基于农业科技的农业发展论文

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基于农业科技的农业发展论文 篇1：

基于双目视觉的植物三维重建方法及应用

摘要 概述了双目视觉技术与基于双目视觉的三维重建方法，介绍了基于双目视觉的三维重建技术的发展历程，分析了近几年基于双目视觉的三维重建方法在重构植物三维模型中的应用进展，提出了一种基于双目视觉技术的茶梢冠层三维重构的方法。该方法具有成本低廉、易于实现、受光照影响小、实时性好等优点，适合在自然环境中对果实、植物冠层等进行三维重建，可为果蔬采摘、植物生长状况监测、树木修剪等领域的研究提供有益参考。

关键词 双目视觉;三维重建;植物可视化;茶梢冠层

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.003

Method of Plant 3D Reconstruction Based on Binocular Vision and Its Application

SUN Qian，ZHENG Shu-he (College of Mechanical and Electrical Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002)

Key words Binocular vision;3D reconstruction;Plant visualization;Tea crown layer

基金项目 茶园全程机械化作业关键技术研究(K1520005A05);福建省自然科学基金(2017J01423)。

作者簡介 孙茜(1996—)，女，黑龙江绥化人，硕士研究生，研究方向：茶树冠层三维重建技术。*通信作者，教授，博士生导师，从事智能农业装备研究。

收稿日期 2021-07-14

智慧农业的研究和应用日益蓬勃发展，逐步成为全球农业发展的大趋势，植物的可视化研究也逐渐成为研究热点[1-2]。植物可视化是将植物学、计算机图形学、仿真、传感器等专业知识结合在一起，使植物的形态结构在计算机上逼真重现的技术[3-4]。通过植物可视化技术，可以实现在计算机上模拟植物的生长过程[5-7]、重建植物单个器官的三维模型[5-7]、植物冠层生理生态功能仿真计算[8-10]、植物的表型分析[11]等操作。植物可视化的实现依赖于植物三维重建技术，是进行植物生长过程模拟的前提[12]，是植物冠层生理生态功能仿真计算的关键，在植物表型分析中扮演着至关重要的角色，对实现植物虚拟仿真分析、决策及应用，推广智慧农业具有十分重要的意义[13]。

双目立体视觉技术模拟人眼获取相同点产生的视差从而进行目标三维重建，获取三维图像[14-15]。与三维数字化仪等获取植物点云信息的方式相比，双目立体视觉技术成本更低、数据处理更少、实时性更好[16];与Kinect等获取深度图像方式相比，双目立体视觉技术对硬件、成本要求更低，不易受到光照的影响[17-18];与基于模型的三维重建技术相比，双目立体视觉技术计算复杂度更小，系统实时性更高[19];与基于多视角图像三维重建技术相比，双目立体视觉的设备和模型更简单易实现，更适合户外场景的重建。

1 双目视觉技术概述

1.1 双目视觉系统简介

双目立体视觉是机器视觉的一个重要分支，它模仿人的视觉原理获取图像的深度信息，将二维图像转换为三维图像，使机器具有感知三维空间的能力[20]。双目视觉系统分为两种[21]：一种是平行式光轴双目视觉系统[22]，另一种是汇聚式光轴双目视觉系统[23]，其中平行式光轴双目视觉系统是双目视觉系统在理想状态下的一种形式，而在实际的工作中由于安装误差等因素，使用的双目视觉系统为汇聚式光轴双目视觉系统(图1)。

双目立体视觉是利用视差原理的一种机器视觉方法，该方法利用三角测量原理进行三维信息的获取，基本原理如图2所示。

基于双目视觉的三维重建方法大致可以分为5个步骤，分别是图像采集、双目相机标定、图像矫正、立体匹配和三维重建[24-25]。

①图像采集：图像采集是采用两台相同的相机左右平行放置，同时获取同一个场景中的目标物体图像。在采集图像后需要对图像进行预处理，为后续工作做准备。

②双目相机标定[26]：双目相机标定是为了获取相机的内参和外参系数，有了相机的内外参数可以对相机拍摄的图像进行校正，并对畸变进行优化，得到畸变相对较小的图像，为立体匹配提供约束条件，为三维重建提供所需的相机参数。

③图像矫正：在实际的双目立体视觉系统中，无法保证两相机的绝对平行，以及相机的本身存在一定的畸变，所以要对采集的图像进行校正。双目校正主要利用极线约束，使两张图像的同一特征点处在同一水平直线上，这样在特征匹配时只需要在极线上进行搜索匹配，而不是搜索整个二维图像，大大减少了匹配的计算量。

④立体匹配[27]：立体匹配就是将左右两张图像上的特征点对应匹配起来。根据优化理论方法的不同可以分为局部匹配和全局匹配。立体匹配是对物体进行三维重建中至关重要的一步，立体匹配结果的好坏决定着三维重建的结果是否精准。

⑤三维重建[28]：双目视觉方法中的三维重建是采用三角测量原理计算获取的立体匹配图像的深度值，从而可以得到稠密的三维空间点云，随后，再对获取的三维空间点云进行网格化和差值计算，进而可以得到物体的三维结构模型。

1.2 双目立体视觉技术发展历程

在19世纪30年代，Wheatstone[29]论证了人具有立体视觉，成为了双目立体视觉的开端。从20世纪50年代开始，就不断有科研人员提出双目视觉的相关原理。Aschenbrenner[30]提出了随机立体图原理，该原理假设两幅图像上的随机点一一对应，将任意一个随机点在两个图像中的位移进行编码表示，即可得到该点的深度，此过程叫做立体匹配。Julesz等[31-33]的研究中也得出了类似的结论，对同一场景的左右两幅图像进行特征点提取，完成两幅图像视差的计算。

20世纪60年代，麻省理工学院Roberts在对简单规则的多面体三维结构进行研究后认为，三维物体可以简单地用二维的形状组合来表示，利用计算机实现二维图像的立体匹配[34]。随着研究的深入，研究的范围逐渐扩大，立体匹配方法得到了持续的完善。

