農(nóng)業(yè)低空經(jīng)濟(jì)典型應(yīng)用主要包括農(nóng)田信息感知、低空植保作業(yè)、國(guó)土資源管理、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村物流運(yùn)輸等場(chǎng)景。

1 農(nóng)田信息感知

農(nóng)作物的生長(zhǎng)過(guò)程復(fù)雜，往往受到作物品種、土壤、灌溉、施肥、光照、病蟲(chóng)害等多種因素的影響。隨著技術(shù)進(jìn)步，低空經(jīng)濟(jì)相關(guān)技術(shù)和裝備廣泛應(yīng)用于多地區(qū)、多作物、多指標(biāo)的檢測(cè)。低空遙感技術(shù)可以獲取大量的農(nóng)田數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成作物的生長(zhǎng)圖譜，幫助農(nóng)民實(shí)時(shí)掌握作物生長(zhǎng)狀況及潛在問(wèn)題。無(wú)人機(jī)的高空視角能全面評(píng)估作物的整體生長(zhǎng)狀況及環(huán)境變化，監(jiān)測(cè)病害爆發(fā)因素，評(píng)估作物染病風(fēng)險(xiǎn)和嚴(yán)重程度，分析病蟲(chóng)害時(shí)空變化趨勢(shì)。

此外，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還可以有效預(yù)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量，已廣泛應(yīng)用于水稻、馬鈴薯、茶葉、棉花、甘蔗等作物。通過(guò)收集作物光學(xué)、結(jié)構(gòu)、熱特性等遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法，可以建立高精度的產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型。在果實(shí)類經(jīng)濟(jì)作物中，產(chǎn)量預(yù)測(cè)則主要通過(guò)可見(jiàn)光圖像分割或果實(shí)數(shù)量檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。

 2 低空植保作業(yè)

自動(dòng)化、無(wú)人化的低空植保技術(shù)的快速發(fā)展為緩解農(nóng)村勞動(dòng)力短缺以及農(nóng)藥濫用等問(wèn)題提供了新的解決方案，有力推動(dòng)了農(nóng)村綜合體系的建設(shè)和全面發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2024年中國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)保有量25.1萬(wàn)架，防治作業(yè)面積1.78億hm2，其中黑龍江省植保無(wú)人機(jī)應(yīng)用比例已從3.4%提升到94.3%，廣泛應(yīng)用于水田播種、施肥及病蟲(chóng)草害防治。

表1 低空植保田間作業(yè)內(nèi)容及效

低空植保無(wú)人機(jī)可在平原、丘陵、山區(qū)等復(fù)雜地形和氣候條件下高效作業(yè)，提升靈活性和效率。通過(guò)變量噴施系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)可精確控制農(nóng)藥噴灑量，減少霧滴飄移，每畝節(jié)約農(nóng)藥、化肥15%以上，實(shí)現(xiàn)減量增效，減少面源污染。農(nóng)用無(wú)人機(jī)除了噴灑農(nóng)藥外，還可用于授粉、制種、施肥、播種等作業(yè)，作業(yè)效果優(yōu)異且作業(yè)效率顯著提高（表1）。盡管無(wú)人機(jī)在植保領(lǐng)域潛力巨大，但在應(yīng)對(duì)大施肥量需求時(shí)，仍面臨載重和續(xù)航能力不足的挑戰(zhàn)。未來(lái)研究方向包括遙感、決策和執(zhí)行一體化的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)，以及多機(jī)協(xié)同作業(yè)，以進(jìn)一步提升作業(yè)效率，推動(dòng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展。

3 國(guó)土資源管理

3.1 資源測(cè)繪

傳統(tǒng)土地調(diào)查依賴衛(wèi)星遙感影像、航空攝影和野外實(shí)測(cè)，但衛(wèi)星影像分辨率低，航空遙感受天氣條件限制。無(wú)人機(jī)低空航測(cè)逐漸成為土地利用類型、農(nóng)田邊界劃分、耕地監(jiān)測(cè)及農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記的新解決方案。無(wú)人機(jī)低空航測(cè)還廣泛應(yīng)用于水利資源、森林資源及鄉(xiāng)村測(cè)繪等領(lǐng)域。此外，隨著數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)推進(jìn)，無(wú)人機(jī)獲取的高分辨率數(shù)字影像和定位信息可生成二維/三維可視化圖像，輔助鄉(xiāng)村基礎(chǔ)地貌分析、用地分類及道路建設(shè)規(guī)劃，推動(dòng)鄉(xiāng)村精細(xì)化管理與可持續(xù)發(fā)展。

3.2 基建巡檢

中國(guó)農(nóng)村電力、道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，但基建巡檢面臨作業(yè)強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)、環(huán)境惡劣等挑戰(zhàn)。無(wú)人機(jī)基建巡檢技術(shù)通過(guò)搭載光學(xué)相機(jī)、紅外成像、激光雷達(dá)等任務(wù)載荷，對(duì)目標(biāo)線路和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全方位、高精度巡查，廣泛應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)和缺陷檢測(cè)。無(wú)人機(jī)柔性飛行控制結(jié)合先進(jìn)的圖像處理和故障檢測(cè)技術(shù)有效縮短了巡檢周期，巡檢效率提升70%，有效降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)人機(jī)巡檢不僅提高了道路、橋梁、電力、光伏等基礎(chǔ)設(shè)施的安全性和穩(wěn)定性，還推動(dòng)了農(nóng)村基建數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。

