無人機技術在農業領域的應用及展望

張明宇 雷震 范晶晶 邱香 胡馨悅 張慶玉

摘要：無人機技術具有非常高的機動性，其搭載的傳感器也可對農業進行實時監測，而且還能拍攝高清圖像，對于農業的精細化管理具有非常重要的意義。本文對無人機技術在農業領域的應用進行研究，展望了無人機技術在農業領域未來的發展方向。

關鍵詞：無人機;農業領域;應用;展望

無人機是通過無線電遙控技術和自備的程序控制裝置控制的無人飛行器，它可利用先進的技術實現精確定位，也可通過機械臂完成各種不同的農業任務，如噴灑農藥、施肥、農業生產狀況的監測、災情探查、農業保險勘察、病蟲防治等。無人機在農業環境中具有很強的適應性，操作靈活、方便快捷，這樣也促進無人機在農業中得到很好的應用。我國自從2008年開始使用無人機進行農業活動，顯著提高農業管理效率，但是我國的農用無人機還處于初級階段，未來還應加大使用力度。

1 無人機技術在農業領域中的應用特點

1.1 無人機技術應用范圍比較廣

工作人員可以通過無人機遙感技術對農田進行準確的定位，利用無人機的高清數碼相機、攝像頭、熱像儀以及各種傳感器等專業的成像設備獲得超低空高分辨率遙感圖片，對數據進行分析和處理。技術人員可以通過這些數據對農作物的生產情況進行有效的評估、產量預測、自然災害評估、農作物病蟲防治和預警、農作物生長環境監測、土地資源的測量等。無人機對于農作物監測可以精確到每個作物的株高、葉面積等。現在國家已經可以通過無人機搭載高分辨率彩色多光譜成像儀對農田作物進行拍攝，因為農作物受到病蟲害侵襲的時候，它的光譜特征就會發生變化，把拍到的圖片傳送到計算機或云服務器進行實時分析，這樣就可以實施監督雜草、及時灌溉和施肥等，還可以對農田周圍的土壤和水質進行重金屬檢測。

1.2 噴灑農藥效果較好

無人機可以在低空對農田的農作物進行均勻合理的噴灑農藥，不會受到地形、地域的影響，而且具有很好的穩定性。無人機操作不會受到溫度的影響，不管是炎熱的夏天，還是寒冷的冬天，無人機都可以根據提前設計好的航線進行飛行。無人機噴灑農藥時，會向下形成一個劇烈旋轉的氣流，這個氣流會使農作物不停晃動，下面的農作物就會出現紊流區域，這樣會把農藥直接噴灑到農作物莖葉的反面，也會有一部分直接噴灑到根部，這是人工噴藥達不到的效果。無人機噴灑和傳統的人工噴灑相比，至少可節省一半的農藥使用量，一大半用水，減少支出，而且也能緩解農藥殘留對于土壤和水資源污染的問題。另外，無人機噴灑農藥飛行速度正常情況下是每秒3米，噴灑裝置是3米，作業寬度是6米，而且還可以和農作物保持上方1.5米的高度，這樣無人機噴灑農藥的效率就比傳統的人工噴灑至少高100倍。無人機技術作業噴灑農藥也減少農藥和工作人員的接觸，間接保證噴藥人員的健康。

2 存在問題

2.1 ?無人機成本比較高

正常情況下，在農業領域中的無人機一般分為固定翼和螺旋翼兩種。在農業活動中，無人機屬于特殊無人機，應滿足耐高溫、耐高濕、耐腐蝕的條件，而且至少有10公斤的荷載能力，還需要高強度持續飛行。這樣無人機的價格就會比航拍的無人機要貴一些，電池、機翼等的零部件的磨損比較嚴重，收回成本的周期也較長。本來無人機的價格就比較高，再加上后期的維護成本就會讓用戶犯難。另外，雖然無人機十分方便，但是再先進的無人機也需要人操作。無人機技術發展迅速，需要大量的飛防員（無人機駕駛證）。飛防員需要專業的培訓，但是我國農村基本上都是中老年，對于高科技接受能力不高，這些因素都增加了無人機的應用成本。

2.2 續航能力有待提高

正常情況下農用無人機因為自身重量和自身搭載農藥的影響，續航時間一般都在40分鐘，通訊距離根據不同的結構，通訊范圍基本在7公里左右。在無人機低負載的情況下，如果只搭載圖像采集設備，最大的續航也就1個小時。因為在農業中使用的無人機基本上都需要大范圍工作，承載能力也不高，續航時間也比較短，這樣間接影響無人機的發展。

3 無人機在農業領域未來的發展方向

3.1 無人機硬件

無人機應適合農業應用的不同型號，減掉多余重量，最大限度提高工作效率、減輕天氣對于無人機的影響。使用高強度電池，代替對于燃油的依賴，降低成本和機身尺寸。在飛行導航方面，技術人員可以利用先進的定位系統和通訊設備，提高導航精度，優化無人機的飛行算法。在續航方面，為了適應各種環境，應盡量使用石墨烯、太陽能等新能源。在載荷方面，未來將出現更容易拆卸的裝置，實現載荷的變化和更換。

3.2 配套服務

國家應建立完善的農業無人機技術和行業標準，通過技術標準促進技術升級，進而加強植保無人機完全自主巡航作業的能力，提高無人機安全作業，為未來無人機指明方向。政府還應該集中對無人機的田間作業進行培訓，加強對于無人機飛防員的資格認證和行業監督，保證無人機產品的質量。隨著無人機技術在農業領域的使用，未來還有很大的增長空間，政府應該組織專人研究無人機專用的高效、低毒的農藥。通過無人機飛防作業，降低農藥使用量，這樣才能降低農藥殘留，保護生態，促進無人機在農業中的可持續發展。

總而言之，生態、高效、便捷的現代農業必定是我國農業未來的發展方向，所以，我們應該加大無人機智能化技術，促進無人機技術在農業領域中的應用。無人機未來機型也將不斷變化，為了農業生產，朝向載重量大、飛行時間長、機械化程度高的方向發展，農用無人機的應用也將更加智能化和精準化。