20世纪70年代，麻省理工学院Marr和Poggio提出了一种计算视觉理论[35]，该理论通过3种限制条件，完成随机点立体视图的融合。Marr提出的D.Marr计算视觉理论框架，极大地推动了立体视觉技术的发展，使得立体视觉成为计算机视觉中一个很重要的分支。在该理论被提出后不久，Grimson[36]对該算法进行了进一步的推导，证明其能够应用于自然环境中的图像的匹配。

自此，在计算机视觉领域，涌现了大量的基于D.Marr计算视觉理论的新的立体视觉方法，使立体视觉技术得到快速的发展，并在航天测绘、机器人视觉、军事运用、医学成像和工业检测等领域得到广泛应用[37]。

ASADA等[38]

设计了一款立体视觉伺服系统，利用双目立体视觉系统预测物体的运动方向从而实现自适应跟踪。Fang等[39]设计了一款智能车辆系统，该系统采用了传感器融合方法，电磁波探测和双目立体视觉叠加对道路信息进行识别，实现道路信息的三维重建，可以较为精确地测量出车辆高速移动时的距离信息。上海交通大学的自主机器人实验室设计了6款月球漫游机器人[40]，它们全部采用双目视觉系统来实现导航和避障功能。阮晓东等[41]提出了一种基于立体视觉的多自由度机器装置姿态的测量方法，该方法算法简单，计算量小，可以准确测量机器装置的自由度特征点坐标。高庆吉等[42]采用了异构双目活动视觉系统实现全自主足球机器人导航，该系统由固定摄像机和可以水平旋转的摄像机组成，可以通过两台相机的协调来对目标进行多视角捕捉和数据融合，以提高测量精度。2013年成功发射的嫦娥三号月球车利用双目视觉技术进行导航，共安装了3对立体相机，分别用来实现导航、避障等不同的功能[43]。

2 基于双目立体视觉的植物三维重建方法研究进展

近年来，随着基于双目视觉的三维重建技术在工业、航空航天等领域的日益成熟，国内外对基于双目视觉的三维重建技术在植物领域的应用研究热度很高，该技术针对研究对象搭建合适的双目立体视觉系统获取研究对象的左右两幅图像，然后在进行相机标定后，利用图像处理技术和立体匹配技术获取研究对象的三维信息，对其进行三维重建。目前国内外对于基于双目立体视觉的植物三维重建技术的研究主要集中在果蔬的定位采摘、植株的表型分析和对植株的部分器官进行三维重建3个方面。

2.1 果蔬的定位采摘

刘妤等[44]提出了一种基于双目视觉的户外柑橘空间定位法，该方法采用汇聚式光轴双目视觉系统采集柑橘的左右图像(图3)，结合LAB和HSV色彩空间对柑橘区域进行提取筛选(图4)，确定柑橘的中心点，完成中心点的匹配(图5)，再利用双目立体视觉的视差原理，获取柑橘的三维坐标信息，确定柑橘的遮挡关系，并按照深度值对柑橘进行排序(图6)。将该方法与人工测量值进行对比，误差为6.38 mm，可以满足柑橘采摘机器人作业的精度要求。

此外，还有许多的国内外学者利用双目视觉技术对果蔬进行定位，为采摘提供机器视觉基础。王磊等[45]开发了一种基于嵌入式ARM的苹果采摘双目视觉系统。该系统结合CMOS双目摄像头和ARM cotexA9四核处理器开发一款专用的采摘机器人视觉处理模块，经过目标提取、立体匹配等操作，并对BM、SGBM和AD Census 3种算法进行对比，发现ADCensus算法的误差最小，在2.4 m内可以对采摘目标进

行精确测距并实时显示，可以满足采摘机器人的快速定位要求。周云成等[46]提出了一种基于自监督学习的番茄植株图像深度估计模型，该模型可以根据双目相机输入的图像对植株进行深度估计。试验结果表明，该模型对植株进行深度估计的相对误差可以控制在2.5 cm内，可以为农业机械的视觉模块提供一定的理论依据。Jafari等[47]采用平行式光轴双目视觉系统采集樱桃树图像，用ABLM和ABGM两种匹配算法分别对樱桃树图像进行立体匹配，得到视差图后发现ABGM算法更好，并且在自然条件下是具有鲁棒性的。

通过双目视觉技术中立体匹配得到的视差图获取的植物深度信息误差较小，实时性较高，可以为果蔬采摘机器人快速定位提供技术支持和理论依据。

2.2 植株的表型分析 Nugroho等[48]提出了基于深度感知的立体相机植物高度监控系统(图7)，使用平行式光轴双目视觉系统获取植物图像，对植物进行三维重建，根据获得的植株三维模型对植株的高度进行测量。与人工测量结果进行对比，试验结果表明，测量莴苣误差最大为5.56 cm，决定系数大于0.7，可以进行植株的高测量，但是仍需要进行改进，将误差最小化。

殷悦等[49]建立了基于双目立体视觉的植物虚拟生长模型的人机交互系统，该系统利用双目相机对拟南芥的图像进行采集，使用MATLAB、OpenCV和OpenGL完成拟南芥的三维重建，获取拟南芥的表型参数。与真实值进行线性拟合对比，叶片长度的相关系数为0.940 4，叶片宽度的相关系数为0.974 0，茎秆长度的相关系数为0.986 2，误差均在±5%内，该系统对拟南芥进行三维重建具有一定的可靠性。杨鹏树等[50]开展了作物苗期农田障碍物三维信息检测方法的研究，提出了一种基于双目视觉特征的障碍物检测算法。首先利用图像分割算法去除天空和作物苗背景，提取障碍物的边缘，确定障碍物的目标区域，然后通过重心特征点立体匹配获取视差图，结合相机标定参数进行三维重建，最后计算障碍物的距离、宽度和高度等三维信息。与实际测量值对比，结果表明：障碍物三维信息的平均相对误差分别为4.70%、5.79%和1.78%，可以较好地满足田间障碍物检测的需求。ZOYMAK1[51]建立了双目立体视觉系统，基于LabVIEW编程语言对作物和杂草进行三维重建，提取作物和杂草的三维信息，对作物和杂草进行区分。将立体视觉的结果与物理测量结果进行比较，作物和杂草的相关系数r分别为0.981和0.989，试验结果表明该系统能够测量深度信息，为区分作物和杂草提供理论依据。Bao等[52]开发了一种高通量的基于现场的机器人表型分析系统，该方法结合了最新的立体匹配算法，对高粱进行三维重建后，提取植株表型信息，如：植株高度、植株宽度、植株表面积、茎直径等。

