中国农业航空发展现状及对策建议

周志艳，明 锐，臧 禹，何新刚，罗锡文，兰玉彬



中国农业航空发展现状及对策建议

周志艳1,2,3,4，明 锐1,2,3，臧 禹1,2,3，何新刚1,2,3，罗锡文1,2,3※，兰玉彬1,2,3

（1. 华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心，广州 510642；2. 国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心，广州 510642；3. 农业航空产业技术创新战略联盟秘书处，广州510642；4. 南方粮油作物协同创新中心，长沙 410128）

农业航空是现代农业的重要组成部分，为全面、深入地了解中国农业航空行业的发展现状和趋势，同时反映行业面临的困难和问题，增强社会公众对农业航空的了解和认知，推动农业航空行业的健康快速发展，农业航空产业技术创新战略联盟秘书处组织编写了《中国农业航空行业发展报告》。该文以该报告为基础，从有人驾驶航空器和无人驾驶航空器涉农航化作业2个方面对近年来中国农业航空行业的发展情况进行了综述，比较全面地展示了中国农业航空行业的总体状况，分析了目前行业发展中有人驾驶航空器农林航化作业时间稳步增长、无人驾驶航空器发展势头良好的特点，以及在行业标准、法规体系、核心技术以及配套经营主体、社会化服务等方面存在的亟待解决的主要问题：行业标准规范的建设滞后，尚未形成完善的标准化体系；农业航空相关政策及法规体系不健全；研发经费投入不足，共性核心关键技术研究滞后；发展模式未成型，社会化组织的服务能力不强；企业规模小，产业结构不合理，市场无序竞争。随后，针对上述问题，该文从管理、模式、标准、创新、应用和政策6个方面提出了进一步促进中国农业航空行业健康发展的对策与建议，包括应进一步明确中国农业航空的管理办法、探讨中国农业航空的发展模式、加强技术标准和规范的制定、加强关键技术协同创新研究、加强技术推广应用以及制定促进中国农业航空发展的政策等，可为政府引导行业发展和企业规划自身发展提供参考。

农业；航空；无人机；遥感；植保；对策建议

0 引 言

农业航空是指为农业（包括林、牧、渔业）生产服务的航空事业，主要包括农业航空作业平台技术（飞行器本体）、农业航空遥感监测技术及装备、农业航空作业（喷药、施肥、除草剂、播种、辅助授粉等）技术及装备等[1]。

农业航空是现代农业的重要组成部分。“农用无人机”被麻省理工学院（MIT）评为2014年度“10大最具突破性的科技创新”。“加强农用航空建设”被列为2014年中央一号文件“推进农业科技创新”的重要内容。农业部2015年2月印发了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》，农业航空技术作为高工效作业的关键技术之一，是实现化肥和农药用量零增长目标的迫切需要[2]。大力发展农业航空技术对应对突发性爆发性农业灾害，保障中国粮食安全与生态安全，提高农业作业质量和生产效率，培育战略性新兴产业具有重大意义[3]。因此，当前中国正兴起一股农用航空关键技术研究、开发及推广应用的热潮。

2011年，为顺应国内对农业航空的巨大需求，华南农业大学等单位联合组建了国内首个“农业航空产业技术创新战略联盟”，联盟成立以来，对中国农业航空的发展起到了巨大的推动作用。一方面，社会各界对农业航空的关注度空前高涨，特别是农用无人机，吸引了来自研发、生产、制造、服务、培训、市场管理、产品检测鉴定、技术推广，以及融资租赁和保险等相关单位的广泛关注[4]；另一方面，国家监管部门陆续出台管理规定、技术标准等以规范农业航空行业，尤其是农用无人机的管理，得到了监管部门的高度重视[5]。

为全面、深入地了解中国农业航空行业的发展现状和趋势，全力展现农业航空行业的最新进展，重点推介中国农业航空领域的优秀成果，突出宣传活跃在农业生产一线的企业及相关产品，同时反映行业面临的困难和存在的问题，增强社会公众对农业航空的了解和认知，推动农业航空行业的健康快速发展，农业航空产业技术创新战略联盟秘书处组织编写了《中国农业航空行业发展报告》，使国家行业主管部门、行业协会、大专院校、科研院所以及生产经销企业等群体全面了解农业航空行业现状。本文以该报告为基础，对近年来中国农业航空行业的发展情况进行了综述，分析了行业发展的特点、面临的困难和存在的问题，同时提出了进一步促进行业健康发展的对策与建议。

