论无人机技术在农业领域的应用

郝雅洁 史维杰 赵明霞 吕致 胡欣宇 李富忠

摘 要：无人机技术经过近些年的不断创新改革，从军事领域逐渐被应用到民用领域，日渐普及大众化。将新型的无人机引入到农业生产中，可以促进农业现代化的进步。通过无人机可以从高空获取农田作物的数据信息，监测并对其进行分析，还可以对农田进行喷洒农药工作，预防病虫害对作物的产量造成影响，降低收益。将高科技无人机与农业结合，能够节约人力物力的成本，提高生产效率。文章从无人机的概念、发展史、优势、存在问题和对策以及应用现状进行了讨论，进一步描述了无人机在农业方面的作用。

关键词：无人机技术;农业;农情监测;农事操作;数据信息;定位遥感

中图分类号：TP242;S252文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）09-00-04

0 引 言

我国农业种植已有很长的历史，早期的农耕需要农民亲自下到田里，春种秋收，面朝黄土背朝天，这样的耕作方式艰苦繁重，耗费时间、人力与物力，并且人工劳作的效率也不高，影响了我国农业的进步发展。随着时代的进步，科技也在不断创新发展，高科技技术广泛应用于各个领域，为了促进我国农业的进一步发展，转变生产模式，提高生产效率，政府出台了许多将高科技与农业结合的相关政策[1]。例如，政府提出了“科教兴农”战略，以及在党的十九大中提到：“在满足人民美好生活需要的同时，还需要保障生态环境的美好，以获得健康生態产品。”所以为了获得优质的农业产品，需要从农业种植源头来进行改善，将高科技带来的绿色环保高效应用于农业，实现资源节约型、环境友好型的可持续化发展[2]。因此将近年来发展迅速的无人机技术用于农耕，代替人力操作，转变农耕方式[3]，大力推行“互联网+农业”[4]。

无人机，顾名思义就是不需要人来驾驶的一种飞行器，因为不考虑驾驶员，所以其体积比飞机要小很多，建造成本较低，轻巧便捷，适合飞行于各种地形的田间帮助劳作，也不用担心发生驾驶员的伤亡问题[5]。无人机内部带有导航系统可以自动驾驶，也可以通过无线遥控来控制无人机;还搭载着各种传感器，可以执行其他任务[6]，如定位遥感、跟踪，从而精确获取所需数据，效率较高，将多种高科技集聚一起[7]。无人机在农业领域的应用，涉及到喷洒农药、监测作物虫害、勘测地形等工作。无人机根据不同工作任务的种类，大致有固定翼式、多旋翼式以及直升机式三大类，其各有利弊，根据不同实际情况选择合适的机型[8]。无人机在农业领域发挥着越来越重要的作用，极大地促进了农业现代化的发展。农用无人机单位类型如图1所示。

1 无人机发展史

无人机的发展是经过了几个不同阶段的应用领域，每个阶段都会有相应代表性的不同功能类型的无人机产物，如战斗无人机、遥感无人机、植保无人机等。近些年无人机才渐渐被人们熟知，走进人们的生活视线中。无人机的产生最早是用于军事战争，是根据战争使用的战斗机改造来的[6]，但是其价格较昂贵，成本较高。而后因为其便捷性、先进性、成本相对降低，又被推广应用于民用领域[9]，如对不适合人员踏入的崎岖偏僻山岭的地质地貌监测，利用带遥感的无人机对某地区的信息情况进行获取采集等。近些年，随着无人机技术的迅速发展，应用不断扩大，现已初步应用于农业领域，并取得了显著的成就，有着光明的应用前景[5]。

国外将无人机推向农业应用尝试还是较早的，首架用于农业方面的无人机是由日本一家公司于20世纪90年代发明的，用于对田间进行喷洒农药，预防虫害发生。这么多年来，逐步发展到对农田进行虫害以及自然灾害的防御[3]。因为在我国无人机技术还是远落后于国外发达国家水平，起步时间晚，应用时间短，起初对较大型农田、森林进行农药喷洒，使用的是有人机进行操控。然而使用有人机进行农药的喷洒，弊端是其喷洒范围是有限的，但无人机就能很好地解决这个问题，它不受地形大小的限制。无人机体积小，操作起来灵活、方便，可以随时起降，更适合于不方便进行地面操作的状况，在现代农业中深受重视[10]。但是由于我国农业历史悠久，农民思想传统保守，还停留于依赖人工种植的旧方式[11]，没有推广使用先进的高科技技术，用于农业的无人机类型还比较单一[2]。

基于遥感的无人机在某些方面要优于遥感卫星，如成本相对较低、操作方便、获取数据的时间短等。利用遥感可对农作物的信息进行获取，如作物的生长期、表型信息、覆盖率等，为农情监测提供依据[12];还可以将红外、图像分析等技术结合到无人机上进行更精确地监测与跟踪，获取更全面的地表、作物的信息，以便后续的数据分析处理[2]。我国还应大力研发更低成本、效率高的用于喷洒农药型的无人机，并在农业领域广泛推广，让农民早日摆脱农药的残害，保障人们的人身安全，尽早地解放农民的劳动力、生产力[13]。

2 无人机优缺点及对策

无人机之所以能在很多领域被大力推广，是因为其有很大的优势。然而因为无人机技术还处于起步时期，必然会存在一些问题。深入了解了这些优缺点，才能更好更快地推动其发展[14]。

2.1 优势

无人机体型相对较小，方便携带移动，运营成本相对较低，对作业环境条件要求不高，尤其适用于代替人去偏僻的山区以及交通不便的地区进行工作，风险低，在飞行过程中如果发生快没电的情况，它就会自动停止工作进行返航，保障了设备的运行安全[2]。无人机的飞行高度可以根据实际情况进行调控，一般是垂直升降，灵活性好，在农业中大多用于低空飞行，不受大气干扰[15]，从航空角度快速地拍摄获取并存储视野广阔的农田的大量信息图像，图像的清晰度、分辨率较高，提供获取的数据信息准确，便于之后监测、跟踪等分析工作的实时进行，作业效率高。以无人机代替传统人工去获取分析数据，不仅节省人力，效率高，时间短，防止人工造成误差[16]，而且还能避免人工以及其他机械进入田地对农作物的损害。使用无人机进行农业工作，如喷洒农药，可以节省人力物力，不用农民亲自背上沉重的药箱去田里喷药。人工喷洒可能会造成喷洒不均匀、浪费，影响农作物的产量，而且自身还得做好防护措施，避免农药对人体造成伤害。使用无人机去田里喷洒农药，会避免这些问题的发生，提高生产效率，既节约环保又安全，灌溉作业也同样有此优势[17]。在农业领域应用无人机，能够帮助农民提高生产质量与效率，促进农业现代化的进步。

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