使用双目视觉技术对植物进行表型分析，提取植株的表型参数的结果显示，该方法可以对植株的表型参数进行提取，且误差较小，但是植物的表型分析需要的精度较高，对于此方向的应用应当继续改进优化。

2.3 植株部分器官的三维重建 Hanz等[53]根据玫瑰花丛修剪规则使用双目立体视觉系统对玫瑰花枝干进行三维重建，重建流程见图8。该方法首先使用全卷积分割网络(FSCN)对左侧图像进行分割，然后根据视差方法计算植物图像的深度，结合分割图像和视差图像计算玫瑰花的骨架和分支结构，最后进行三维重建。该方法在室内和室外不同的环境下进行试验，对各个步骤进行了评估，与实际数据和取得较好结果的二维图骨架分割方法进行了比较(图9)，该方法的分割准确度提高了1.26%，视差图像的误差从0.252 7降到了0.086 9，整体重建与地面的距离与真实值的误差仅为0.859 0 cm，表明该方法的稳定性较好，三维重建的准确度较高。

殷小舟等[54]利用双目立体视觉系统对非洲菊等花卉进行三维重建，采用Delaunay三角部分重建了花卉的曲面模型，该方法较好地还原了花卉的真实面目，具有快速、无损等特点，其不足之处在于必须采集花卉顶部的图像，花卉的侧面以及花卉的花蕊部分重建效果不甚理想。贺磊盈等[55]以无叶山核桃树为研究对象，根据果实自适应振动收获方式的需要，研究了一种利用双目视觉技术基于双轮廓同步跟踪的果树枝干三维重建方法，该方法结合了阈值分割算法和轮廓跟踪技术对果树的枝干进行提取，细化后得到枝干骨架并用二叉树进行描述，然后根据拓扑结构、极线约束及形状的相似性匹配得到双视图中树枝骨架对应关系，最后对山核桃树枝干进行三维重建。试验结果表明，使用该方法重建的三维枝干与真实枝干在视觉上很接近，估测的枝干半径与实测的半径间相对误差小于9%，该方法可以为果实的自适应振动收获提供技术参考。Dandrifosse等[56]提出了基于立体视觉成像小麦冠层的方案，该方案使用双目立体视觉系统采集小麦冠层的图像，使用MATLAB立体相机校准器对立体视觉系统进行校准后，采用SVM分类集对图像进行分割，然后利用LAI和MTA算法生成每个图像的三维点云，最后利用Delaunay三角剖分法将三维点云转换为三维网络，完成三维重建。

对植物进行三维重建完成植株的可视化，需要较高的重建精度，可以将植物的模型完整清晰地重构出来，但是目前的研究结果不够理想，需要继续优化拍摄角度，提高算法精度。

3 一种基于双目视觉的茶梢冠层三维重构方法

茶起源于中国[57]，茶产业一直是中国农业经济的重要产业[58-59]，同時也是传播中华文化的重要途径。智慧茶园是智慧农业的一部分，可以更好地帮助茶农管理茶园，同时以可视化的方式将茶园的数据信息传输到网络上对茶叶的品质、产量进行分析，为消费者提供品质保障。茶梢冠层的三维重构可以为茶园可视化提供一定的技术支持和理论依据。

实现茶园可视化需要满足任何时间在茶园的任意地点都可以对有代表性的茶梢冠层序列进行三维重构的要求，这就需要选用的三维重建技术具有成本低、天气影响小、速度快等优点。而基于双目视觉的三维重建技术就可以满足上述要求，只要在茶园内摆放好足够数量的双目视觉系统，就可以对茶梢冠层进行三维重构，输出茶梢冠层的表型信息，让用户直观地观察到茶梢的生长情况，同时也可以为茶树的修剪采摘定位提供一定的依据，具体的技术路线如图10所示。

4 小结

基于双目视觉的三维重建方法具有成本低廉、易实现、受光照影响较小、实时性较好等优点，更适合在室外的自然环境中对果实、植物冠层等进行三维重建，可以广泛地应用于果蔬定位采摘、植物生长状况监测，树木修剪等领域。基于双目视觉的茶梢冠层三维重构方法不受天气影响，可以随时为用户提供茶梢冠层生长的三维模型，为智慧茶园的早日实现提供一定的理论参考。

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作者：孙茜 郑书河

基于农业科技的农业发展论文 篇2：

基于微信的农业信息服务研究

摘要 微信作为一种基于智能手机的即时通讯APP，其点对点的信息接收与传输方式受到了广大用户的青睐。随着移动互联网的发展，农民用户的不断增加，利用微信这一新型软件进行农业信息服务，不仅节约了成本，也提高了服务效率。创建热带农业科技服务微信公众号，充分利用微信平台的快捷传播特性，向广大热区农业生产者、基层人员提供农业科技知识，通过微信平台提供的统计分析功能获取关注用户读取信息的数据，分析关注用户阅读信息的喜好，以期更好地开展热带农业信息服务，更好的为“三农”服务，提高热区农业科技信息服务效率。