1 中国农业航空行业发展状况

中国农业航空开始于1951年[6]，经过几十年的发展，中国农业航空已经由最初的有人驾驶航空器作业为主发展到目前的有人驾驶航空器作业和无人驾驶航空器作业并存的局面[7]。当前中国农业航空作业量的统计主要分为有人驾驶航空器涉农航化作业和无人驾驶飞行器涉农航化作业2部分，前者主要由中国民用航空局通航管理部门归口统计，后者目前尚无权威统计数据，本文有关无人驾驶飞行器涉农数据的统计主要来源于联盟秘书处的网络数据资源统计结果[8]。

1.1 有人驾驶航空器涉农航化作业情况

据文献《2015从统计看民航》以及中国民航局2016年5月发布的《2015年民航行业发展统计公报》数据显示，2014年中国有人驾驶航空器的持证通航企业239家，其中实际开展涉农航化作业56家，2014年涉农航化作业飞行小时数为38 220 h，其中防治病虫害占65%，航空护林占18%，占总作业飞行时间的83%。2014年度有人驾驶航空器涉农航化作业情况如表1所示[9]，不同作业类型的占比情况如图1所示[10]。

表1 2014年度有人驾驶航空器农林航化作业情况[9]

图1 2014年度有人驾驶航空器不同作业类型作业时间占比

尽管自2001年以来，中国农业航空作业总量在总航空量中所占比例逐年下降，但从2011年至2014年，占总比一直保持在5%～8%之间。2015年，中国农林航空作业时间虽然依然只占通用航空飞行总时间的5.4%，但是已经突破往年的最大作业时间38 220 h，达到了42 100 h，比2014年增长了10.1%[9]。从数据中可以看出，中国有人驾驶航空器农林航化作业时间正稳步增长。

农业航空作为现代农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一[11]，有人驾驶航空器农林航化作业时间的上升标志着中国农业航空行业已进入蓬勃发展的重要阶段。

1.2 无人驾驶航空器涉农航化作业情况

截至2016年12月，据农业航空联盟网络数据统计显示[8]，涉及农用无人机的科研、生产销售、作业服务、人才培训、金融保险等单位约192家，来自23个省市自治区。从单位类型分，科研类单位约占13%，生产销售类单位约占61%，作业服务类单位约占16%，人才培训类单位约占6%，金融保险单位约占3%，其他类型单位占1%（图2）。从来源地区分，其中广东省最多，达41家单位，约占全国总数的21.3%，其次是北京市，24家，约占全国总数的12.5%。上述数据表明，当前农用无人机生产销售类单位所占比例已经超过了一半，但科研类、作业服务类单位仍较低，可见，共性核心关键技术的研究和推广应用的力度仍需加强。

a. 单位分布

a. Organization distribution

b. 单位类型

植保无人机机型数约233个，其中单旋翼机型64个，约占27.5%，多旋翼机型168个，约占72.1%，固定翼机型1个，约占0.4%（图3a）；油动力约占19.7%，电池动力约占80.3%（图3b），氢燃料电池[12-14]、石墨稀电池[15-16]等新型高效能源的测试机型已有报道，但尚未见用于实际生产的机型。上述数据表明，当前中国植保无人机以电池为动力的多旋翼机型为主。同时由于多旋翼无人机相对于单旋翼无人机和固定翼无人机具有机械结构简单、操作简易以及对起飞地点要求不高等特点[17]，预计未来几年内，中国植保无人机仍将以多旋翼电动无人机为主。

在上述机型中，有效载荷量为10、5、15、20、30 kg的机型是主流，其中有效载荷量为10 kg的机型最多，约占29.6%，其次是5 kg机型，约占12.0%，15 kg机型约占9.9%，20 kg机型约占9.4%（图4）。上述数据表明，当前中国植保无人机机型的有效载荷量以10 kg为主。从作业效率角度来看，有效载荷量越大，单个架次的作业面积也就越大，作业效率也越高，但同时单位时间内消耗的动力能量越多[18]，综合成本也更高。从目前动力部件的技术水平来看，有效载荷量为10 kg的机型应该处于综合成本—效益曲线的最佳结合点，因此成为当前的主流机型。

图3 植保无人机升力部件和动力部件类型及占比

据农业部统计数据，截至2016年6月底，中国植保无人机保有量是4 890架，2016年上半年植保无人机作业面积达47.6万hm2/次（图5）。2015年底，全国植保无人机保有量达2 324架（31个省统计），比2014年度增长234.3%；总作业面积达76.9万hm2/次，比2014年度增长170.6%。该数据表明，农业无人机用于航空植保作业正逐渐兴起，发展势头良好。

