您可能對(duì)無人機(jī)很熟悉，也知道它們的主要用途。雖然有些人利用無人機(jī)進(jìn)行空中監(jiān)視或僅用于娛樂，但農(nóng)業(yè)業(yè)主正在慢慢認(rèn)識(shí)到無人駕駛飛行器 (UAV) 可能對(duì)土地管理產(chǎn)生的巨大影響。無人機(jī)現(xiàn)在已成為下一代農(nóng)業(yè)浪潮的一部分，這一趨勢(shì)也被稱為智能農(nóng)業(yè)，這是一種以軟件為中心的整體方法，可以實(shí)現(xiàn)長期的種植傳統(tǒng)。

隨著世界人口持續(xù)激增，糧食產(chǎn)量必須增加70%才能充分供應(yīng)所有人，這迫使農(nóng)業(yè)行業(yè)變得更加高效——以更快的速度生產(chǎn)更多糧食。

無人機(jī)為農(nóng)作物和牲畜管理帶來了前所未有的精 確度，幫助農(nóng)民擴(kuò)大產(chǎn)量而不影響產(chǎn)品質(zhì)量。無人機(jī)能夠支持過去需要衛(wèi)星通信或載人飛機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的遙感技術(shù)。

商業(yè)無人機(jī)應(yīng)用正在興起，農(nóng)業(yè)技術(shù)為結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)/無人機(jī)/智能傳感器/數(shù)據(jù)分析提供了優(yōu) 秀的測(cè)試領(lǐng)域。

無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的未來

1）防治農(nóng)作物病蟲害

農(nóng)民正在使用無人機(jī)來衡量他們的農(nóng)業(yè)技術(shù)，利用數(shù)據(jù)技術(shù)繪制農(nóng)作物地圖并噴灑農(nóng)藥，以確保農(nóng)作物獲得保持健康所需的精 確營養(yǎng)。

每年約有30-40%的栽培作物因病害死亡。為了防止這種情況繼續(xù)發(fā)生，農(nóng)民必須投入時(shí)間和寶貴的資源（如無人機(jī)）來開展工作。通過使用無人機(jī)檢查田地，農(nóng)民能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估作物的病害癥狀并判斷這些癥狀的嚴(yán)重程度。

農(nóng)民將無人機(jī)拍攝的圖片數(shù)據(jù)與地面分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定無人機(jī)的性能。在驗(yàn)證設(shè)備后，無人機(jī)可以自由地在田間漫游，并將數(shù)據(jù)傳回給種植者，不斷收集與田地健康狀況相關(guān)的指標(biāo)。

最終，無人機(jī)旨在捕捉腐爛跡象，而人眼無法通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)感知腐爛跡象。通過主動(dòng)捕獲這些信息，我們可以在作物開始出現(xiàn)任何可見跡象之前檢測(cè)出植物中可能存在的疾病，并立即治療感染。

如果農(nóng)學(xué)家能夠盡早噴灑農(nóng)作物，瞄準(zhǔn)殺菌劑效果最 佳的正確位置，他們就能獲得更高的產(chǎn)量。這對(duì)于對(duì)抗氣候變化的影響尤為重要。隨著氣候變化，農(nóng)民無人機(jī)將識(shí)別壓力，幫助我們調(diào)整條件并恢復(fù)體內(nèi)平衡。

無人機(jī)使用帶有獨(dú)特濾光片的多光譜相機(jī)來捕捉電磁波譜中選定部分的反射光。使用多個(gè)鏡頭和濾光片可以讓種植者更好地了解作物的健康狀況，這是他們以前從未有機(jī)會(huì)看到的視角。

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2）糧食安全

隨著世界人口的增加，可耕地面積日益減少，營養(yǎng)不良問題日益嚴(yán)重。人類食物的主要來源是植物和動(dòng)物。展望未來，糧食安全將成為發(fā)達(dá)國家和第三世界國家的主要關(guān)注點(diǎn)。

人類生存的命運(yùn)取決于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。無人機(jī)可用于通過優(yōu)化投入、時(shí)間、勞動(dòng)力和成本來重建畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)耕作。智能農(nóng)業(yè)可以大幅提高生產(chǎn)力。用途包括播種、灌溉、精準(zhǔn)施肥、收割、檢測(cè)土壤健康狀況和檢測(cè)植物高度。