关键词 微信;科技服务;农业;信息

Key words WeChat; Science and technology service; Agriculture; Information

在现代信息技术高速发展的背景下，新型信息服务模式不断涌现，加强农业信息服务将是解决“三农”问题有效措施之一[1]。据中国互联网络信息中心发布的报告显示，截至2015年6月，我国网民规模达6.68亿人。此外，手机网民规模达5.94亿人，较2014年12月增加3 679万人。随着智能手机的不断发展以及手机应用体验的不断提升，手机作为网民主要上网终端的趋势进一步明显。在微信平台上根据关键词“农业”进行搜索，搜索到相关的公众号数量多于500个，相比与2014年9月搜索到的130多个，可见数量增加之快。广州市农科院创建了微信公众平台，利用微信传播营养健康、家庭园艺、品种推介、植物科普、农业百科等方面的知识[2];张志扬等[3]提出将微信公众平台应用于海南民营橡胶科技推广，以期解决以往科技服务形式反应速度慢、覆盖面小、效率低等问题。岑美婷等[4]提出建立“三亚市农业科技110指挥中心微信公众平台” (以下简称“三亚微信公众平台”)，创新农业信息服务的思路。因此，创建热带农业科技服务微信公众号，正是顺应了时代的发展潮流，尤其是在互联网基础设施建设薄弱、农村居民科技文化水平不高的地区，其操作简单、收费低廉的特性成为传播热带农业信息的基础，为热带农业信息服务利用新信息技术拓展渠道和创新提供了新的契机。

1 热带农业科技服务微信公众平台主要功能介绍

1.1 信息设置

“热带农业科技服务”微信公众号根据平台功能设置以及服务需求，自定义了3个一级菜单功能模块，分别是“市场价格”“栽培技术”“综合信息”。在此基础上，“市场价格”模块设置了3个二级菜单功能模块，分别是“瓜菜”“热带水果”以及“天然橡胶”每日的市场参考价格，为农户以及相关生产者提供信息服务;“栽培技术”模块设置了“芒果”“香蕉”“辣椒”“黑皮冬瓜”等热带作物的病虫害防治和水肥管理等相关技术信息，以及建立了一个病虫害社区;“综合信息”模块下设置了“农业气象”“使用说明”以及热带农业相关网站信息，以便农户获取更多的农业信息资源。由于公众平台信息设置功能的随意性，农业信息可根据季节性、重要性及需求随时更换，即时发布。除此之外，“热带农业科技服务”微信公众号还可进行一对多的信息服务设置，在群发功能中编辑好相关的农业图文信息，可根据对象、性别、地区进行选择性的推送。

1.2 管理功能

微信公众号管理功能下有“消息管理”“用户管理”和“素材管理”。“热带农业科技服务”微信公众号管理者可在消息管理中查看用户的咨询问题、留言等情况，以便快速帮助用户答疑解难。“用户管理”功能，方便管理者根据关注用户的地区或者种植作物一致性进行分组管理，以便有针对性的推送相关信息。“热带农业科技服务”微信公众号根据热区分成了海南、云南、广东、福建、广西和贵州6个组，如图1。

“素材管理”功能可编辑图文消息、图片、语音和视频，在此模块编辑完成的内容可用于群发信息和自定义信息。

1.3 主要的统计功能

统计功能下有用户分析、图文分析、菜单分析、消息分析等模块。每个模块都图表并茂，管理者可直观其中相关的数据。

1.3.1 用户分析。管理者可根据用户增长和用户属性统计关注用户的信息。图2为2014年4月3日至2015年12月3日，“热带农业科技服务”微信公众号累积、净增、取消和新关注人数的变化趋势图。管理者可选择不同时间查看期间关注人数的变化。

另外，管理者还可查看用户属性里提供的性别分布、语言分布、省份分布、城市分布、终端分布及用户使用的手机机型分布，对关注用户进行详细分析。

1.3.2 图文分析。

图文分析主要分为单篇图文和全部图文两种方式为管理者提供推送的图文信息的数据统计与分析。单篇图文中只能看到推送信息的标题、时间、送达人数、图文阅读人数盒分享人数，而全部图文统计中，不仅有图文页阅读次数的日报和小时报，还有阅读来源分析及趋势图，如图3为“热带农业科技服务”公众号2016年2月18日～3月17日图文页阅读人数趋势图。除此之外，还可根据时间导出全部图文分析的数据信息，统计从公众号会话打开图文、从朋友圈打开图文以及分享转发图文等不同路径阅读图文的数据，方便管理者对推送的信息进行更为精确的分析，作出一定的信息调整，避免推送信息资源的不实用性。

1.3.3 菜单分析。菜单分析功能主要是对自定义一级菜单和子菜单信息获取的数据统计，包括菜单点击次数、菜单点击人数和人均点击次数，如图4为“热带农业科技服务”公众号2016年2月18日～3月18日一级菜单和子菜单的点击次数的趋势图。

1.3.4 消息分析。消息分析中可查看消息发送人数、次数和人均发送次数的情况趋势图，另外，还可以查看消息关键词的详细数据统计。

2 热带农业科技服务微信平台服务模式

2.1 即时推送

结合微信平台用户管理功能，按照关注对象地域、性别、关注内容等信息进行用户分组管理，根据群发、自动回复功能进行农业信息的精准推送，推送方式可分为文字、图片、语音、视频、图文消息等，多样化的信息推送可以增加用户的农业信息阅读兴趣。同时，在提供农业信息的过程中，可以根据微信平台的图文、消息分析功能，搜集农户接收查看信息情况的数据进行分析，及时根据农户需求的信息进行调整，避免信息资源的浪费，保证农业信息的精准推送，帮助农民真正获取到他们需要的信息。“热带农业科技服务”微信公众号每周推送1次，每次推送4条信息，内容包括农业政策、实用技术、农民致富经及灾后恢复生产技术等。信息推送后，根据图文分析哪一部分内容受关注人数多，即可在下一次推送信息时调整内容。