图4 植保无人机机型的有效载荷量分布情况

a. 保有量

b. Numbers

b. 作业面积

截至2016年12月31日，持有中国航空器拥有者及驾驶员协会（AOPA-China）民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证人数10 255人，比2014年增长近41倍（图6）。该数据一方面反映出近几年来，随着中国针对无人机管理的法律法规逐步出台以及行业体系的逐步完善，无人机驾驶员人才的培训日渐受到重视；另一方面也反映出当前无人机驾驶员人才的数量的严重不足，相较于目前中国农业航空的巨大需求（据预测，未来3个五年计划，假若中国农业航空年处理耕地面积达到总耕地面积的50%，需要新增飞机投入465亿元以上，新增飞机数量约10万架[5]，需要配套合格的驾驶员约15万人），当前无人机驾驶员人才，尤其是有经验的无人机驾驶员人才仍然处于极度困乏的局面。

图6 中国民用无人机驾驶员人才数量

2 中国农业航空行业发展中亟待解决的主要问题

总体来看，中国农业航空的应用水平和国外该领域的发达国家相比差距较大[19]，目前有人驾驶航空器作业水平尚处于“跟跑”阶段；农用无人驾驶航空器在作物长势低空遥感监测、航空植保作业、航空播撒、辅助授粉等方面的应用正逐渐兴起，未来有望从“并跑”阶段进入“领跑”阶段。然而，中国农业航空正处于快速发展的前期，要更好地支持中国未来现代农业对农业航空的巨大需求，行业发展中还有许多重要问题亟待解决。

2.1 行业标准规范的建设滞后，尚未形成完善的标准化体系

2013年以前，中国农业航空以有人驾驶的固定翼飞机为主，因此，农业航空相关标准主要围绕有人驾驶航空器农林航化作业开展。截至2016年12月，有人驾驶航空器农林航化作业相关标准约为25项（表2），其中民航行业标准21项，农业行业标准2项，国家标准2项。

从事非农领域的无人机本体和管理标准化工作的组织和机构主要有全国航空器标准化技术委员会（TC435）（秘书处为中航工业综合技术研究所）、中航工业综合技术研究所、中国（深圳）无人机产业联盟、无人机系统标准化协会。其中，TC435于2016年开始将民用航空器相关标准（2项）列入制定计划。中国（深圳）无人机产业联盟、无人机系统标准化协会累计发布团体（联盟）标准不足10项。

国内目前尚无专门从事无人驾驶航空器（农用无人机）涉农航化作业相关的标准化组织和机构，国家级和省级TC/SC均为空白。2013年以来，随着无人机的快速发展，国内已有少量组织如“农业航空产业技术创新战略联盟”等开始关注农用无人机相关的标准制订及行业规范。截至2016年12月，无人驾驶航空器（农用无人机）涉农航化作业相关的标准约为18项（表3），其中地方标准4项（审定中2项），团体标准11项。

表2 有人驾驶航空器农林航化作业相关标准

表3 无人驾驶航空器涉农航化作业相关标准

综上，近两年来农用无人机，特别是植保无人机发展迅猛[20]，但截至目前国内尚无农用无人机方面的专门标准化组织和机构，虽然已有少量地方及团体标准出现，但距离完善的农用无人机标准体系建立还有大量工作要做，特别是有关农用无人机生产技术标准、质量检测标准以及作业技术标准均处于空白状态。缺乏完善、规范的技术标准及作业规程，没有行业准入机制的约束，安全隐患日益凸显，亟需加快完善农业航空标准体系，特别是农用无人机标准化体系的建设[21]。

2.2 农业航空相关政策及法规体系不健全

2014年中央一号文件明确提出了关于“加强农用航空建设”的要求，2015年、2016年中央一号文件也围绕智慧农业的创新驱动，提出了大力发展农业航空应用的需求，同时，国务院印发的《全国农业现代化规划（2016－2020年）》明确提出要“发展农业航空”，农业部编制的《全国农业机械化发展第十三个五年规划》中也明确提出到2020年农业航空作业面积要明显增加。尽管国家层面充分表现出了对发展农业航空的高度重视，部分政策及法规正陆续出台，但要为行业的健康发展保驾护航，相关政策及法规体系仍不够健全[22]。特别是无人驾驶航空器的管理，目前世界各国的相关政策和法规正在逐步完善中，中国无人驾驶航空器相关政策法规如表4所示，而专门针对农用无人机的政策和法规仍在讨论和研究中。同时，由于农业航空涉及多个部门单位，管理部门不明确问题依然存在[23]。

