数字孪生赋能乡村治理现代化的现实困境与推进路径

摘要：数字孪生（Digital twin）通过构建乡村物理世界的虚拟镜像，可提升乡村治理的专业化、体系化、民主化、精细化和简约化水平。文章通过文献梳理，剖析数字孪生技术在推动乡村治理现代化中的核心价值与关键作用，分析数字孪生赋能乡村治理现代化面临产业基础薄弱、支撑体系不健全，顶层设计缺失、资源协同机制不畅，治理观念滞后、数字素养有待提升，内在风险凸显、安全保护亟待加强等现实困境，提出一系列推进数字孪生赋能乡村治理现代化措施：强化乡村数字基础设施建设，为数字孪生乡村治理打下坚实的物质基础；打造开放共融的数字治理生态，促进政府、社会、市场和村民等多方主体的协同互动；秉持人民至上的核心理念，确保数字乡村建设成果惠及广大农民；构建安全高效的数字乡村治理体系，为乡村治理现代化提供坚实的制度保障与风险防控机制。通过科学规划与综合施策，数字孪生技术有望成为实施乡村振兴战略的重要驱动力，有效促进乡村社会和谐稳定与可持续发展。

关键词：数字孪生；乡村治理；现代化；赋能；推进路径

中图分类号：F325 文献标志码：A 文章编号：2095-820X（2024）05-0378-05

0 引言

乡村治理现代化是乡村振兴的重要环节，也是国家治理现代化不可或缺的一部分，其核心在于治理体系与治理能力的双重现代化［1］。治理体系现代化聚焦于制度机制创新，通过构建和完善正式和非正式制度规则体系，促进乡村治理规范化和科学化。治理能力现代化强调治理主体培育和执行力提升，旨在增强各主体在乡村治理中的专业能力，提升治理效率，推动乡村社会实现善治。乡村治理现代化力求在治理体系、理念、文化、方式和保障等多维度实现现代化转型，以制度化、民主化、精细化及法治化为路径，保障乡村社会的和谐稳定与可持续发展［2］。传统的乡村治理模式已无法应对复杂多变的乡村治理环境，而新型信息技术中数字孪生（Digital twin）的兴起，可为乡村治理现代化提供强有力的技术支撑。数字孪生是一个超越现实的概念，是充分利用物理模型、传感器更新和运行历史数据，集成多学科、多物理量、多尺度和多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映对应实体装备的全生命周期过程［3］。数字孪生具有高度保真性、实时同步性、动态模拟能力及智能决策支持等特点［4］，既是物理世界与数字世界间的桥梁，又是实现二者深度融合与实时交互的关键技术，可为各类复杂系统的智能化管理开辟新路径［5］。目前，数字孪生已广泛应用于智慧城市、智慧交通、公共服务、危机应对及工业制造等领域，通过精准模拟与优化，提升各领域的管理效率与决策质量［6］。有关学者普遍认为，数字孪生不仅能促进新兴产业、业态和模式蓬勃发展，还能在社会治理各领域发挥重要作用，为解决各类社会治理难题提供创新性方案。在数字孪生技术应用研究方面，郭彬等［7］分析了数字孪生驱动社区治理智慧化的现实样态与路径，杨滔等［8］探讨了数字孪生赋能下的互动生成式规划与治理，向玉琼和谢新水［9］探讨了数字孪生城市治理的重要意义、存在问题与应对策略；在农业生产、资源分配和环境治理等领域，数字孪生技术能优化资源配置，提升治理效率，减少资源浪费和环境污染［10］。此外，有学者探究了数字孪生在应急治理［11］、绿色治理［12］及贫困治理［13］等方面的应用情况。因此，将数字孪生技术深度融入乡村治理现代化进程，是推动乡村治理创新与升级的关键举措，也是实现乡村振兴战略目标的重要途径。目前，我国已进入数字时代，党中央高度重视科技赋能高质量发展，《国务院关于加强数字政府建设的指导意见》明确提出要通过实施互联网+基层治理行动来提升基层智慧治理能力。自2018年起，每年的中央一号文件均明确提出促进数字技术在农村地区深入应用的战略举措，以系统地推动数字技术向乡村渗透和融合。数字孪生作为新兴数字技术的代表，其赋能乡村治理的价值日益凸显，但在赋能乡村治理现代化过程中仍面临多重挑战。文章通过文献梳理，剖析数字孪生技术在乡村治理现代化中的核心价值和面临的挑战，提出可行性推进路径，构建一套既契合数字中国战略导向，又紧密贴合乡村具体情境的现代化转型框架，旨在以科技力量促进乡村治理效能全面提升，为实现乡村全面振兴打下基础。

