进数字农村工程建设，并保障各项任务落到实处[5]。发展数字农村经济，是贯彻落实习近平新时代中国特色社会主义思想的重大举措，农村经济振兴战略成为新时期中国三农工作的总抓手，也是建设社会主义现代化新农村的全域性、历史性使命[6]（图1）。

图1 国家数字乡村战略的4个阶段

互联网的发展，使得以关系网络为主的熟人社会逐渐瓦解，约定俗成的公共规则及其形成的约束力日益消弭，村民间的社会互动也在不同程度地减少。虚拟社会的不断发展亦逐渐削弱了依赖传统秩序建立的信任，导致乡村治理的场域日趋复杂化，治理难度有所攀升。

通过建立数据管理信息、组建信息人才队伍，完善农村信息基础设施建设，构建农村管理大数据云平台等方式来嵌入农村管理的软、硬件以及信息技术支撑，从而推进农村管理形成新型数据决策模式，推动农村管理的信息化发展[7-8]。

数字技术以传感器、监视器等设备延展了人类的五官与四肢，对信息进行全面收集挖掘，以大数据进行精准运算与快速整理，凭借信息技术的精准分析、可视化展现能力，使治理突破固有思维定式与人体机能的限制，促进乡村智慧化与数字化治理。同时，基于数字技术构建政府与民众反馈互动良性循环系统，提高了政府与民众互动效率，提升了乡村公共服务能力，有效解决了民众诉求。通过数字技术嵌入乡村治理，实现乡村公共服务数字化普及，实现乡村“互联网+政务服务”的横向纵向发展。

网络技术和现代农业的融合受到了中国政府重视，并制定了相关的发展战略规划。农村的网络化、数据信息化获得突出发展，管理工作高效率和公共服务快捷化基础落实，产品现代化和营销互联网化迈向新阶梯，城市与农村数字发展鸿沟逐步缩短，大众创业、万众创新的良性局势即将成形，有力保障了农村的现代化管理水平提高。

对比国际发达国家的乡村数字化的推进，各国都结合自己的需求和特点开展了乡村数字化的推进工作，值得关注的是：2015年，日本政府推出农村机器人创新战略，指出将围绕农村水产品等重点领域，开启采用智慧机器+IT信息技术的农村水产业创新科技；2016年，政府投资约40亿日元，研发20种不同类别的农村机器人，以提升农场自动化[9]。美国政府积极布局机器人信息技术、先进工业信息技术、农产品生态监测以及自动控制技术和互联网信息技术，并着力进行农村大数据资源的社会化共享。美国提出的《大数据研究发展计划》让美国政府在庞大复杂数据中获取知识与观点的能力，通过此举推进美国的新科技和工程的研发步伐，进而促进美国国家安全水平。美国孟山都公司以9.3亿美金并购了ClimateCorporation；美国杜邦先锋公司和爱科公司（AGCO）联合，将自己的农田分析决策服务平台和爱科设备中的大数据分析与农场管理信息系统实现了无缝衔接，利用农业大数据管理的挖掘和精准推送能力，助力农民有效提升农产品产量与收益，农业大数据分析也步入了实质性的推进阶段；美国约翰迪尔农业机械有限公司以3.05亿美金并购了人工智能化的初创企业BlueRiver，标志着农业机械巨头企业对人工智能化研发企业的巨大重视。在农业机械和无人机方面，2015年雅马哈植保无人机在日本全国的总使用率已达到了2 500架次，由雅马哈无人机完成喷洒作业的水田面积约占日本所有水田的35%-40%。同年，日本雅马哈企业进入美国，成为全美第一家获得美国政府审批、可销售农产品喷药无人机产品的日本企业。德国农牧业机器公司与美国农村车辆生产商CLAAS集团和德意志电信股份公司进行战略联合，共同利用工业4.0技术，透过使用传感器技术增强农业机器内部的信息交互，并利用第四代移动通讯科技、云端安全科技及其大数据分析技术，促进农产品收获流程的全方位自动化和信息化，以推动精准农业等尖端科技发展。

智能装备武装的、智慧大脑指挥的无人或少人农场正在成为现实，数据化从财务、业务数据化发展到经济社会的全面数据化，农业农村部门、机构队伍亟待数字化转型。只有加快农业数字化转型，才能推动农业高质量发展，释放数字经济红利；只有加快发展数字乡村，才能让农民过上数字化生活。

通过研究发现，这些国家已经在大规模机器人进入数字乡村的进程中走在了前列，见表1。在进行现代农业战略规划时，要充分考虑许多不确定的因素,同时要以发展的眼光来看待和进行规划，国内外农业战略规划文件的出台，明确了农业农村发展的重要程度。