表4 无人驾驶航空器相关政策法规

此外，政府对农业航空行业的扶持力度还需进一步加大。例如，目前，国家在购机补贴、作业补贴以及税收、金融等优惠政策方面还比较欠缺，虽然已有部分省份开始进行试点，但仍没有形成健全的保障体系，多数企业面临低空作业申报手续困难、经营成本高、融资力度小等困难，国家应在政策层面扫除阻碍行业发展的壁垒，加大对农业航空企业的扶持力度。

2.3 研发经费投入不足，共性核心关键技术研究滞后

尽管近年来中国农业航空行业受到了社会各界的广泛重视，但整个行业仍存在研发经费投入不足，导致共性核心关键技术研究依然滞后于行业发展期望的问题[24]。农业航空相关企业的研发经费投入情况尚未统计，但从最新的十三五国家重点研发计划专项的布局来看，涉及农业航空类技术研发的专项主要有“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”试点专项和“智能农机装备”重点专项，前者设置了“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”项目，后者设置了“农用航空作业关键技术研究与装备研发”项目，两个项目包括了一部分农业航空行业发展中亟需解决的共性关键技术，投入的总经费合计约为1.12亿元。总体上来看，国家对农业航空行业发展中共性核心关键技术的重视程度与该行业在现代农业中起到的作用相比极不相称[25]。目前亟须解决的核心关键技术主要包括：

1）航空喷施专用剂型

航空喷施具有高效率、不受地形限制、气流作用有利于雾滴沉降和叶片正反面着药等显著特点[26-27]，但当前航空喷施作业中选用的剂型大多参考地面机械，特别是植保无人机，由于载荷量有限，在需要保证一定作业效率的前提下，不得不减少单位面积的施用量，相应地需要提高药液浓度降低药液粒径来达到同等的作业效果，然而，高浓度小粒径雾滴带来的蒸发损失、漂移损失以及可能出现的药害风险不容忽视[28-29]，而适用于地面机械的低容量大粒径剂型很难克服上述问题[30]，因此亟需开发适用于航空喷施作业的抗蒸发、防漂移、附着力强的专用剂型。

近年来国内已有部分研究单位开展了航空喷施专用助剂的研发，如表5所示。但由于中国农业生产中作物品类繁杂，病虫草害种类多样，导致相对应的处方药剂在有效成分含量、表面张力、黏度等方面都有较大差异，因此，航空喷施专用剂型还需要针对不同作业机型的雾化效果、药效以及对作物生理的影响，制定相应的室内、室外评价标准，开展大量的试验研究[29]。

2）精准农业航空技术

农情信息的快速、无损、大面积获取是开展航空精准变量喷施作业的前提和基础[31]。通过遥感技术和空间统计学相结合，将遥感数据转换成处方图，从而实现航空变量喷施作业[32]。当前，中国在遥感获取作物信息方面的研究较多，但仍存在理论深度不够和实际应用比较困难的问题[33]。未来需要加强多传感器数据融合技术、航空变量喷施作业系统等方面的研究，进一步提高喷施作业的准确性和针对性，使药液的利用更加合理和有效，从而降低用量、减少成本投入和保护环境[34]。

表5 中国现有航空喷施专用助剂开发情况

3）智能化喷施作业模型

航空喷施作业中，影响作业质量的主要因素包括[35]：①作业条件，包括地形、作物对象、作业时间、气象条件（风向、风速等）；②飞行器参数，包括作业机型、喷雾参数（喷嘴型号、喷雾压力、喷射角度、雾滴粒径等）；③作业参数，包括飞行器路径规划、作业高度和速度等；④药液剂型及配方。如何建立智能化的喷施作业模型，实现上述因素的最佳配合，以达到最佳喷施作业效果（药液利用率最高，药害、环境污染等负面影响最小），是该领域当前的研究热点之一。

目前，国外针对有人驾驶飞行器，已有一些较完善的喷施作业模型，例如喷嘴模型[36-37]、漂移模型（AGDISP）[38-39]等，供飞行员喷施作业时进行决策参考。针对植保无人机，国内研究人员近年来已开展了大量作业参数优化试验[40-41]，但迄今为止尚未形成一套科学完善的智能化喷施作业模型，用于对不同作物、不同喷施剂型进行航空喷施时的作业时机、作业环境（温度、湿度、风速）、飞行高度、飞行速度、航线规划与导航控制等参数进行优化决策参考，以达到最佳的喷施作业效果。