無人機(jī)還可以用于牲畜識(shí)別生病的動(dòng)物、檢查牧場(chǎng)質(zhì)量以及一般性觀察動(dòng)物。隨著氣候變化問題日益嚴(yán)重，無人機(jī)可以通過改善土壤健康來減少一些問題。

通過掃描地面，他們可以探測(cè)到土地的干燥部分，了解哪些地方缺乏氮等營養(yǎng)物質(zhì)。世界糧食安全委員會(huì)表示：“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就是在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)以正確的數(shù)量投入，只關(guān)注有問題的地區(qū)?！?/span>

考慮到健康的土壤可以吸收二氧化碳，無人機(jī)間接促進(jìn)了碳排放的減少，為緩解全球氣候變化做出了貢獻(xiàn)。向現(xiàn)代化和機(jī)械化轉(zhuǎn)變將改變世界各地的農(nóng)業(yè)，以緩解糧食危機(jī)。

3）肥料

開發(fā)人員已經(jīng)確定，無人機(jī)可以幫助農(nóng)民施肥，而所需時(shí)間只是人工施肥的一小部分。

無人機(jī)可以在幾分鐘內(nèi)完成基本的農(nóng)業(yè)任務(wù)，而不是幾個(gè)小時(shí)，從而提高效率，滿足農(nóng)業(yè)行業(yè)無法完成的需求。無人機(jī)時(shí)代將提高效率并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最 大化。無人機(jī)繪制衛(wèi)星地圖，幫助農(nóng)民做出有關(guān)肥料分配的關(guān)鍵決策。

如果我們能夠更好地了解肥料需求，我們可以大幅削減成本并提高利潤率，因?yàn)榉柿险纪度氤杀镜?/span> 50%之多。通過使用無人機(jī)中嵌入的高科技傳感器，農(nóng)民可以深入了解施肥的位置以及需要更多養(yǎng)分的位置。這樣，肥料就可以在最需要的地方被植物吸收。 

單單這一進(jìn)步就有可能大幅提高產(chǎn)量。水的使用同樣對(duì)施肥的準(zhǔn)確性起著重要作用，農(nóng)民可以利用數(shù)據(jù)調(diào)整農(nóng)田灌溉，從而知道要施用多少肥料，避免浪費(fèi)多余的水。

無人機(jī)技術(shù)將有助于減少過量肥料流入附近河流或溪流。徑流減少將減少世界各地水系統(tǒng)中的藻華和死區(qū)。

4）除草劑

無人機(jī)上安裝的攝像頭只專注于在最需要的地方使用除草劑，而不是噴灑整個(gè)田地，從而減少了除草劑的使用。攝像頭會(huì)拾取與作物中雜草的證據(jù)相對(duì)應(yīng)的光譜部分。這些信息將提供給佃農(nóng)，佃農(nóng)用它來繪制田地地圖并確定問題的位置。

檢查完區(qū)域后，通常會(huì)有人在噴灑前手動(dòng)勘察該區(qū)域。無人機(jī)將完成此過程所需的時(shí)間縮短了數(shù)小時(shí)，在某些情況下，原本需要一整天的工作現(xiàn)在只需 20 分鐘左右。在使用無人機(jī)之前，農(nóng)民通常是步行或乘車從一英畝到另一英畝，但隨著植物的生長，覆蓋地面和確定準(zhǔn)確性變得越來越困難。

現(xiàn)在，大型無人機(jī)可以攜帶多達(dá) 20 升農(nóng)藥，并沿著預(yù)先繪制的路線到達(dá)預(yù)定的噴灑安全區(qū)。無人機(jī)取代了辛苦的勞動(dòng)，消除了背負(fù)式噴霧器的危險(xiǎn)。超過10,000 名經(jīng)過培訓(xùn)的操作員已經(jīng)在使用商用噴灑無人機(jī)來減輕工作量。 

5）殺蟲劑

除了令人厭煩之外，蚊子似乎并不具有威脅性。然而，它們作為疾病攜帶者的名聲引發(fā)了有關(guān)無人機(jī)殺蟲劑分發(fā)的討論。有人提出了專注于低空空中噴灑以控制蚊子數(shù)量的建議，農(nóng)民對(duì)此也產(chǎn)生了興趣。