2.2 实时查询

通过微信服务号的自定义菜单编辑信息，“热带农业科技服务”微信号的自定义菜单可分为“市场价格”“栽培技术”“综合信息”3个一级菜单，农民用户只需根据自身需求点开相应的菜单栏，可随时查询相关的农业信息。另外，管理者还通过添加规则让农户只需回复数字即可查看相对应的内容，如农户在聊天对话框中输入“1”，可直接获取芒果的主要常见病害防治，里面的内容包括危害症状及防治方法。而管理者只需在编辑模式下简单地更新内容即可，节约了人力成本。目前语音识别和图像识别作为首批提供给开发者的智能识别技术能够帮助应用开发者实现语音转文字、图片扫描等功能，这项应用能够帮助文化程度不高的农民避免了手机输入上的问题，方便进行信息的查询[5]。

2.3 在线咨询 微信平台除了自动回复、实时查询信息等功能，更重要的是增加了平台的互动性，实现在线咨询模式。广大农民用户在实时查询模式中如查询不到自己需要的信息，可通过图片、语音、文字等方式发送需解决的问题到热带农业科技服务微信平台上，由微信平台管理者把需要解决的问题转发给相关专家，由相关专家进行解答后，再由管理者把答案反馈给求助者;或者通过微信平台开放的“多客服”接口功能，建立微信专家团队，实现农户与专家直接沟通交流，为广大农民用户快速解决生产中遇到的问题。

3 “热带农业科技服务”公众号建设存在的问题

3.1 关注用户较少 服务区域范围小 “热带农业科技服务”微信公众号致力于为热区农业科技服务，自2014年4月搭建至今，已经积累了500多个关注用户，根据公众号用户管理中的统计数据得知，热区九省区中，关注用户主要集中在海南省，占用户数的62.06%，其次是广东省和云南省。用户数排前3位的主要城市是海口、儋州和三亚市，其他省区的关注用户较少。据海南省部分实地调研得知，从事农业生产的农户大部分年龄都处于45周岁以上，且不会使用智能手机上网等功能。尽管少数会使用智能手机上网的农户，也仅仅是通过微信或QQ等软件进行聊天与游戏，基本不会利用通讯工具主动去关注和搜索与自己相关的农业信息，也不会依靠网络去寻找解决农业生产中遇到的难题的方法。

3.2 关注用户使用公众号的频率不高

通过前期的科技下乡、调研、农户培训等活动进行“热带农业科技服务”公众号的宣传推广，关注用户虽然不断增加，但是通过这个公众号寻求帮助或是阅读农业图文信息的用户却不多。据“热带农业科技服务”微信公众号图文分析功能提供的数据统计，如图5，是2014和2015年关注用户通过微信公众号会话、好友转发、朋友圈、历史消息页以及其他不同来源阅读微信公众号发布的信息数据，可看出关注用户主动通过“热带农业科技服务”微信公众号获取信息的人不多，结合单篇图文的分析数据，原因有可能是关注用户对其推送的农业图文信息不感兴趣。

通过消息分析提供的数据显示，关注用户主动向“热带农业科技服务”微信公众平台发送消息的人均发送次数2014年是531.39次，2015年是211.37次，说明用户使用“热带农业科技服务”公众号的频率不高。

4 热带农业科技服务微信公众号的发展

农业信息是影响农业发展的重要因素，农业信息不对称的问题一直阻碍着我国农业的发展[6]。随着移动互联网的发展，在偏远的地区，尤其是基础设施条件差的农村，只要拥有一台智能手机，安装微信软件后，就可以实现互动交流，“一对一”的方式具有良好的互动性，精准推送信息的同时更能形成一种朋友关系，实现信息、图片、文件的实时传送，具有不可比拟的应用优势和潜力[7]。热带农业科技服务微信公众号要发挥更为显著的作用，首先应完善公众号里的服务内容，根据微信公众号后台提供的数据分析哪些内容关注用户较多，并将其保留且进一步完善;定时推送关注用户感兴趣的农业信息，同时保证农业信息的真实性和有效性，增强关注用户使用微信公众号的依赖感。其次是通过农民培训、示范等方式进行热带农业科技服务微信公众号的推广与宣传，使农民用户在掌握新技能的同时，增强信息化的意识，由传统型转向新型农民。充分利用专家团队资源，邀请不同产业专家提供相关作物科普知识，丰富热带农业科技服务微信公众号里面的作物知识版块，传播可靠的农业信息，另外，利用微信平台的多客服功能，建立一支长效专业的专家团队，与关注用户进行“一对一”的交流与沟通，帮助关注用户答疑解难，增加专家与农户的互动性。

5 结语

微信公众号作为新媒体传播是创新农业信息服务的一种新手段，其成本低廉的优势是现代农民可接受信息服务的其中一种方式。在农业信息化建设过程中，为了解决农业信息服务成本高、使用效率低等一系列问题，必须尽快建立完善的信息收集、处理、传播、应用一体化的现代农业信息服务体系，为农业生产者、经营者、管理者和决策者提供信息服务，并指导农业的产前、产中和产后各环节，充分发挥信息技术在农业中的“信息支撑”作用，为农业信息服务提供技术和组织保障[8]。热带农业科技服务微信公众号目标是为热区提供农业产前、产中、产后等信息服务。但依目前建设情况来看，首要任务是服务好海南省地区，借助热带农业科技服务这一微信平台为三农提供有效的农业信息服务，增强农民信息化意识，为农业增产、农民增收提供更好的帮助。

参考文献

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[3]张志扬，谭昕，袁晓军，等.微信公众平台在海南民营橡胶科技推广中的应用现状和推广建议[J].热带农业科学，2015，35(4)：85-90.

[4]岑美婷，李阳，刘勇，等.微信公众平台在三亚市农业科技110中的推广应用[J].热带农业工程，2015，39(1)：33-37.

[5]陈文静.微信服务在福建省农业信息传播中的应用探索[J].台湾农业探索，2014(2)：65-68.

[6]樊振宇，戴小鹏，张且.基于微信的农业信息扩散模式初探[J].湖南农业科学，2015(9)：126-128.