1 数字孪生赋能乡村治理现代化的价值意蕴

1.1 数字孪生引领乡村治理专业化升级

专业化水平是乡村治理现代化进程中的核心要义之一，关乎乡村治理的效率、精准度和可持续发展能力［14］。仅凭传统人工经验判断的乡村治理模式，已难以有效应对日益复杂多变的乡村现实环境。数字孪生技术通过构建乡村物理世界的数字镜像，可实现对乡村治理全要素的精准映射和动态模拟，精准模拟乡村的自然环境、社会经济结构、基础设施布局及居民生活习惯等多维度信息，为治理者提供一扇洞察乡村全貌的智慧之窗，为乡村治理提供全方位和多层次支持。在数字孪生技术的支持下，决策者可制定更科学的治理策略，优化资源配置，提高治理效率，实施智能化管理，实现对治理过程的实时监控与动态调整，增强乡村应对复杂问题和突发事件的能力。在农业生产中，数字孪生技术可实时监测土壤湿度、作物生长状况和病虫害发生情况等关键指标，为农民提供精准的灌溉和施肥建议；在乡村规划中，数字孪生技术可模拟不同规划方案对乡村环境的影响，帮助决策者选择最优方案；在危机治理中，数字孪生技术能实时准确预测危机的发展趋势，识别潜在风险区域，帮助管理者迅速制定并执行危机应对计划。

1.2 数字孪生强化乡村治理体系化建设

乡村治理现代化核心在于治理规则制度化和治理过程规范化，是应对碎片化、低效及异化风险挑战的关键路径。构建现代化乡村治理制度体系，涵盖民主、法治、社会管理、公共服务及社会治安等多维度，是提升乡村治理公信力和有效性的基石［1］。数字孪生技术的引入，为乡村治理体系化水平提升开辟了新路径。在村级公共事务管理中，数字孪生技术可精准细化权力事项，明确权责边界，优化办事流程和公开机制，通过构建数字孪生模型，实现对治理全过程的实时追踪与监控，确保合规性，增强透明度，进而提升治理的法治化水平，还可通过便捷的查询和监督渠道，促进村民的广泛参与和信任，有效遏制治理实践偏离政策法规、村民意愿及公序良俗等现象。面对国家治理的系统性要求与乡村现实的复杂性，数字孪生技术也可成为连接中央顶层设计与地方实践的桥梁，使中央政策能在虚拟环境中预演评估，确保政策精准落地，使村民的声音与需求得以快速反馈至上级，为政策调整提供实证依据，从而构建上下联动的科学决策机制。这种双向互动不仅能增强政策的适应性，还能提升乡村治理的针对性和有效性，推动乡村治理体系持续优化与升级。

1.3 数字孪生拓宽乡村治理民主参与路径

民主化同样是乡村治理的内在要求，可在乡村治理中增强村民的参与度，促进决策透明和公正，对于提升乡村治理效能和保障农民权益具有重要意义［1］。但目前乡村治理民主化仍面临诸多挑战，如信息不对称、参与渠道有限及治理主体单一等。数字孪生技术的引入，不仅能构建乡村治理的虚拟镜像，还能通过数据集成与分析，推动乡村的参与式治理和互动式治理；村民能依托数字平台，实时反馈意见和建议，参与政策讨论和决策过程，有效缩小治理与被治理间的信息鸿沟，提升治理决策的民主性和科学性，为破解制约乡村治理民主化进程深入发展的关键问题提供创新路径。此外，数字孪生搭建了开放创新的治理平台，打破了传统治理模式的界限，可促进治理主体多元化，在一核多元治理格局下，党和政府作为核心引领，村民、农村社会组织和企业等多元主体得以有效融入，共同参与乡村治理的全过程。这种治理模式不仅能丰富治理资源，还能增强治理的灵活性和响应速度。