4）高智能化、高可靠性的航空作业关键部件

在有人驾驶航空器农林航化作业方面，国外目前在关键部件制造、辅助驾驶及作业控制等方面已较成熟[42]。但目前国内在实际开展农林业航化作业的通航企业中，用于农林航化作业（通用航空丙类作业）的有人驾驶固定翼飞机和直升飞机，中国自主研制的机型所占比例低于国外机型，高智能化、高可靠性的辅助驾驶及作业控制系统还不够成熟，需要加强自主创新能力。

在无人驾驶航空器涉农航化作业方面，近年来农用无人机发展迅速，在飞控系统、发动机、电动机、动力电池等方面取得了较大的进展，制造和使用成本持续下降，部分机型已配备高精度卫星导航定位系统，能自动规划航线，进行超视距、超低空飞行作业，但仍然存在许多实际作业问题需要大力创新和突破：①由于中国农田环境复杂多变，在定高定速仿地飞行、障碍物识别和规避（尤其是田间的细小缆线）等智能化技术以及低故障率、高可靠性等方面，仍需大力创新；②尽管目前压力喷嘴、离心喷头[36]、静电喷雾[43]等技术正逐步完善，但在植保无人机作业时，药液喷出后在旋翼风场的影响下，药液在作物冠层沉积分布仍存在规律性差、雾滴粒径变异过大等问题，植保作业质量不够高[44]。此外，由于植保无人机喷雾雾滴粒径小，还需要进一步研发高精度、高可靠性的航空作业关键部件，提高飞行和喷施作业控制精度，减少漏喷、重喷以及雾滴飘移带来的无效作业、药害或次生灾害等负面影响[45-46]。

2.4 发展模式未成型，社会化组织的服务能力不强

据报道，国际上通用航空产业投入产出比为1:10，就业带动比为1:12，具有极强的拉动效应[5]。农业航空作为通用航空的一个重要应用领域，相比其他领域而言，其产业链更长，牵涉到农情信息快速获取（作物长势及病虫草害等胁迫的快速检测）、配套农资、部件级研发生产、整机集成开发制造、航空作业服务、机务维修和售后保障以及人才培训、技术推广、市场管理、产品检测鉴定、融资租赁、农业航空保险等诸多环节。

总的来说，中国农业航空行业无论是产业链，还是创新链、资金链、人才链和政策链，目前还没有成型的发展模式。对于进入该行业的投资者来说，更看重的还是利益，对于整个行业应该如何发展、产业链上各单位如何融合互补的了解程度仍待提高。

例如，植保无人机作业的流程通常包括需求洽谈、作物病虫草害检验、作物病虫草害灾情诊断、作业处方决策、药剂配方调制、飞行航线规划和作业超控、药效查定及回访等，各环节的专业性要求都非常高。植物保护从某种意义上讲就是植物医疗，为植物的健康成长提供保障。如果把植物保护的流程与人类医疗的流程进行类比，上述各个环节理应分别由持有相应从业资格的专门技术人员进行实施，包括导医（需求洽谈）、检验师（作物病虫草害检验）、医生（作物病虫草害灾情诊断、作业处方决策、药效查定及回访）、药剂师（药剂配方调制）、护师（飞行航线规划和作业超控）。然而，当前中国植保无人机行业内部尚未形成细致而完善的分工，大部分航空作业服务单位的无人机驾驶员（相当于护师）通常身兼数职，几乎包揽了导医、检验师、医生、药剂师等岗位的所有职能，这种分工方式不合理，对整个行业的长远发展也是有害的。

截止至2016年年底，中国持有民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证人数10 255人，但相较于目前中国农业航空市场的巨大需求，仍然难以满足实际生产的需要。据预测，到2030年，若要使中国农业航空年处理耕地面积可达到总耕地面积的30%，按照其中40%采用植保无人机作业计算，未来将需要新增添植保无人机约75 000架，按照每架植保无人机需要驾驶员1.5人计算，需要新增驾驶员约11.25万人，因此，人才培训任务艰巨。

目前中国农业航空市场上已陆续出现少量专业服务组织，包括作业服务、售后保障、融资租赁、人才培训、农业保险等专业公司，但是仍处于初级阶段。植保无人机生产企业包打天下，从生产、销售、推广、作业处方、纠纷处理，到培训、售后服务等，全部包揽。植保无人机的机务维修目前仅仅在满足生产企业自身的定检维修任务，并没有真正进入市场状态，资源相对分散，维修能力相对偏弱。由于植保无人机相关国家标准尚未发布，目前产品检测鉴定相关的专业服务组织尚未出现。在中国农业航空市场的巨大需求下，只有形成一定规模的专业服务组织，才能够推动行业的发展进步。