會(huì)啃食植物的昆蟲會(huì)在葉子上打洞、使葉子變成骨架、使葉子脫落或吞噬植物的根部。莖蛀蟲會(huì)傷害或殺死單個(gè)莖，或吞噬整個(gè)植物。昆蟲在植物組織中產(chǎn)卵也會(huì)對(duì)植物造成損害，損害植物的莖或枝。

此外，植物可以傳播被稱為病媒的疾病，這會(huì)增加經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)。無人機(jī)對(duì)昆蟲的作用與對(duì)雜草的作用相同。無人機(jī)將飛越該區(qū)域以檢測(cè)受影響的區(qū)域并噴灑該區(qū)域。借助昆蟲檢測(cè)技術(shù)，農(nóng)民可以減少散布到農(nóng)田并排入附近水體的危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)量。

6）近紅外傳感器

開發(fā)人員使用近紅外 (NIR) 傳感器測(cè)量制造過程中的關(guān)鍵參數(shù)。使用光學(xué)機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、穩(wěn)定和有力的測(cè)量。使用幾何技術(shù)可以精 確定位需要進(jìn)行特定測(cè)量的關(guān)注區(qū)域。

這些量包括環(huán)境照明、相對(duì)濕度、產(chǎn)品高度波動(dòng)、季節(jié)差異和顏色變化。NIR 傳感器可提高質(zhì)量保證。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，NIR 傳感器主要研究電磁輻射與土壤或植物材料的相互作用。農(nóng)業(yè)無人機(jī)上的多光譜成像攝像機(jī)傳感器使種植者能夠更準(zhǔn)確地管理作物、土壤、施肥和灌溉。

通常，遙感涉及測(cè)量農(nóng)田反射的輻射，而不是被吸收的輻射。由于葉片密度和冠層結(jié)構(gòu)的影響，植物在近紅外部分的反射率較大。

紅光波長可監(jiān)測(cè)多種植物健康問題，包括真菌病原體、鹽分過量和營養(yǎng)素缺乏。農(nóng)民可以使用 NIR 技術(shù)更有效地監(jiān)測(cè)、規(guī)劃和照料農(nóng)場(chǎng)，從而節(jié)省時(shí)間和金錢。 

7）熱像儀

無人機(jī)上的熱成像攝像機(jī)可以用作非常強(qiáng)大的工具，它可以檢測(cè)幾乎所有物體或材料發(fā)出的熱量，并將其轉(zhuǎn)化為視覺圖像或視頻。我們生活中的一切都會(huì)釋放熱能，甚至冰也是如此。物體越熱，釋放的熱能就越多。這種釋放的熱能被稱為“熱信號(hào)”。

當(dāng)您觀察熱視覺時(shí)，溫度也會(huì)影響輻射波的波長和頻率，物體周圍的輻射是從一系列波長輻射的能量。

當(dāng)物體的溫度升高時(shí)，釋放輻射范圍內(nèi)的波長會(huì)減小。熱成像攝像機(jī)對(duì)于飼養(yǎng)牲畜的農(nóng)民來說非常有益，攝像機(jī)可以觀察他們的牲畜和可能接近的潛在捕食者。

這些攝像機(jī)可以進(jìn)行調(diào)整以識(shí)別地面冷熱之間的差異，并能夠到達(dá)肉眼難以到達(dá)或看到的區(qū)域。

熱測(cè)量可以快速顯示田地中哪些位置灌溉不足或過度。雖然確定排水的傳統(tǒng)方法是探測(cè)和挖掘，每次需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，但農(nóng)民現(xiàn)在能夠使用無人機(jī)技術(shù)在家中舒適地遠(yuǎn)程檢測(cè)這些問題。

8）人工智能

無人機(jī)技術(shù)將給農(nóng)業(yè)行業(yè)帶來高科技改造，使農(nóng)民有機(jī)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和處理來制定計(jì)劃和戰(zhàn)略。

普華永道預(yù)測(cè)，無人機(jī)農(nóng)業(yè)解決方案的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 324 億美元。該技術(shù)將用于土壤和田地分析、種植、農(nóng)作物噴灑、監(jiān)測(cè)、灌溉和健康評(píng)估。 