4 環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)

4.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)

低空飛行器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中具有靈活性和高效性優(yōu)勢(shì)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田、草原、森林、河流、湖泊等多種生態(tài)區(qū)域，記錄非法開(kāi)發(fā)、濫用耕地、草原鼠害、土地荒漠化、面源污染等問(wèn)題，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供全面數(shù)據(jù)支持。無(wú)人機(jī)還可收集多維氣候數(shù)據(jù)（如溫度、濕度、氣壓及氣體成分），用于分析氣候變化動(dòng)態(tài)規(guī)律和預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)。在溫室氣體排放監(jiān)測(cè)中，無(wú)人機(jī)可評(píng)估減排措施效果，為全球碳排放管理提供技術(shù)支持。此外，無(wú)人機(jī)還可監(jiān)測(cè)秸稈焚燒和農(nóng)膜殘留等農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，為政策制定提供科學(xué)依據(jù)。

4.2 災(zāi)害管理

農(nóng)村及偏遠(yuǎn)山區(qū)易受極端氣候和地質(zhì)災(zāi)害影響。無(wú)人機(jī)在洪水、臺(tái)風(fēng)、干旱、火災(zāi)、山體滑坡、泥石流等災(zāi)害管理中發(fā)揮重要作用。在災(zāi)害發(fā)生前，無(wú)人機(jī)可進(jìn)行監(jiān)測(cè)以實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)測(cè)。在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)入傳統(tǒng)設(shè)備無(wú)法到達(dá)的極端區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)的人員搜救以及數(shù)據(jù)采集，確保應(yīng)對(duì)措施的及時(shí)性和有效性。在災(zāi)害發(fā)生后，無(wú)人機(jī)可以快速部署指導(dǎo)救援工作，同時(shí)可以充當(dāng)空中基站以保持災(zāi)區(qū)的通信。此外，無(wú)人機(jī)可以快速獲取高分辨率的災(zāi)害圖像，進(jìn)行農(nóng)田及設(shè)施的受災(zāi)核算工作，為農(nóng)民的保險(xiǎn)理賠提供數(shù)據(jù)支撐。

5 農(nóng)業(yè)農(nóng)村物流運(yùn)輸

5.1 農(nóng)村生活物資運(yùn)輸

農(nóng)村電商快速發(fā)展，但物流末端配送成本高。為解決這一難題，2022年民航局發(fā)布的《“十四五”航空物流發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》明確提出推動(dòng)通用航空物流試點(diǎn)，助力“快遞進(jìn)村”，延伸鄉(xiāng)村物流服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，利用無(wú)人機(jī)構(gòu)建“無(wú)人機(jī)+”物流網(wǎng)絡(luò)不僅能夠顯著提高供應(yīng)鏈末端的配送效率，還能有效解決農(nóng)村地區(qū)“最后一公里”的配送難題。這種創(chuàng)新模式將進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)村物流體系的發(fā)展，助力鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)振興和現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。

圖2 低空植保田間作業(yè)內(nèi)容及效果

5.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資運(yùn)輸

偏遠(yuǎn)地區(qū)優(yōu)質(zhì)特色農(nóng)產(chǎn)品面臨“運(yùn)不出、賣不掉”困境。無(wú)人機(jī)物流配送專線和物資運(yùn)送綠色通道的開(kāi)通，提升了航空物流覆蓋廣度和深度，為鞏固脫貧攻堅(jiān)成果、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供重要支撐。例如，億航智能與永輝超市合作開(kāi)設(shè)無(wú)人機(jī)生鮮配送體驗(yàn)店，成功實(shí)現(xiàn)楊梅、櫻桃、梭子蟹等高附加值產(chǎn)品的低空轉(zhuǎn)運(yùn)配送，推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

6 農(nóng)業(yè)農(nóng)村其他應(yīng)用

低空經(jīng)濟(jì)在林業(yè)和畜牧業(yè)中也產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。無(wú)人機(jī)放牧技術(shù)優(yōu)化了牧區(qū)管理，解決了家畜種群數(shù)量和活動(dòng)位置信息調(diào)查難題，推動(dòng)了畜牧業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。此外，低空飛行器在鄉(xiāng)村旅游中的應(yīng)用不斷拓寬，為游客提供快捷交通和全景觀光體驗(yàn)，結(jié)合農(nóng)田生態(tài)觀光、作物科普教育等內(nèi)容，推動(dòng)農(nóng)旅融合服務(wù)模式發(fā)展，為鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)注入新活力。低空經(jīng)濟(jì)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊，未來(lái)將通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興，為實(shí)現(xiàn)高效、智能、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。

本文于2025年3月28日在線發(fā)布于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》。