1.4 数字孪生驱动乡村治理精细化转型

数字孪生技术作为新兴管理工具［15］，通过构建乡村物理空间的精准虚拟映射，可破解当前乡村治理实践中普遍面临的治理方式相对粗放、资源分配不均及服务响应滞后等难题，有效提升乡村治理精细化水平；能深入剖析乡村治理的复杂系统，实现治理要素数字化和可视化，为决策者提供详尽的数据支持，以便有针对性地制定和实施治理策略。凭借数字孪生技术，乡村治理可实现情境化和实时化。其中，在情境化治理方面，通过物理空间与虚拟空间的实时交互映射，治理问题被置于具体情境中考察，有助于决策者深入理解问题的本质，制定更贴合实际的解决方案，增强治理措施的有效性和针对性；在实时化治理方面，借助人机交互的便捷性，公共服务能迅速响应村民需求，实现治理互动即时化。无论是政策宣传、信息咨询还是紧急救援，数字孪生技术均可在短时间内将信息传达至村民，极大提升其治理效率和服务质量。

1.5 数字孪生助力乡村治理成本优化与效率提升

我国乡村地域辽阔，村庄数量众多，且情况复杂多样，高昂的乡村治理成本已成为推进乡村治理现代化的重要障碍［16］。在此背景下，数字孪生技术的引入为乡村治理简约化开辟了新的路径。数字孪生以其独特的优势，有效促进乡村治理的精简化与集约化；通过构建乡村虚拟镜像，实现物理世界与数字世界深度融合，为多层面和多部门协同治理提供强大支撑，推动形成低成本和高效率的治理模式，使得治理方式更精简，治理流程更趋集约化。在数字孪生的治理模式下，信息流通更顺畅，资源配置更合理，从而降低乡村治理成本，提升乡村治理的自主性和灵活性；乡村管理者能依托数字孪生平台，快速响应乡村发展的实际需求，灵活调整治理策略，增强治理的针对性和有效性；可为乡村治理提供更大的试错空间，使得管理者在探索创新治理模式时能更高效率地积累经验，推动乡村治理向更高水平迈进。

2 数字孪生赋能乡村治理现代化的现实困境

2.1 产业基础薄弱，支撑体系不健全

数字孪生技术驱动乡村治理现代化面临产业基础薄弱和专业人才队伍短缺的难题［5］。在产业基础方面，乡村地区基础设施建设滞后的问题尤为突出，集中体现在宽带网络覆盖不全面和数据中心的关键信息技术设施匮乏。基础设施落后的短板直接制约了数据资源的广泛采集、高效处理和即时传输能力，使得数字孪生技术难以在乡村治理中实现其应有的效能。在专业人才队伍方面，乡村地区缺乏具备先进数字技术研发与应用能力的专业人才，限制了数字孪生技术在乡村治理中的技术创新与应用深度；能将数字技术有效融入乡村治理实践、解决实际问题的复合型人才极度匮乏，导致数字孪生技术在乡村治理中的应用通常浮于表面，难以深入发挥其潜在治理效能。产业基础薄弱和专业人才队伍短缺的共同影响，导致产业支撑体系不健全，限制数字孪生技术在乡村治理中深入应用和效能发挥。

2.2 顶层设计缺失，资源协同机制不畅通

系统性和前瞻性的顶层设计与规划，是确保数字孪生乡村治理体系各要素间有序协同和高效运转的基石［17］。但目前众多乡村地区在此方面存在明显短板，跨部门和跨领域的资源整合与协同机制尚未健全，导致数据资源分散孤立，形成数据孤岛，严重阻碍了信息的自由流通与共享，降低治理决策的科学性和时效性。此外，现有数字孪生平台的建设通常局限于封闭体系内，缺乏必要的开放和包容性，既限制外部创新资源的有效引入和深度融合，也阻碍平台功能的持续拓展与迭代升级［5］。平台的封闭性限制了乡村治理对市场机制和社会力量的有效利用，会削弱数字孪生技术提升乡村治理效能的潜力。