[7]罗煦钦，张科良，童小虎.微信公众平台在农业技术推广中的应用[J].浙江农业科学，2014(7)：1115-1118.

[8]薛晓丽.微博在农业信息服务中的应用探析[J].科技创业月刊，2011(12)：49-50，69.

作者：邓春梅 刘燕群 李玉萍

基于农业科技的农业发展论文 篇3：

城镇化进程中的乡村治理机制构建

摘 要： 乡村治理是指基于政治治理的视角，对国家在“乡政村治”方面的机制研究，是乡村经济发展和社会稳定的系统工程，不仅是政府和社会关注的焦点，也是学术界关注的热点。基于我国乡村治理机制的实际，研究新时期构建乡村治理机制具有重要意义。建国以来我国乡村治理经历了四个发展阶段，以此为基础进行分析，可知我国城镇化进程中乡村治理面临的机遇与挑战，有针对性地提出构建新时期乡村治理机制。

关键词： 城镇化; 乡村治理; 机制; 建议

村一直是社会传统思维和行为规范积淀最为深厚的区域。[1] 近年来，随着城镇化进程的加快，一些地区村的格局正在发生变化，主要是村的合并，乡村产业发展以及城镇化对城郊地区村庄的影响，使得一些村庄的空间、人口发生较大变化，出现了传统村庄整合、村委会变居委会等。对我国乡村治理提出了新挑战。2014年中央一号文件指出：“要不断推进农村基层民主政治建设，提高农村社会管理科学化水平，建立健全符合国情、规范有序、充满活力的乡村治理机制。”[2] 因此，应将构建乡村社会治理机制作为破除城乡二元体制、创新我国社会治理体制，构建城乡一体化发展的重要环节，同时也为推进国家治理体系现代化，增强国家治理能力打下坚实基础。

一、构建乡村治理机制的重要意义

(一)乡村治理是社会管理的关键

乡村是我国最基层的政权组织。“农业丰则基础强，农民富则国家盛，农村稳则社会安。”因此，加强社会管理的重点在基层、在农村。目前，我国共有9亿农民，其中2.3亿农民工，[3] “农民是最大的主体，农村是最大的社区”[4]这一国情，决定了要维护和保障农村的社会公正和社会秩序，只有通过制定规范的农村社会政策和法规，对农村社会组织和社会事务有效管理，才能化解农村社会矛盾，处理农村社会的利益关系，培育合理的农村社会结构，促进经济社会同步发展。

(二)乡村治理是社会稳定和谐的基础

世界城镇化的经验表明，乡村的治理是社会稳定和谐的前提。构建和谐社会，重点在农村，难点也在农村，关键在于强化农村社会治理。在新型城镇化的背景下，城乡之间人、财、物、信息和文化等社会要素流动加快，带来了一系列新的社会问题，农民在新的社会条件下思想观念发生变化，城乡利益格局调整带来一系列的社会变革，这些问题关系农村社会的和谐稳定发展，关系着广大农民群众的切身利益。如果处理不好，很容易使矛盾激化，影响本地区的社会和谐稳定，影响新型城镇化进程和新农村的建设，影响建设小康社会的宏伟蓝图。

(三)乡村治理是经济持续健康发展的基石

改革开放以来，我国经济社会发展很快，从生产力发展的角度看，我国正由农业社会向工业社会转变，从社会形态看，正从传统社会向现代社会转型。农村社会各种要素正发生质的转变，标志着我国农业农村进入新的发展阶段，也带来一系列新的变化。农业生产要素流动加快，生产资源整合加速，农业经营模式向集约化、规模化、专业化和标准化快速发展，专业大户、合作社等的出现，以及工商企业进入农业领域，使得农村社会管理对象更加多元化。同时，我们也看到，城乡之间、区域之间经济社会发展不平衡的差距依然存在，甚至还在扩大，城乡居民收入差距不断加大，“三农”问题依然突出。因此，要促进农村内部的发展动力，必须构建与之相匹配的乡村治理模式。

(四)乡村治理是社会进步的体现

我国历史悠久的农耕文明表明，城乡之间自古在经济、社会、文化等领域有着割不开的“血缘”关系。实现社会进步，离不开优秀文化的影响，离不开农民的安居乐业，也离不开农村安定的社会环境。通过乡村治理，强化农村文化、风俗、法制、社会治安等诸多方面建设，继承乡土基因、传承乡土文化、繁荣农村文明，农村精神文明才能获得长远发展。

(五)乡村治理是全面实现小康社会的必然要求

党的十八大提出：“确保到2020年实现全面建成小康社会宏伟目标。”[5] 我们必须真正重视农村，大力发展农村社会事业。以保障和改善民生为重点，加强和创新社会管理，加快健全基本公共服务体系，“形成政府主导、覆盖城乡、可持续的基本公共服务体系”[5]，提高人民物质文化生活水平，解决好农民最关心最直接最现实的利益问题，在学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居上持续取得新进展，真正实现全面建成小康社会的目标。

二、建国以来乡村治理制度的发展

1949年以来，我国乡村治理大致分为“国家乡村管控”、“政社合一”等四个阶段：

(一)农业合作化下的“国家乡村管控”治理模式

建国初期到农业合作化之初，在国家统购统销制和重工业优先发展的思路下，村只是作为乡人民政府的下属机构或派出机构而存在，完全在国家的管控之下开展经济和社会建设。1952年颁布的《乡(行政村)人民政府组织通则》规定，行政村与乡为一级地方政权机关，人民行使权力的机关为村人民代表大会和村人民政府。当时全国各省设置有所区别，有的省在县以下设区、行政村(乡)和自然村三级，有的省只设乡村二级。1954年颁布的《关于健全乡政权组织的指示》要求，各地要在普选的基础上，整顿和健全乡政权组织、民主制度及工作方法。1954年宪法明确规定：“我国的农村的基层政权为乡、民族乡、镇。”①取消行政村建制，统一为乡、民族乡、镇，同时农村的“区”改为县政府的派出机构，并由乡政府指导检查，行政村设置没有法律依据。