表1 国外互联网+现代农业战略规划

伴随着乡村数字化的发展，未来智能技术将在软硬件领域逐步展开，这也是我国乡村数字化发展所需要借鉴和关注的重要领域。依据国外近年来的数字乡村规划历程，构建出我国新形势下的数字化乡村系统。

2 数字乡村的数据平台研究

互联网创新思维正对中国传统农业产业链展开着全方位的解构和重塑，从传统农业资料供销、信息中介服务、耕地流转到现代农作物生产、农业营销，网络巨头和拥有网络思想的新型农村企业运营主体，在传统农村产业链体系上的各个环节积极布局，开辟各种崭新的农业产业商业模式[10]。因此互联网+农业的新形式，使得数字化乡村有了其发展的需要。智慧农业是运用现代信息技术，使农业的生产、管理、经营，农产品的加工、储存、运输、销售和服务等农业全产业链的各个环节得到智能化运行的新型经济形态，是农业发展到一个高级阶段的象征，也是现代农业和信息化进行融合发展后得到的产物。

近年来，许多公司企业都对乡村农业方面进行了调整创新，例如国内最大复合肥技术研究与制造公司——深圳芭田生态工程技术股份有限公司，先后获得中国农产品信息化公司北京金禾天成技术有限公司的入股，与淘宝、京东等电子商务平台展开深入合作，实现了线上线下的一体化经营，通过对农产品种植数字赋能领域的全面开拓，从专注于肥料制造与营销到全面把控产业链体系中稀缺资源，进而形成了生态化农产品、智能农产品的营销平台[11]。国内农业机器装备生产领先公司——雷沃重工控股有限公司，运用数字赋能思维，将工业和信息化的建设融入，先后建立了农村信息服务中心、阿波斯智能农产品解决对策、C2C农机智能服务体系，完成了农业装备产品由生产到制造，再到智能化的全面升级[12]。

由于遥感检测、物联网、5G等新信息的发展与运用，天空地一体化的立体化农业资源监控体系将建设与完善，国家宏观监控、预警、信息服务与宏观决策的能力也将有大幅增强。土地规模化的实施，伴随农业劳动力转移以及物联网、5G、大数据、人工智能等新兴技术的成熟、完善，数字耕地、数字水果、数字牧场、数字温室、数字畜牧业、数字水产体系等的实际应用化水平程度都将提高，覆盖范围也会更加广泛，从点向面发展，形成完整的数字化乡村体系[13]。

农业产业链是乡村产业振兴的基础，优势农业发展的现实需要农业制造[14]。生产加工、物流、营销、居民消费的全环节，整个过程、全要素、全方位的农业产品质量安全溯源体系的基本实现，主要农产品、农民的农业信息化信用体系也将建立起来。通过数字化技术打通农业数据链、重建供应商、升级农业价值链体系，推动中国农村一二三产业整合转型，让大数据驱动农村的经济，中国现代农业将跨越一个新的台阶[15]。并且在党的十九大报告中明确提出落实乡村文化复兴战略，促进了网络、信息、人工智能与实体经济的深入融合。根据走在前列的公司企业的丰富经验，本文总结出了数字化研究系统的基本步骤。

第一步：建立数字赋能所需的乡村海量数据系统。

依据乡村实际，综合分析乡村数据分布情况，建立乡村大数据采集系统，为后续大数据的应用平台建立基础性条件，见图2。

图2 数字化乡村的数据分布

作为建立数字化乡村的基础性建设，由政府做牵引、督察监管，互联网、物联网为科技手段，天文地理、农业生产、农产品流通，综合性服务的这套完备资源体系，为下一步开发新时代数字赋能应用平台做了扎实的铺垫。

第二步：开发新时代数字赋能应用平台。

在数据资源获取的基础上，建立适应乡村需求与发展的数据应用平台，建立面向不同行业的数据推广信息服务系统，见图3。

以乡村基层党组织为核心、村民为主体，法治以及德治分别为治理保证和支撑，符合新时代国家发展的治理体系，利用大数据、AI赋能乡村治理，可以使数字乡村治理更加精确明细、敏捷高效。

