无人机技术在农业领域的应用及展望

张明宇 雷震 范晶晶 邱香 胡馨悦 张庆玉

摘要：无人机技术具有非常高的机动性，其搭载的传感器也可对农业进行实时监测，而且还能拍摄高清图像，对于农业的精细化管理具有非常重要的意义。本文对无人机技术在农业领域的应用进行研究，展望了无人机技术在农业领域未来的发展方向。

关键词：无人机;农业领域;应用;展望

无人机是通过无线电遥控技术和自备的程序控制装置控制的无人飞行器，它可利用先进的技术实现精确定位，也可通过机械臂完成各种不同的农业任务，如喷洒农药、施肥、农业生产状况的监测、灾情探查、农业保险勘察、病虫防治等。无人机在农业环境中具有很强的适应性，操作灵活、方便快捷，这样也促进无人机在农业中得到很好的应用。我国自从2008年开始使用无人机进行农业活动，显著提高农业管理效率，但是我国的农用无人机还处于初级阶段，未来还应加大使用力度。

1 无人机技术在农业领域中的应用特点

1.1 无人机技术应用范围比较广

工作人员可以通过无人机遥感技术对农田进行准确的定位，利用无人机的高清数码相机、摄像头、热像仪以及各种传感器等专业的成像设备获得超低空高分辨率遥感图片，对数据进行分析和处理。技术人员可以通过这些数据对农作物的生产情况进行有效的评估、产量预测、自然灾害评估、农作物病虫防治和预警、农作物生长环境监测、土地资源的测量等。无人机对于农作物监测可以精确到每个作物的株高、叶面积等。现在国家已经可以通过无人机搭载高分辨率彩色多光谱成像仪对农田作物进行拍摄，因为农作物受到病虫害侵袭的时候，它的光谱特征就会发生变化，把拍到的图片传送到计算机或云服务器进行实时分析，这样就可以实施监督杂草、及时灌溉和施肥等，还可以对农田周围的土壤和水质进行重金属检测。

1.2 喷洒农药效果较好

无人机可以在低空对农田的农作物进行均匀合理的喷洒农药，不会受到地形、地域的影响，而且具有很好的稳定性。无人机操作不会受到温度的影响，不管是炎热的夏天，还是寒冷的冬天，无人机都可以根据提前设计好的航线进行飞行。无人机喷洒农药时，会向下形成一个剧烈旋转的气流，这个气流会使农作物不停晃动，下面的农作物就会出现紊流区域，这样会把农药直接喷洒到农作物茎叶的反面，也会有一部分直接喷洒到根部，这是人工喷药达不到的效果。无人机喷洒和传统的人工喷洒相比，至少可节省一半的农药使用量，一大半用水，减少支出，而且也能缓解农药残留对于土壤和水资源污染的问题。另外，无人机喷洒农药飞行速度正常情况下是每秒3米，喷洒装置是3米，作业宽度是6米，而且还可以和农作物保持上方1.5米的高度，这样无人机喷洒农药的效率就比传统的人工喷洒至少高100倍。无人机技术作业喷洒农药也减少农药和工作人员的接触，间接保证喷药人员的健康。

2 存在问题

2.1  无人机成本比较高

正常情况下，在农业领域中的无人机一般分为固定翼和螺旋翼两种。在农业活动中，无人机属于特殊无人机，应满足耐高温、耐高湿、耐腐蚀的条件，而且至少有10公斤的荷载能力，还需要高强度持续飞行。这样无人机的价格就会比航拍的无人机要贵一些，电池、机翼等的零部件的磨损比较严重，收回成本的周期也较长。本来无人机的价格就比较高，再加上后期的维护成本就会让用户犯难。另外，虽然无人机十分方便，但是再先进的无人机也需要人操作。无人机技术发展迅速，需要大量的飞防员（无人机驾驶证）。飞防员需要专业的培训，但是我国农村基本上都是中老年，对于高科技接受能力不高，这些因素都增加了无人机的应用成本。

2.2 续航能力有待提高

正常情况下农用无人机因为自身重量和自身搭载农药的影响，续航时间一般都在40分钟，通讯距离根据不同的结构，通讯范围基本在7公里左右。在无人机低负载的情况下，如果只搭载图像采集设备，最大的续航也就1个小时。因为在农业中使用的无人机基本上都需要大范围工作，承载能力也不高，续航时间也比较短，这样间接影响无人机的发展。

3 无人机在农业领域未来的发展方向

3.1 无人机硬件

无人机应适合农业应用的不同型号，减掉多余重量，最大限度提高工作效率、减轻天气对于无人机的影响。使用高强度电池，代替对于燃油的依赖，降低成本和机身尺寸。在飞行导航方面，技术人员可以利用先进的定位系统和通讯设备，提高导航精度，优化无人机的飞行算法。在续航方面，为了适应各种环境，应尽量使用石墨烯、太阳能等新能源。在载荷方面，未来将出现更容易拆卸的装置，实现载荷的变化和更换。

3.2 配套服务

国家应建立完善的农业无人机技术和行业标准，通过技术标准促进技术升级，进而加强植保無人机完全自主巡航作业的能力，提高无人机安全作业，为未来无人机指明方向。政府还应该集中对无人机的田间作业进行培训，加强对于无人机飞防员的资格认证和行业监督，保证无人机产品的质量。随着无人机技术在农业领域的使用，未来还有很大的增长空间，政府应该组织专人研究无人机专用的高效、低毒的农药。通过无人机飞防作业，降低农药使用量，这样才能降低农药残留，保护生态，促进无人机在农业中的可持续发展。

总而言之，生态、高效、便捷的现代农业必定是我国农业未来的发展方向，所以，我们应该加大无人机智能化技术，促进无人机技术在农业领域中的应用。无人机未来机型也将不断变化，为了农业生产，朝向载重量大、飞行时间长、机械化程度高的方向发展，农用无人机的应用也将更加智能化和精准化。