当然，全行业发展模式的成型和社会化服务组织的完善还需时间。只有产业链各个环节的协同创新，形成好的发展模式和完善的配套社会化服务组织，才能促进农业航空产业化水平的提升。

2.5 企业规模小，产业结构不合理，市场无序竞争

目前中国农业航空行业相关的单位总数近300家，但注册资本超亿元的企业数量非常少，大部分企业处于成长的初期阶段，规模比较小，且产业集群度不高，产品同质化较严重，产业链上下游间的协同创新能力不足，没有形成互补发展的产业结构。

特别是多旋翼电动植保无人机，由于航模器件的普及，整机集成开发成本快速下降，行业的入门门槛较低[47]，同质化竞争不断加剧，企业利润下降。

在航空作业服务上，龙头企业和品牌影响力在市场上的作用不够突出，无序竞争、恶性竞争等现象时有发生。少数企业通过偷工减料、降低作业质量来降低成本，严重扰乱了市场的竞争秩序，损害了企业与用户之间的交易信用环境。

因此，农业航空行业的产业结构调整有待进一步加快调整，特别是植保无人机，产品结构要由同质化转变成差异化、个性化，市场结构要从满足用户需求到为消费者创造需求。只有形成优势互补的产业结构，推动行业内的资源聚集，形成大规模的聚集效应，才能促进整个农业航空行业的健康有序发展。

3 中国农业航空发展对策及建议

中国农业航空行业近年来快速发展，带来发展机遇的同时，也面临上述多种问题，解决这些实际问题应多角度、多方面、多层次思考，同时从管理、模式、标准、创新、应用和政策六个方面入手，从而谋求中国农业航空行业的大发展。

3.1 管理：进一步明确中国农业航空的管理办法

目前中国通用航空主要由民航部门进行管理，有人驾驶航空器农林航化作业纳入通用航空丙类作业进行管理，但无人驾驶航空器涉农航化作业目前尚未明确特定的部门进行统一管理。为了能够加快中国农业航空行业的发展，亟需明确农业航空的政府主管部门，由该主管部门统筹管理全国农业航空产业发展，制定产业发展规划，建立市场准入制度和管理规范，实现政府对农业航空产业技术产品质量和作业安全的有效监管，确保农业航空产业健康有序发展。

3.2 模式：进一步探讨中国农业航空的发展模式

中国农业航空应结合中国国情走出一条具有中国特色的发展道路。

有人驾驶与无人驾驶两种农业航空作业方式各有优缺点。在航化作业机型的选择上，应结合中国农业的特点，因地制宜，走“多机型、多作业方式并举”的道路，根据各地区的实际情况选择适宜机型：例如东北、新疆等视野开阔的大面积、大农垦地区，宜采用有人驾驶固定翼飞机作业；而在南方丘陵、地形复杂的小地块区域宜采用小型农用无人机作业，以此提高航化作业的适应性。

在行业的总体发展模式上，应通过产业链部署创新链，围绕创新链完善资金链，同时构建人才链和政策链提供强有力支撑，在实现产业链、创新链、资金链、人才链和政策链5链融合的基础上，推动农业航空产业整体升级。农业航空行业“5链融合”体系发展模式工作思路如图7所示。

围绕行业发展需求，整合产业链上下游优势资源，统一协调、互惠互利、优势互补，梳理契约式协作、技术转移和回馈的良性发展模式，建设有效的资源共享平台，形成适用于农业航空产业发展的“产、学、研、推、用”创新机制，促进行业创新资源有效分工与合理衔接。完善与农业航空作业所配套的租赁、中介、培训、维修、保险及推广、融资等社会化服务体系。

3.3 标准：进一步加强中国农业航空技术标准和规范的制定

通过标准对重复性事物和概念进行统一规定，以规范各种各样的市场客体[48]。在某种意义上，标准本身就是一种技术法规，缺乏技术法规的约束，一个行业的健康快速发展很难得到保证。目前，中国农业航空行业的标准规范建设明显滞后，尚未形成完善的标准化体系，特别是农用无人机相关标准，是当前行业发展亟待解决的主要问题中的重中之重。