第三步：构建数字赋能的新型数字城乡一体化模型及系统。

基于乡村战略的要求，充分采集各种乡村数据，综合利用各类资源信息，统筹传统规划与数字时代规划的技术手段，建立符合乡村发展的城乡一体化数字规划智慧系统，见图4。

图4 城乡一体化数字规划智慧系统框架

从城乡一体化数字智慧系统框架中可以看出，利用大数据、互联网的等高科技技术，使得城乡规划更为方便，统筹发展乡村方方面面。

第四步：开发面向村民的综合村民服务应用端。

数据平台建设完善后，基于数据平台的综合数据，针对农民关切的三农问题，采用数字化精准服务，开发综合村民服务客户端。围绕建立符合数字城乡决策的产业专家辅助咨询系统，在产业开发数据与决策之间，构建协同数据与经验、数据与政策、数据与社会的模型系统，形成数字赋能产业的决策专家系统，见图5。

图5 数字乡村大数据平台框架

加快推进乡村振兴，我国政府本着强农、富农、惠农的原则，继续研究提出和落实了一系列有关解决乡村三农突出问题的方针和政策措施，大大地带动和推进了全国乡村粮食作物生产的增收、村民人均收入的提高、乡村社会生活的好转[16]。保持农业农村的优先经济发展，大力构建数字农产品，持续推动农业增效、农户增加收入、农产品繁荣，并统筹兼顾经济效益与社会效益[17]，巩固农业农村发展的大好形势，让数字乡村建设不断擦亮高质量全面小康底色。

3 数字化乡村系统建立

正是数字乡村数据平台的研究搭建，为“1+N”数字化乡村系统提供了其中的“1”，也是整个数字系统的构建基础。数字赋能是乡村数字化的指针，在这个指针给出的方向下，结合农业农村事务的特点，分别在乡村产业、社会服务、城乡规划、资源利用、数字鸿沟等动态发展的领域逐步展开，这些动态领域不是单一的，而

图3产业决策模型及专家系统框架是一个有机体，系统具有柔性且在行动上具有独立性。如图6所示。

图6 “1+N”乡村数字化系统结构

(1)“1”数字赋能乡村振兴智慧平台搭建研究

完善了乡村数据资源采集与获取的方式和制度，搭建乡村振兴智慧平台。综合利用卫星遥感图像、无人机设备、物联网技术设备等数据分析信息资源；利用政府部门、社区、互联网、农业机构等数据信息资源；单品或关键链路产业链数据分析。

(2)“N”数字赋能乡村产业发展研究

推动农村产业转型提升促进农民增收的策略研究。应用大数据平台建立产业决策模型助力农村产业振兴，一二三产业融合，设置农民致富增收和企业收益最高的不同场景模拟，为企业决策提供助力。

(3)“N”数字赋能乡村社会服务研究

完善数字乡村生活服务体系，深化数字治理、信息惠民。

(4)“N”数字赋能乡村建设

通过数据系统进行土地整治、农房改造、完善基础设施配套、提升公共服务配套以及生态环境整治，建设数字乡村。

(5)“N”数字赋能规划设计

数字技术所搭建的互动交流平台，为处于组织利益分化、阶层分化和无序互动以及道德解体人际疏离和社会失范等问题的乡村社会提供了一个跨利益群体、价值观念和阶层进行平等协商的空间，为组织之间基于协作关系以共同治理乡村社会提供了价值前提。其次，利用数字技术再造公共治理流程来革新乡村治理结构和资源配置模式。一方面能为群众参与规划、了解规划，提供渠道，另一方面通过建立规划设计模型，对村庄规划、产业规划、全域土地综合整治规划、国土空间规划等（初步设想）提出指引和评价。

构建了“1+N”乡村数字化系统结构，“1”代表数字赋能乡村振兴的智慧平台是整个系统的基础，“N”为数字赋能乡村的方方面面，是整个系统的延伸，两者相互作用，相辅相成。数字化乡村系统的建立为建设数字乡村提供了便利。

4 结论

通过乡村化数字智慧平台，收集以及真实掌握农业农村数据，更好地完善了数据运营服务模式。要推进城乡数字融合，就要构建乡村数字化的新模式，例如创新公共服务方式、提升基层信息服务能力、推动数字时代的乡村振兴战略的实施，都是“1+N”系统里不可缺少的一部分。

不断创新产业决策模式、数字乡村模型、城市规划与设计模式；数字农村社会服务体系，数字化农村现代管理模式的模型与系统模式。解决三农领域中科学性、精准性、时效性的相应信息机制和应用场景的融合问题，同时，推进乡村金融改造、扩大乡村金融供给、健全农村农业金融，也是进一步提升农村农业信息化管理水平的关键途径[18-19]。应用数字化推进农村社会发展，提升农村规划设计水平，做群众参与的、群众了解的、群众满意的规划。此外，乡村数字化系统框架，要不断随时代发展而更新，才更加有利于乡村振兴，有利于成为数字化乡村、新时代的智慧乡村。