展望未來，無人機(jī)可能包含自主無人機(jī)艦隊(duì)，它們可以合作完成農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)任務(wù)，也可以自行收集數(shù)據(jù)。阻礙這一進(jìn)程的因素包括安全操作、隱私問題和保險(xiǎn)范圍問題。必須制定法律來制定標(biāo)準(zhǔn)，以便僅將此類技術(shù)用于商業(yè)目的。

人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)新興應(yīng)用是預(yù)測(cè)分析。借助這一技術(shù)，無人機(jī)可以追蹤和預(yù)測(cè)多種環(huán)境因素對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，例如天氣變化。專家預(yù)測(cè)，62% 的農(nóng)業(yè)行業(yè)人士期待在不久的將來擁有一架無人機(jī)。

無人機(jī)及其不斷改進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)改變了農(nóng)民規(guī)劃未來生產(chǎn)的方式，甚至包括精 確定位下一批種子的最 佳種植區(qū)域。人工智能是無人機(jī)使用的自動(dòng)化組件，為無人機(jī)編程一組參數(shù)，并觀察它執(zhí)行這些參數(shù)。

9）授粉

授粉是植物繁殖的自然過程。花粉含有植物的遺傳物質(zhì)，必須從同一植物物種的雄性傳到雌性才能實(shí)現(xiàn)受精。

世界上約 75% 的農(nóng)作物（如蘋果、巧克力、胡蘿卜和西紅柿）在一定程度上依賴授粉。據(jù)估計(jì)，借助授粉媒介生產(chǎn)的食物每年價(jià)值在 2350 億美元至5770 億美元之間。由于蜜蜂數(shù)量的減少，開發(fā)人員發(fā)明了用于人工授粉的溫室無人機(jī)。

蜜蜂數(shù)量下降的原因多種多樣，從棲息地喪失到病原體、寄生蟲和氣候變化。自花授粉和異花授粉的無人機(jī)都可以收集和繪制溫室環(huán)境數(shù)據(jù)。

自主授粉和成像系統(tǒng) (APIS) 的開發(fā)是為了幫助西紅柿等自花授粉作物。無人機(jī)用相機(jī)定位花朵，然后釋放氣流震動(dòng)一枝花，然后拍攝花朵的照片以查看授粉情況并檢查其成功率。其目標(biāo)不是取代自然授粉者，而是在需要時(shí)，開發(fā)的技術(shù)將為它們提供幫助。

10）種植種子

當(dāng)前，無人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步大大降低了播種成本。BioCarbon Engineering公司目前擁有一支無人機(jī)工作組，每天可以種植多達(dá) 10 萬棵樹。無人機(jī)飛過指定區(qū)域收集信息，將“種子莢”投放到更有可能生長的地區(qū)。 

借助 3D 測(cè)繪技術(shù)，無人機(jī)可以優(yōu)化田地配置并創(chuàng)建播種模式。種莢不僅可以播種，還可以將充滿營養(yǎng)的種莢放入地下合適的深度，為正在生長的作物提供養(yǎng)分。

種植后，無人機(jī)進(jìn)行的土壤檢查可為灌溉和氮水平監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)。這種播種技術(shù)比人類手工播種快近 10 倍，并為農(nóng)學(xué)家降低了一半的成本。

在人口持續(xù)增長的世界里，確保糧食安全的唯 一途徑是通過農(nóng)業(yè)創(chuàng)新。我們必須更加精準(zhǔn)地掌握種植技術(shù)和土地管理。無人機(jī)能夠以人類永遠(yuǎn)無法做到的方式觀察地勢(shì)，從我們以前無法（以可承受的價(jià)格）到達(dá)的高度和深度收集數(shù)據(jù)。

通過實(shí)施農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)，農(nóng)民可以獲得有關(guān)作物狀況的強(qiáng)大分析數(shù)據(jù)，從而滿足各個(gè)田地的需求并最 大限度地利用所有可耕地的資源。

無人機(jī)是我們加速生產(chǎn)、進(jìn)入更可持續(xù)的增長格局并滿足未來人類需求的門票。

作者：

Kris Sibley是行業(yè)專家、定制軟件提供商、增強(qiáng)功能提供商和編程社區(qū)的思想領(lǐng)袖。他對(duì)農(nóng)業(yè)行業(yè)的變化趨勢(shì)以及無人機(jī)技術(shù)如何推動(dòng)農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面向前發(fā)展發(fā)表了評(píng)論。