論無人機技術在農業領域的應用

郝雅潔 史維杰 趙明霞 呂致 胡欣宇 李富忠

摘 要：無人機技術經過近些年的不斷創新改革，從軍事領域逐漸被應用到民用領域，日漸普及大眾化。將新型的無人機引入到農業生產中，可以促進農業現代化的進步。通過無人機可以從高空獲取農田作物的數據信息，監測并對其進行分析，還可以對農田進行噴灑農藥工作，預防病蟲害對作物的產量造成影響，降低收益。將高科技無人機與農業結合，能夠節約人力物力的成本，提高生產效率。文章從無人機的概念、發展史、優勢、存在問題和對策以及應用現狀進行了討論，進一步描述了無人機在農業方面的作用。

關鍵詞：無人機技術;農業;農情監測;農事操作;數據信息;定位遙感

中圖分類號：TP242;S252文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）09-00-04

0 引 言

我國農業種植已有很長的歷史，早期的農耕需要農民親自下到田里，春種秋收，面朝黃土背朝天，這樣的耕作方式艱苦繁重，耗費時間、人力與物力，并且人工勞作的效率也不高，影響了我國農業的進步發展。隨著時代的進步，科技也在不斷創新發展，高科技技術廣泛應用于各個領域，為了促進我國農業的進一步發展，轉變生產模式，提高生產效率，政府出臺了許多將高科技與農業結合的相關政策[1]。例如，政府提出了“科教興農”戰略，以及在黨的十九大中提到：“在滿足人民美好生活需要的同時，還需要保障生態環境的美好，以獲得健康生態產品。”所以為了獲得優質的農業產品，需要從農業種植源頭來進行改善，將高科技帶來的綠色環保高效應用于農業，實現資源節約型、環境友好型的可持續化發展[2]。因此將近年來發展迅速的無人機技術用于農耕，代替人力操作，轉變農耕方式[3]，大力推行“互聯網+農業”[4]。

無人機，顧名思義就是不需要人來駕駛的一種飛行器，因為不考慮駕駛員，所以其體積比飛機要小很多，建造成本較低，輕巧便捷，適合飛行于各種地形的田間幫助勞作，也不用擔心發生駕駛員的傷亡問題[5]。無人機內部帶有導航系統可以自動駕駛，也可以通過無線遙控來控制無人機;還搭載著各種傳感器，可以執行其他任務[6]，如定位遙感、跟蹤，從而精確獲取所需數據，效率較高，將多種高科技集聚一起[7]。無人機在農業領域的應用，涉及到噴灑農藥、監測作物蟲害、勘測地形等工作。無人機根據不同工作任務的種類，大致有固定翼式、多旋翼式以及直升機式三大類，其各有利弊，根據不同實際情況選擇合適的機型[8]。無人機在農業領域發揮著越來越重要的作用，極大地促進了農業現代化的發展。農用無人機單位類型如圖1所示。

1 無人機發展史

無人機的發展是經過了幾個不同階段的應用領域，每個階段都會有相應代表性的不同功能類型的無人機產物，如戰斗無人機、遙感無人機、植保無人機等。近些年無人機才漸漸被人們熟知，走進人們的生活視線中。無人機的產生最早是用于軍事戰爭，是根據戰爭使用的戰斗機改造來的[6]，但是其價格較昂貴，成本較高。而后因為其便捷性、先進性、成本相對降低，又被推廣應用于民用領域[9]，如對不適合人員踏入的崎嶇偏僻山嶺的地質地貌監測，利用帶遙感的無人機對某地區的信息情況進行獲取采集等。近些年，隨著無人機技術的迅速發展，應用不斷擴大，現已初步應用于農業領域，并取得了顯著的成就，有著光明的應用前景[5]。

國外將無人機推向農業應用嘗試還是較早的，首架用于農業方面的無人機是由日本一家公司于20世紀90年代發明的，用于對田間進行噴灑農藥，預防蟲害發生。這么多年來，逐步發展到對農田進行蟲害以及自然災害的防御[3]。因為在我國無人機技術還是遠落后于國外發達國家水平，起步時間晚，應用時間短，起初對較大型農田、森林進行農藥噴灑，使用的是有人機進行操控。然而使用有人機進行農藥的噴灑，弊端是其噴灑范圍是有限的，但無人機就能很好地解決這個問題，它不受地形大小的限制。無人機體積小，操作起來靈活、方便，可以隨時起降，更適合于不方便進行地面操作的狀況，在現代農業中深受重視[10]。但是由于我國農業歷史悠久，農民思想傳統保守，還停留于依賴人工種植的舊方式[11]，沒有推廣使用先進的高科技技術，用于農業的無人機類型還比較單一[2]。

基于遙感的無人機在某些方面要優于遙感衛星，如成本相對較低、操作方便、獲取數據的時間短等。利用遙感可對農作物的信息進行獲取，如作物的生長期、表型信息、覆蓋率等，為農情監測提供依據[12];還可以將紅外、圖像分析等技術結合到無人機上進行更精確地監測與跟蹤，獲取更全面的地表、作物的信息，以便后續的數據分析處理[2]。我國還應大力研發更低成本、效率高的用于噴灑農藥型的無人機，并在農業領域廣泛推廣，讓農民早日擺脫農藥的殘害，保障人們的人身安全，盡早地解放農民的勞動力、生產力[13]。

2 無人機優缺點及對策

無人機之所以能在很多領域被大力推廣，是因為其有很大的優勢。然而因為無人機技術還處于起步時期，必然會存在一些問題。深入了解了這些優缺點，才能更好更快地推動其發展[14]。

2.1 優勢

無人機體型相對較小，方便攜帶移動，運營成本相對較低，對作業環境條件要求不高，尤其適用于代替人去偏僻的山區以及交通不便的地區進行工作，風險低，在飛行過程中如果發生快沒電的情況，它就會自動停止工作進行返航，保障了設備的運行安全[2]。無人機的飛行高度可以根據實際情況進行調控，一般是垂直升降，靈活性好，在農業中大多用于低空飛行，不受大氣干擾[15]，從航空角度快速地拍攝獲取并存儲視野廣闊的農田的大量信息圖像，圖像的清晰度、分辨率較高，提供獲取的數據信息準確，便于之后監測、跟蹤等分析工作的實時進行，作業效率高。以無人機代替傳統人工去獲取分析數據，不僅節省人力，效率高，時間短，防止人工造成誤差[16]，而且還能避免人工以及其他機械進入田地對農作物的損害。使用無人機進行農業工作，如噴灑農藥，可以節省人力物力，不用農民親自背上沉重的藥箱去田里噴藥。人工噴灑可能會造成噴灑不均勻、浪費，影響農作物的產量，而且自身還得做好防護措施，避免農藥對人體造成傷害。使用無人機去田里噴灑農藥，會避免這些問題的發生，提高生產效率，既節約環保又安全，灌溉作業也同樣有此優勢[17]。在農業領域應用無人機，能夠幫助農民提高生產質量與效率，促進農業現代化的進步。

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