农业航空产业技术创新战略联盟已于2016年8月5日成立了联盟标准化委员会，图8是联盟标委会按照GB/T 13016－2009《标准体系表编制原则和要求》编制的中国农用无人机标准体系框架。该框架第2层根据农用无人机产业链技术体征进行大类划分，分为基础标准、机身部件标准、子系统标准、产品标准、农业作业标准及管理标准；第3层是各门类、类别详细规范，是对上一层结构的具体化。

通过该标准体系框架的完善，迅速建立农用无人机产品检测体系和认证制度，参照欧美国家的作法，迅速建立起相关的检测体系和认证制度，形成行业的准入门槛，保障行业的健康发展。

图7 农业航空行业“5链融合”体系发展模式工作思路

图8 中国农用无人机标准体系框架

3.4 创新：进一步加强中国农业航空关键技术的协同创新研究

发展快是好事情，但是一定要加强协同创新。中国农业航空行业近年来的发展突飞猛进，在动力系统、飞控系统、农药助剂、喷施部件以及农机农业融合方面都取得了长足进步，但核心关键技术依然滞后于行业发展期望。未来3个五年计划中，行业内的高校、科研院所、企业等单位应联合组成协同创新团队，共同研发解决农业航空本体技术、农业航空遥感技术和农业航空喷雾技术等农业航空产业的前瞻性和战略性技术。

通过研究关键技术，产学研联合实现装备创新与产业创新；通过构建农业航空技术体系与规范，促进农业航空作业的大面积示范与推广。中国农业航空产业创新技术体系图9所示。

图9 中国农业航空产业创新技术体系

3.5 应用：进一步加强农业航空技术的推广应用

尽管农用无人机推向市场后，各个无人机企业单位积极在全国开展推广演示，但与国外农业航空发达国家相比（美国农业航空作业覆盖面积约占耕地总面积的40%以上），目前中国农业航空的应用范围上还远远不够[49]。

在进一步加强中国农业航空技术的推广应用中，建议重点做好如下几方面的工作：

1）安全第一，包括飞行安全、环境安全，既要保障作业中飞机本身的飞行安全，又要保证作业过程中不能对环境造成污染，形成次生灾害。

2）保证质量，包括装备的制造质量和航化作业的质量。

3）提高农业航空作业的效益，包括经济效益、社会效益、生态效益。

4）拓展航空作业覆盖的领域，除了航空植保，还可覆盖农情信息采集，以及施肥、播种、辅助授粉等其他作业类型。

5）培育好农业航空技术的应用载体，单家独户购买飞机不现实，也不利于提高机具的利用率，应结合新型经营主体，通过专业大户、家庭农场、合作社、农业企业等主体来承载农业航空技术的应用和发展[35]。

3.6 政策：进一步制定促进中国农业航空发展的政策

政策、法规的制定应能促进行业更好地发展，避免出现影响甚至限制行业发展的情形出现。目前国家层面充分表现出了对发展农业航空的高度重视，部分政策及法规正陆续出台。建议在进一步制定促进中国农业航空发展的政策时，充分考虑以下几方面：

1）简化农业航空作业飞行审批程序。农业航空作业的高度和作业区域，具有非常明显的特征，作业高度通常不超过15 m，作业范围通常在人烟稀少的田间，因此，建议将当前的飞行计划报批制度修改为作业备案制度，简化农业航空作业飞行，特别是微小型农用无人机的审批程序，以确保农时，为农业航空行业的发展创造适宜的政策环境。

2）参照中国现有的农业机械行业的发展战略，研究制定支持中国农用飞机及其作业装备制造产业发展的政策，包括生产制造企业的扶持政策（包括税收减免、技术改造给予贴息或半贴息贷款等）、购机财政补贴政策、作业补贴政策等。

3）对专业化和社会化的农业航空服务组织，在培训服务、融资贷款、经营税收等方面提供优惠政策。

4 结 论

农业航空具有作业效率高、作业质量好、作业适应性广、作业成本低、应付突发灾害能力强等特点，但目前中国农业航空业产业链还很不完善，很多领域尚处于空白或刚起步阶段，包括农用飞机制造，租赁、中介、培训等配套运营支持，维修服务以及推广、融资、保险等应用需求。随着行业内协同创新、联合攻关能力的加强，农业航空核心关键技术研究不断深入，产业发展模式不断完善，同时，如果国家配套扶持政策和长期发展规划得当，将会刺激中国农业航空产业的大发展。

