引言
作為一個農業大國，我國農業面臨著農業體系龐大、人口不斷增長、農產品供給安全等問題。我國部分的農業種植仍維持在靠天吃飯、人力改良有限的階段，擁有大面積土地的種植戶已逐漸向機械化種植轉變，而以國有農場為代表的種植集體，已經開始向農業現代化、農業信息化發展，對農業高新技術的需求已提上日程。
農情遙感技術是以衛星或無人機為載體、以遙感技術為主體對農業生產進行實時、全面的監測分析的技術。將無人機技術及遙感技術引用到農業中是一個極為成功的領域交叉合作，低空無人機可以彌補傳統監測設備的作業范圍小、實時監測難等問題，又彌補了衛星遙感的工作成本高、受天氣狀況影響較大等問題;而遙感技術的應用則使無人機實現了對目標實時定量、定性、定位的描述分析，以此獲得的農田數據可以幫助農田管理者做到變量投入，減少農藥化肥使用，從而進一步解決我國耕地面積少、水資源短缺、環境壓力大等問題。
為此，本文將從國內外農業領域無人機應用及我們現有的農用無人機監測手段出發，對無人機在農業中的應用進展進行闡述。
1 農業無人機技術在國外的應用現狀
現有農業無人機技術在國外已經成為農田監測的中堅力量，作業中大量無人機監測、作業手段的應用已極大地加快了國外精準農業、信息化農業的發展。
1． 1 農田植被數據監測
2002 年，美國宇航局的 Pathfinder － Plus 太陽能無人機駕駛飛行器應用在 Kauai 咖啡公司的 1 500hm2種植區，其搭載高分辨率彩色多光譜成像儀，拍攝到的圖像實時傳輸到計算機，進行加強和分析，以監督雜草爆發、暴露灌溉及施肥異常等情況。太陽能無人駕駛飛機的特點是時效性好、作業成本低、安全性高，聯合全球衛星定位系統\\(GPS\\) 及全球地理信息系統\\(GIS\\)的使用使效益大大提高，在提高產量、質量的同時可控制成本。
在西班牙，已有開始使用無人飛行器搭載光譜設備，測試在 400 ～ 800nm 光譜區內葉片的胡蘿卜素含量。2013 年，José Manuel Pen～a mail 使用無人機攜帶近紅外多光譜相機對玉米田的雜草覆蓋率進行分析。
實驗表明，使用無人機采集到的遠程光譜圖像是常規機載圖像及衛星圖像無法比擬的。其生成了一個雜草的網絡結構，對雜草覆蓋的估計圖像分析取得了令人滿意的結果。經過計算機分析，得到了當年除草劑的合理使用分析結果，并進行了除草劑的需求和總體成本提前管理操作。
1． 2 農田土壤分析及規劃
近些年，國外對無人機在土壤監測分析中的價值日益重視。采用無人機對土壤監測分析減少了種植過程中的不必要困難，對農業種植的前期規劃起到了至關重要的作用。21 世紀初期，法國學者 AmélieQuiquerez 使用無人飛行器監測農田土壤表面特征對環境侵蝕的影響，描述了一種新的方法來映射 5cm 的空間分辨率下土壤表面結構，聯合無人機圖像分類獲得非常高的空間分辨率與當地土壤采樣，為土壤模式和栽培山坡水土流失分析的描述提供了新的見解。
這種方式已經應用于 Burgundy 葡萄園，現在已有近10 年的土壤侵蝕數據可用。
1． 3 農田噴灑方面的研究
20 世紀 90 年代，日本開始將遙控直升機用于果樹、大田作物和蔬菜的農藥噴施作業中，從而實現了合理施肥，保證了農作物品質。自 1990 年日本千山公司推出了第 1 款用于噴灑農藥的無人機之后，由于其尺寸小、作業靈活、噴灑效果好，極其適應日本的農業種植面積小、地塊分散的特點，因此無人機噴灑作業已在日本廣泛使用并取得良好效果。研究證明，無人機噴灑農藥具有其他噴灑方式不具備的優勢，如液滴霧化程度高、霧滴流場的輸運特性獨特、霧滴穿透性好等。目前，發達國家對無人機噴灑農藥的特點主要在兩方面:一是建立霧滴的分布數學模型;二是無人機利用 GPS 進行精確作業規劃，最終實施精確施藥且防止漏噴、重噴現象的發生。例如，AGDISP 軟件可以細致地模擬航空噴霧的整個過程，還可以模擬蒸發速度、風速以及霧滴尺寸和氣流對沉降效果的影響，加拿大把這個軟件應用于植物保護等方面的研究。
2 農業無人機技術在國內的應用現狀
近些年，我國也開始在農業領域應用無人機作業，在農業保險賠付、小面積農田的農藥噴施、農情監測等方面都取得了一定的進展。目前，依據現有農情需求，我國著力發展低空無人機遙感監測系統，彌補我國農業領域內對農田實時監測的不足。
2． 1 無人機土壤濕度監測
土壤濕度是水文、生態、農業等方面研究的重要指標，它直接地控制著陸面和大氣之間水分及熱量的輸送和平衡。監測區域土壤濕度有利于控制區域內的水澇、干旱及農作物生態長勢評估。傳統的土壤濕度監測站不能滿足大面積、長期的土壤濕度動態實時監測的要求，限制了其在農業信息化、自動化方面的發展及應用，而光學設備在高空中會受到云層的阻礙，使高空飛行設備的應用受到了限制，因此無人機的應用成為了解決問題的關鍵。無人機搭載可見光 － 近紅外光設備作為檢測手段，通過對比圖像的各種空間分析特性，得到提高土壤濕度與包含信息的相關系數，保證了所建立的模型的高準確性，完成了土壤濕度的合理化監測。使用無人機進行土壤濕度監測具有成本低、時效性好、方便攜帶等多方面優點，在我國土地遼闊、地形類別復雜的前提下具有很好的實用價值。