2.3 治理观念滞后，数字素养有待提升

数字孪生技术的引入要求乡村治理观念和方式需发生根本性变革，但目前许多乡村地区仍面临治理观念滞后的困境［18］。首先，治理观念滞后是实现乡村治理现代化的首要障碍。部分乡村管理者习惯于传统的管理模式和思维方式，对新兴数字技术的认知尚处于初级阶段，未能充分认识数字孪生在优化资源配置、增强应急响应能力及提升决策科学性等方面的巨大潜力。这种认知的局限导致乡村治理者缺乏主动拥抱数字技术及利用其推动治理创新的积极性，从而阻碍乡村治理现代化的步伐。其次，乡村居民数字素养普遍有待提升。数字素养作为参与数字社会的基本能力，直接影响居民在数字孪生治理过程中的参与度和有效性。由于教育资源有限、信息获取渠道不畅通及数字技能匮乏等原因，许多乡村居民对数字技术知之甚少，难以有效运用数字工具参与乡村治理活动，更难以在数字平台上表达诉求和监督治理行为，在一定程度上削弱了数字孪生技术赋能乡村治理的实际效果。

2.4 内在风险凸显，安全保护亟待加强

与其他新型数字技术一样，数字孪生在乡村治理现代化中应用可能会带来风险，其中最突出的是安全与隐私风险［19］。数字孪生系统构建于海量的数据基石上，这些数据不仅涵盖乡村治理的各层面，还涉及诸多敏感信息。因此，一旦安全防护措施出现疏漏，黑客攻击、恶意软件入侵及数据窃取等风险就可能乘虚而入，导致数据泄露、篡改甚至系统瘫痪，严重威胁乡村治理的稳定和制约乡村治理效率的提升。同时，随着数据流通和共享成为常态，个人隐私的保护边界也遭受挑战。如何平衡促进数据价值释放与个人隐私保护的关系，避免个人隐私遭受侵犯，是推进数字孪生乡村治理不可回避的重要问题。

3 数字孪生赋能乡村治理现代化的推进路径

3.1 强化乡村数字孪生基础设施建设

在推动数字孪生赋能乡村治理现代化进程中，首要任务是夯实乡村数字基础设施，构建稳固的数字底座。乡村地区要深化互联网、数据中心和物联网3个方面的建设：在互联网方面，要提升网络质量与速度，确保信息畅通无阻，为数字孪生模型应用提供坚实的网络基石；在数据中心方面，要紧跟乡村发展需求，及时做好布局与扩容工作，确保数据处理的高效性和安全性；在物联网方面，物联网的广泛部署是实现乡村物理世界与数字世界精准映射的关键，通过安装传感器、摄像头及电子标签等设备，实现对农业生产、乡村环境和公共安全等领域的实时监测与数据采集，为数字孪生模型提供丰富、准确的数据源。

为确保数字孪生基础设施建设的科学性和有序性，各级政府应发挥主导作用，制定详细的建设规划和实施方案，明确各阶段目标及责任分工。同时，加强跨部门、跨领域沟通协调，形成政策合力，共同推动项目落地见效。此外，要注重引入市场机制，鼓励社会资本参与，形成多元化投资格局，为数字孪生乡村的可持续发展打下基础。