这一阶段的村级组织已经改变其国家政权机关的性质，随着农业生产合作社的发展，实际上行使了村组织职权，是国家对乡村直接管理，不仅保证了农村社会的稳定，并完成国家在农村的政治任务。

(二)人民公社下的“政社合一”治理模式

从1958年到1983年，我国处于“政社合一”的乡村治理的模式。1958年8月《关于在农村建立人民公社问题的决议》公布后，建立了人民公社。人民公社实行政社合一体制，一般是一乡一社，村一级组织改为生产大队或管理区。与此同时，国家又在公社下放财政、银行、粮食、商业等基层机构，“政社合一”体制基本确立。据统计，全国原来约74万个农业生产合作社改为23000多个人民公社，其中入社农户约1.2亿个，入社率达99%以上。[6]1962年颁布的《农村人民公社条例》明确规定：“生产大队的权力机关是生产大队社员大会和生产队社员大会。”②公社的社长就是乡长，公社是集体经济的组织者，也是基层政权的管理组织，承担着原来乡人民政府的行政职能。

人民公社体制为核心的乡村治理模式是这一时期乡村治理模式的典型特征。

(三)改革开放后的“村民自治”模式

党的十一届三中全会确立了改革开放路线，我国乡村治理逐步进入村民自治时期，即由我国宪法确立了村民委员会的法律地位和基本方向。《关于实行政社分开建立乡政府的通知》发布后，我国基层主要开展了政社分开、组建乡政府和选举乡人大代表的工作。截至1985年，全国组建79306个乡、3144个民族乡和9140个镇，建立了948628个村民委员会和588多万个村民组。[7]同时，在广西实行的以“民主管理、民主决策、民主选举、民主监督”①为内容，农民“自我管理、自我教育、自我服务”为方式的村民自治模式迅速在全国推广。

“村民自治”使基层民主政治建设朝着制度化、规范化和程序化方向稳步推进，使农户成了生产经营的主体，农村的面貌大为改观。

(四)城镇化背景下的多元治理模式

这一时期，城镇化建设不断加快，在国家倡导建设服务型政府的要求下，乡村治理具有更高的自治性和民主性，并加快完善乡村治理结构和发展农村的公共事业。1998年，根据党的十五大精神和《关于扩大农村基层民主、保证农民群众直接民主权利、依法办理自己的事情的指示》，《村组法(试行)》的修订工作紧锣密鼓地进行。1998年6月，中共中央颁布的《关于在农村普遍实行村务公开和民主管理制度的通知》中指出，完善民主选举、民主决策、民主管理、民主监督四项民主制度的程序要求。随着2006年我国开始全面取消农业税，全国开展了以转变乡镇政府职能为首要目标、以税费改革配套措施为主的乡村体制改革。旨在减轻地方政府的财政压力，使其真正履行“促进经济发展，加强社会管理，搞好公共服务，维护农村稳定，加强基层政权建设”的基本职能。[8]

市场经济下的农村发展还面临许多新问题与挑战。如何促进农村基层社会治理更加完善、农村发展更加美好，实现新农村建设关于“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的治理目标②，这给当前中国农村研究者提出了新的课题和要求。

三、城镇化背景下乡村治理面临的机遇和挑战

随着农村改革的不断深入，工业化、城镇化快速发展，农村发展进入关键期。但同时，农村社会管理也面临着巨大的挑战。即乡村如何治理是新时期必须面对的问题。

(一)城镇化背景下乡村治理面临的机遇

1. 城镇化促进了人口流动，缓解了人地矛盾，增加了农民收入。城镇化促进了人口流动，缓解了人地矛盾，增加了农民收入，人多地少是我国的基本国情，随着人口的增加，耕地面积的减少，人地矛盾日趋紧张，要增加农民收入，必须走出单一的农业收入困境，城镇化时代带来问题的同时也提供了机遇，调查表明，城镇化促使人口流动加快，农民通过进城打工不仅增加了收入，而且，打工收入在农民的家庭收入当中占据了重要比重，从统计情况来看，高达45%的农户，打工收入占到七成以上( 见图1)，农民收入增加，农村的消费也增加了，资金回流到农村，也促进了农村第三产业的发展，繁荣了农村经济。

大量农民走出乡村，为土地经营的规模化专业化创造了条件，从调查情况来看，外出打工后承包地流转给企业的占52%左右，留家人耕种的占24.5%左右，租与他人耕种的占14.2%左右。( 见图2)

2. 农民收入增长有利于农村社会的稳定，对有效治理农村发挥了极其重要的作用。在城市化的过程中，农民收入增长了，这不仅关系到农村经济发展，也关系到农村的社会治理与稳定，城镇化为农民提供外出务工和经商的机会。美国学者塞缪尔·P·亨廷顿在《变化社会中的政治秩序》一书中指出：“大多数现代化中国家的农村相对稳定，这恰恰得益于都市化从外部为农村提供了横向流动的机会。”[8] 大量农民外出挣钱，弥补土地收入不足，提高了农民收入，促进了农村社会的稳定，减轻了乡村治理的压力。

3. 城镇化促进了农村社会的变迁，构建新的社会治理秩序。发达的市场经济孕育着自由、平等、法治的民主意识，城镇化促进了信息的交流，农民接受信息和文明的速度加快，对他们价值观念、生产方式、行为模式上产生重要的影响，促进乡村法治和自治秩序的建立。农民流动改变着人们的社会特性。社会学家费孝通在《乡土中国 生育制度》一书中指出：“血缘是身份社会的基础，而地缘是契约社会的基础，契约是陌生人中所做的规定。”[9] 农民进城之后接受现代化的契约制度，改变原有的行为方式和观念，生产车间的劳动分工、规章秩序渗透着统一的规则和法则，增强了农民的法治规则意识。有利于公民文化的形成，这些都深刻地影响着农村社会治理的变迁。