通过健全和完善农业航空产业相关技术与产品的研究、开发、生产、制造、服务、农业航空市场管理、产品检测鉴定、技术推广、以及融资租赁和保险等整个产业链的各个环节，推动农业航空产业整体升级，未来3个五年计划中，中国农业航空产业整体水平有望达到与发达国家“并跑”状态，其中农用无人航空器作业预期可达到“领跑”状态。同时，通过联盟、协会的组织，将科研单位的农业航空技术与企业的规模化生产以及农业大户的大面积推广应用紧密联系起来，实现农业航空领域技术成果迅速转化为现实生产力，可为整个农业行业带来巨大的经济效益。

致谢：本文在撰写和调研过程中，得到了广东省标准化研究院、“农业航空产业技术创新战略联盟”各成员单位以及其他农用无人机企业相关技术人员的大力支持和帮助，在此表示深深的谢意！

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Development status and countermeasures of agricultural aviation in China

Zhou Zhiyan1,2,3,4, Ming Rui1,2,3, Zang Yu1,2,3, He Xingang1,2,3, Luo Xiwen1,2,3※, Lan Yubin1,2,3

(1.,/,510642,; 2.,510642,; 3.,510642,; 4.,410128,)

Agricultural aviation is one of the most important parts of modern agriculture. In order to understand the development status and trend of Chinese agricultural aviation industry comprehensively and in depth, and reflect the difficulties and problems that the whole industry need to face recently, the secretary department of China Agricultural Aviation Industry Alliance (CAAIA) organized to publish the, which will enhance public understanding and awareness of agricultural aviation, and promote the rapid and healthy development of agricultural aviation industry. The paper summarized the development and application of Chinese agricultural aviation industry in recently years, mainly involving manned aircraft and unmanned aerial vehicles (UAV). The overall situation of Chinese agricultural aviation was presented; some statuses, for example, the flight time used in agricultural aviation has been grown steadily, and the development of unmanned aircraft has shown a pleasant increasing tendency, were analyzed. The main problems to be solved in Chinese agricultural aviation in industry standards, laws and regulations system, the core technology, the main supporting business and social services, and other aspects, were pointed out. As the chain of Chinese agricultural aviation industry is still imperfect, many areas are still in blank or start-up stage, including application requirements like agricultural aircraft manufacturing, leasing, intermediary, training and other auxiliary operational support, maintenance services and promotion, financing, insurance and other application requirements. At the same time, the main problems that need to be solved instantly show that there are the lagging construction industry standards and a perfect system has not yet been formed for agricultural aviation standardization; policies and regulations related to agricultural aviation are not well organized; due to the research funding shortage, the core and key technology researches on agricultural aviation lag behind its application; the immature development pattern has caused a weak service ability of social organization; and the small enterprise scale brings about the unreasonable industrial structure, and disorderly competition happens on the market sometimes. Then, aiming at the above problems, from management, pattern, standard, innovation, application and policy, this paper puts forward countermeasures and suggestions to promote the healthy development of Chinese agricultural aviation industry, mainly including 6 aspects: To further clarify the management measures, to further explore the development pattern, to further strengthen the formulation of standards and collaborative innovation of key technologies for agricultural aviation, to further promote the aerial application in agriculture, and to further issue the policies that are good for the industry development. These can guide the development of agricultural aviation industry and provide a reference for the government. In the next 3 five-year plans, the development goals of Chinese agricultural aviation industry should be as follows: The overall level should be at the same pace with the developed countries, and furthermore, it is expected to reach the “leading” status for the agricultural unmanned aircraft operations.

agriculture; aviation; unmanned aviation vehicle; remote sensing; plant protection; countermeasures and suggestions

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.001

S25

A

1002-6819(2017)-20-0001-13

2017-10-10

广东省科技计划项目（2014B090904073，2015B020206003，2017B090907031）；广东省现代农业产业技术体系创新团队项目（2017LM2153）；国家重点研发计划（2016YFD0200700）

周志艳，博士，教授，主要从事农业航空应用技术研究。Email：zyzhou@scau.edu.cn。中国农业工程学会会员：周志艳E042100021M

※通信作者：罗锡文，中国工程院院士，教授，主要从事农业工程技术研究。Email：xwluo@scau.edu.cn。中国农业工程学会会员：罗锡文E041200118S

周志艳，明 锐，臧 禹，何新刚，罗锡文，兰玉彬. 中国农业航空发展现状及对策建议[J]. 农业工程学报，2017，33(20)：1－13. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.001 http://www.tcsae.org

Zhou Zhiyan, Ming Rui, Zang Yu, He Xingang, Luo Xiwen, Lan Yubin. Development status and countermeasures of agricultural aviation in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(20): 1－13. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.001 http://www.tcsae.org