3.2 打造开放共融的数字治理生态

为顺应数字孪生重塑乡村治理场景，需打造开放共享的数字平台，促进治理决策科学化和精准化。该平台应集成先进的数据采集、高效处理、深度分析及智能决策支持功能，为政府决策、社会治理和企业运营提供一站式解决方案，从而显著提升治理决策的科学化和精准化水平；通过跨领域、跨部门数据的互联互通，促进信息资源有效整合与高效利用，为乡村治理注入数字动力。开放共享的数字平台主要聚焦于作为数字赋能乡村治理先锋阵地关键领域的农村电子商务、智慧农业和智能安全等，通过引入新型数字技术，优化农业生产流程，提升农产品市场竞争力，构建农村电商生态体系，拓宽农产品销售渠道，促进农民增收，进而激发数字技术在乡村治理中的潜力与活力，加速农业现代化转型，推动乡村经济高质量发展。此外，为确保数字红利惠及广大乡村居民，特别是老年人、残疾人和低收入家庭等特殊群体，应加强对其进行数字技能培训，提升其数字素养和数字应用能力，确保其能平等地享受数字时代带来的便利，通过举办培训班、开展线上指导及设立互助小组等多种形式，增强其数字参与感和获得感，共同构建包容和共享的数字乡村治理新格局。

3.3 秉持人民至上原则引领数字乡村建设

在数字乡村建设中，应始终坚持以人民为中心的发展理念，以人民为数字乡村建设的灵魂和基石。各类数字孪生规划与实施均应紧密围绕提升农民群众的获得感、幸福感和安全感展开，确保数字红利精准对接农民需求，实现让农民过上更美好生活的发展目标。因此，必须强化责任担当，构建由党委领导和政府负责的治理体系，确保数字乡村建设方向正确和推进有力。同时，应深刻认识农民作为乡村治理主体的重要性，通过完善民主协商机制，鼓励社会各方协同参与，拓宽农民参与数字乡村建设的渠道和平台，确保农民的声音被充分听取，意愿得到尊重，真正落实农民在数字乡村建设中的主体地位。在此基础上，积极探索农民共建共享的数字乡村建设模式，让农民既是受益者，也是建设者和创造者；通过教育培训提升农民的数字素养，激发其参与数字乡村治理的积极性和创造力，形成政府引导、社会支持、农民参与的良性循环。

3.4 构建安全高效的数字乡村治理体系

为确保数字孪生技术在乡村治理中健康有序发展，需建立健全的制度保障体系。首先，必须制定并不断完善相关法律法规和政策框架，明确数字乡村建设的法律边界及行为准则，为技术创新和治理实践提供坚实的法治支撑。这不仅有助于规范市场秩序，还能有效保障各方主体的合法权益，为数字乡村治理营造公平、透明和可预期的制度环境。其次，为激发市场活力和创新动力，需制定出台一系列针对性强、操作性好的政策措施，以支持数字孪生技术在乡村治理中广泛应用和深入融合。通过财政补贴、税收优惠及技术创新奖励等手段，鼓励企业加大研发投入，推动数字技术与农业、农村和农民深度融合，催生新业态和新模式，为乡村治理现代化注入数字动力。最后，鉴于数据安全与个人信息保护的重要性日益凸出，必须建立健全相应的制度体系，强化数据安全防护与个人隐私保护。因此，要明确数据权属、规范数据流动和加强数据监管，确保推动数字乡村治理现代化过程中不损害数据安全、不泄露个人隐私。

4 结语

我国数字孪生赋能乡村治理现代化具有引领乡村治理专业化升级、强化乡村治理体系化建设、拓宽乡村治理民主参与路径、驱动乡村治理精细化转型及助力乡村治理成本优化与效率提升的作用，但面临着产业基础薄弱、顶层设计缺失、治理观念滞后及内在风险凸出等挑战。通过采取扎实推进乡村数字孪生基础设施建设、打造开放共融的数字治理生态、秉持人民至上原则引领数字乡村建设及构建安全高效的数字乡村治理体系等措施，可为乡村治理现代化筑起坚固的风险屏障。在科学规划和综合施策的指引下，数字孪生技术将成为推动我国乡村振兴战略深入实施的重要引擎，为乡村社会的和谐稳定与可持续发展贡献巨大力量。

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（责任编辑 刘可丹）

收稿日期：2024-08-19

基金项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2024KY0917）；广西高等教育本科教学改革工程项目（2024JGA468）；广西教育科学“十四五”规划高校创新创业教育专项（2023ZJY1806）

第一作者：王爽（1988-），男，博士，讲师，主要从事公共经济与公共政策研究工作，E-mail：176469285@qq.com