(二)城镇化背景下乡村治理面临的挑战

1. 农村市场结构面临新变化。一方面在城乡资源要素交换关系中，由于市场配置作用以及农村的基础条件的制约，工业化、城镇化给农业农村带来的压力远大于动力，不但没有为农村带来直接推动力，反而使原本缺乏的土地等生产要素从农村流向城市。另一方面，在社会家庭结构上，劳动力转移的日益扩大，深化了农村分工分业，使得土地发包方与承包方、家庭成员与主要劳动力、农村党组织与党员、村委会与村民相互分离，传统乡村社会正在发生前所未有的变化。

2. 新型农村社区治理呈现新动向。在农村，经济的发展促进了城镇化进程，而城镇化进程继而影响了原有的社会治理模式。例如在经济相对发达的农村，城镇化速度加快，同时居住条件、产业结构、人口结构、社会结构相应的发生变化，传统乡村治理已无法适应。有的地方实施村庄合并、村改居后，村委会、党支部和集体经济组织缺位，管理主体的变化导致乡村处于无序状态。

3.城乡流动人口公共服务和社会管理面临新问题。目前，国家正在进行一系列城乡户籍制度改革，但原有城乡分割的制度影响依然存在，公共服务不均等的问题依然没有根本解决，现有的农业转移人口依然没有享受城镇公共服务，城乡身份差异依然存在。同时，劳动力的流动和转移，虽然加快了一些地方农村经济发展速度，实现富余劳动力就业，但原有的乡村治理方式无法适应新情况，统筹城乡一体化发展难以实现。

4. 农民社会意识发生深刻变化。我国全民普法活动已进入“六五普法”的验收阶段，随着全社会民主法治意识的增强，经济社会的快速发展，农民的民主觉悟、法制观念、参与意识以及行动能力不断增强，各种维权事件此起彼伏，越来越多的农民从被动转为主动、从消极走向积极，在政治生活中日益活跃和成熟起来，提高了对国家大政方针、自身经济利益以及民主权利的关注度，乡村利益矛盾复杂化、诉求多样化日益显现。

四、城镇化进程中乡村治理新机制的构建

乡村治理关系着我国统筹城乡经济发展，建设小康社会宏伟蓝图的实现，它是一项复杂的系统工程。需各地因地制宜，在中央的统一领导下，探索适合自身发展的乡村治理道路。

(一)推动现代农业快速发展

农业是立国之本，强国之基，是乡村发展的前提，推动现代农业发展是夯实乡村治理的物质基础。一是稳定发展粮食生产，切实保护好基本农田，培育和推广粮食新品种，保证粮食播种面积。二是优化农业产业结构。积极发展无公害、绿色、有机食品，按照高产、优质、高效的要求，促进农、林、牧、渔协调发展。三是转变农业增长方式。加快推进科技进步，加大农作物优良品种和先进实用生产技术的推广力度，促进农业科技成果产业化。四是健全农业服务体系。加强农产品质量检验检测、农产品认证以及信息服务等服务体系建设，鼓励工商资本进入农村和农业，将城市资本和农民所有权相结合，强化对传统农业改造，实现城乡要素平等交换。

(二)深化农村产权制度改革

稳定财产关系是乡村治理的基础和前提。一是在深化土地制度改革、健全土地承包经营权流转机制的基础上，组建农村土地合作社和土地股份合作公司，发展规模化、专业化的农业经营方式。二是深化集体经济产权制度改革，采取股份合作制等方式，赋予农民更多财产权利，明晰产权、完善权能，不断壮大集体经济实力，增加农民的财产性收入。三是加强多元的农业组织模式、农业社会化服务等方面的探索，妥善处理集体与社员、邻里之间的产权纠纷。

(三)大力培育农村新型经营主体

培育农村新型经营主体是激发农村发展活力、保障乡村治理的重要因素。一是加快培育具有科学文化素质、掌握现代农业生产技能、具备一定经营管理能力的新型职业农民，提高乡村治理主体素质。二是通过完善农业专业合作社、专业协会、行业协会等组织的内部结构、管理制度和运行机制，引导和支持专业合作经济组织，并提供信贷、财税和登记等服务，服务社会管理与生产，提高乡村治理效率，降低乡村治理成本。三是构建龙头企业、合作社和农户一体的产业化组织模式，不断提高农业产业水平，改善营销手段和方式，实现利益共享新机制，促进农业增效、农民增收。

(四)健全村民自治制度

村民自治制度是乡村治理的基础。一是积极推进完善基层行政体制改革，科学划分基层政府、社区在基层管理服务上承担的责任和义务，推动群众工作队伍和社区自治组织体系有机衔接。引导各地在实践中探索建立基层政府评估评议制度，发挥群众的自主作用与政府在基层治理中的主导作用。二是完善村民自治。在民主选举实践中，以推进村民自治的制度化、规范化、程序化为前提。坚持民主集中、科学效能的基本原则，通过直接选举、村民会议和村民代表会议的形式，坚持村务公开、民主评议，确保选举民主管理、公正有序。三是要推进基层民主协商。依托村党组织和自治组织，通过村民与村集体经济组织、专业合作社等组织不定期召开会议，畅通与驻区单位、社会组织等沟通交流的渠道，沟通协商解决问题，改善乡村治理软环境。

(五)合理配置城乡公共服务资源

强化乡村公共服务职能，建立高效、规范、权责明确的农村基层治理体系是保障。一是实施扁平化、网格化服务管理，建立社会组织广泛参与，以党组织为主导，自治组织为主体的新型管理服务体系。二是探索政府扶持、市场运行的公共服务供给机制，强化公共服务职能，为基层发展创造良好的条件和环境。三是深入开展城乡社区管理和服务体制改革创新试点。推动医疗、社保、文化、体育等基本公共服务向基层倾斜，提高服务质量与效益，进一步整合人口、就业等社会管理职能和服务资源，从而实现基本公共服务均等化。

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[责任编辑、校对：杨栓保]

作者：康晨 季正矩