2． 2 無人機在農田噴灑方面的研究
近年來，我國農田航空噴灑也逐漸引入了無人機，在 20 世紀 50 年代開始了航空農業噴灑的研究及應用，主要對森林、農墾區進行大規模的農田噴灑作業。我國擁有農用有人駕駛固定翼噴灑飛機 140 余架、直升機 60 余架，但仍有較多地區不適合使用大型有人噴灑飛機，使無人機噴灑成了一個新興的農用設備產業。雖然農業用噴灑無人機在我國仍處于剛剛起步的階段，但噴灑無人機的應用將成為近年來發展最快的一個新興領域。
2． 3 無人機在植被覆蓋度方面的監測研究
植被覆蓋度是描述地表植被分布的重要參數，在分析植被覆蓋參數、評價區域內生態環境方面具有重要意義，對指導農作物生產具有極高的預測價值。隨著我國精準農業的推廣及發展，依靠遙感檢測農作物覆蓋率變化已成為一個具有重要意義的監測手段。
衛星光學遙感和人工地面采集數字影像作為我國的植被覆蓋統計工作的通常做法，存在著易受云層遮擋的缺陷，且成本較高;而人工地面采集數字影像在受天氣影響的同時又無法滿足空間分辨率及時間分辨率的要求，在大面積范圍應用時耗時耗力、效率較低。
低空無人機的出現很好地彌補了衛星遙感的不足，提高了人工地面采集數字影響的效率，減少了人工及時間的浪費，提高了植被覆蓋率監測的準確性。
我國已將無人機監測植被覆蓋率的手段應用到了冬小麥的覆蓋率研究工作中，得到的數據即可監測冬小麥的覆蓋率變化，又可以針對研究區域動態獲取植被指數的閾值。
2． 4 無人機在農業其他領域中的應用
將無人機應用到農業保險賠付中，解決了農業保險賠付中勘察定損難、缺少時效性等問題，大大提高了勘察工作的速度，節約了大量的人力物力，在提高效率的同時確保了農田賠付勘察的準確性。
農場管理規劃系統也是農田生產中一個重要的組成部分。在現有的管理監測方式中，分為以有線技術搭建的傳感器監測系統及以無線技術搭建的監測系統兩種。無線監測系統較有線系統相比具有監測、傳輸距離長的優點，但在大型農場中做到大面積監測仍需要極高的設備成本。相比而言，無人機飛行平臺搭載 CCD 相機、近紅外設備與地面基站組成的低空監測系統，成本低、監測面積更大、全面性更強，配合地面實時監測傳感器，可以使農場的管理更加立體化，具有更好的實用性及經濟性，是未來農業管理的新方向。
我國農業生產中，無人機作為監測手段及獲取信息的工具已經扮演了越來越重要的角色，在農業中的發展趨勢已使農業生產過程向信息化、自動化、時效化發展，所提供的農業參數也將不斷地服務于我國農業發展，使我國的精準農業進程不斷加速。
3 無人機在農業生產中的優勢
首先，無人機作業效率高，有利于規?；纳a。
我國南京農機研究所的農用無人機在進行水稻田清理病蟲害的農藥噴灑工作中，可以達到 1 500hm2/ h 的作業速度，平均每天作業 7 500 ～15 000hm2，是地面機械的數倍，更是人工噴灑的數十倍。其次，農用無人機的使用減少了農藥對農民的傷害。以玉米粘蟲病蟲害為例，2013 年東北地區爆發玉米粘蟲災害，因設備不足、作業效率低等問題，許多農民人工噴灑農藥，出現了多起農民因農藥中毒而死亡的事件。無人機的使用不僅可以替代人工噴灑農藥，更可以提前分析、預防病蟲害的發生，做到預防與作業雙管齊下。
第三，無人機相比于價值數百萬的載人農用飛機及大面積鋪設的監測設備來說價格比較低廉，產業化生產之后無人機的價格只有十幾萬，其價格低廉及便于操控的特點使其在農業生產中受到了廣泛的關注。最后，無人機相比于現有機械最大的優勢在于其適應性強、適用范圍廣，尤其是在旱澇地區、丘陵山地等常規機械無法觸及的區域，無人機具有極大的優勢，且相比于高空飛行設備具有受云層和天氣影響小的特點。
4 結語
針對無人機在國內外農業中的應用及影響進行了分析介紹，指出無人機在農業中的應用必將促進農發業航空化、信息化及精準化的發展，使農業生產具有預測、快速反應、實時監測及高效率應對的新特點。
農業中無人機對環境監測、農藥噴灑、農業管理系統建立等方面所起到的作用具有重要的意義，無人機與農業的結合涉及了航空、農業、光學等多個學科知識的交叉，可促使無人機航空農業朝更好的方向發展。
參考文獻:
［1］ 程 黔． 我國農情遙感產業化應用初探［J］． 農業生產展望，2011\\(11\\):39 － 44．
［2］ 吳炳方． 中國農情遙感速報系統［J］． 遙感學報，2004，8\\(6\\):481 － 497．
［3］ 李繼宇，張鐵民，彭孝東，等． 小型無人機在農田信息監測系統中的應用［J］． 農機化研究，2010，32\\(5\\):183 －186．
［4］ 吳炳方，蒙繼華，李強子． 國外農情遙感監測系統現狀與啟示［J］． 地球科學進展，2010，25\\(10\\):1003 －1011．
［5］ 周清波． 國內外農情遙感現狀與發展趨勢［J］． 中國農業資源與區劃，2004，25\\(5\\):9 －14．
