無人機目前在各行業已逐步取得了廣泛應用，在智慧農業領域也是如此。無人機通過獲得農田的高清可見光或多光譜影像，再通過建圖建模、大數據分析、AI 識別等處理，可以實現農田數字化(如獲得高清地圖、高程信息、作物分布等)和精準種植管理(如智能監測、精準變量作業等)等應用。無人機在智慧農業中的應用可大大提升農業生產效率，并解決了傳統人工作業中的一系列問題。
什么是智慧農業
智慧農業是以信息和知識為核心要素，通過現代信息技術和智能裝備等與農業深度跨界融合，實現農業生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業生產方式。(*趙春江院士《數字技術如何讓農民‘慧’種田？》)。
從上述定義可以看出，智慧農業是一種現代農業生產方式，目前已經成為各國現代農業科技競爭的制高點和未來農業發展的新業態，也是推動我國農業高質量發展、促進鄉村全面振興的重要內容。智慧農業包含了數字農業、精準農業等重要方面。
海外國家智慧農業發展現狀
在發達國家，智慧農業已取得較大發展，以智慧農業中的精準變量技術分支為例，2020 年全球精準變量技術市場規模 14.1 億美元，全球 20% 的土地正在使用精準農業技術。各國依托自身信息技術和智能裝備率先推進智慧農業發展，大致可以分為以美國為代表的技術型、規模化、機械化模式，以歐洲為代表的生產集約加機械技術的復合型模式，以日本為代表的資源節約和資本、技術密集型模式。而我國受限于耕地集中程度、設備和服務投入成本高、技術使用門檻高等問題，智慧農業在實際農業生產中發展較慢。
為什么要發展智慧農業？
1.糧食安全對于提高糧食產量的需要
聯合國糧食及農業組織、世界糧食計劃署等 5 個國際組織在去年曾發布報告預計，全球將面臨至少 50 年來最嚴重的糧食危機。
中國社會科學院農村發展研究所發布的《中國農村發展報告 2020》同樣顯示，到“十四五”期末(約2025年)，中國或出現 1.3 億噸左右的糧食缺口，其中谷物(三大主糧)缺口約為 2500 萬噸。雖然目前中國糧食自給率高達97%，但面對不利的國際形勢，中國也需要更加繃緊糧食安全的這根弦。
2.提高農產品競爭力對于降低生產成本的需要
另一方面，農業產業發展過程中仍面臨著價格競爭力偏弱、品牌競爭力不強等問題，一定程度上阻礙了產業興旺，遲滯了鄉村振興。據統計，在我國農產品的生產成本構成中，人工成本占比超過 40%，遠高于發達國家 10% 左右的水平。同時，受農業機械化程度偏低影響，我國農業勞動生產率不高(新華網)。
3.土地可持續生產力對于減肥減藥的需要
此外，歷年來農藥化肥的使用過量導致了土地可持續生產力下降和食品安全隱患等問題。我國耕地占全球總耕地面積 8%，而農藥使用總量占全球 43%，化肥占全球 60%。通過精準農業技術和智能裝備，可以在保證產量品質的同時，降低農藥化肥施用，長期提高土地生產力。
無人機在智慧農業中的應用
經過近幾年的技術儲備和高速發展，我國的無人機技術得到了廣泛應用。
1. 無人機可以大大提高農田的管理和作業效率，減少勞動力投入。
無人機全新的解決方案在巡田、監管和變量作業方面已見成效。2021 年 5 月，新疆石河子的新農人陳功旭帶著大疆農業的智慧農業解決方案，在 5000 多畝棉花田開啟了新試驗。據對比分析，人工巡田效率低且看不全面，而用無人機， 1 小時能看 1000 畝地，不僅效率高，且能全面獲得棉田的長勢、株高等多個指標數據。
通過生成棉田的多光譜指數圖，陳功旭在大疆智慧農業平臺查看棉田總體生長情況和田間差異，進而根據長勢差異，生成營養液或化控劑的變量噴灑處方圖，并導入到植保無人機中作業。這種變量作業方式可以根據棉田中不同區域的長勢，進行用量精準控制，從而促進棉花齊苗。以前傳統方式，棉田要作業 6-7 次才可以做到齊苗，今年他通過新方式來管理棉田，基本上作業 3 次就可以做到齊苗，不僅減少了農藥施用，還提高了作業效率。
棉田高清地圖
棉田多光譜長勢監測
2. 無人機應用有利于提高“水肥藥”利用率，可實現節水省藥。
2021 年 8 月，大疆植保無人機在先正達集團中國位于廣西武鳴認證的沃柑示范園進行了應用，結果顯示無人機的用藥量比人工少 25%-30%，用水量節省超過 95% ，且能夠有效防治潛葉蛾、薊馬、蚜蟲、以及潰瘍病。
大疆植保無人機作業能夠節水省藥，是因為其噴灑霧化粒徑細，通過風場用較少的水量帶動藥液覆蓋到果皮葉面。相比于人工打藥需要從上到下澆透果樹，造成藥液浪費，無人機作業的藥液利用率更高。
先正達沃柑示范園——人工用藥及飛防用藥量對比
3. 精準農業，變量應用
使用大疆精靈 4RTK 多光譜版規劃測繪航線、拍照獲取正射影像，然后通過大疆智圖或智慧農業云平臺進行任務重建以及進行 AI 識別作業對象后，生成變量作業航線，即可實現植保無人飛機變量任務作業。
大疆智慧農業云平臺是一個基于地圖的SAAS(軟件即服務) 平臺，為種植者提供農業無人機解決方案，并為精確農業應用提供幫助處理圖像數據和管理無人機操作的服務。
在大疆智慧農業云平臺中，可以使用平衡法或分級法實現自動變量作業。平衡法適用于全田作業、但需要根據長勢均衡調整用量的場景；分級法適用于區域性補肥、打藥的場景。
毛豆精準管理和變量作業提高產量
馬鈴薯精準管理和變量作業提高產量
此外，無人機還在治理新疆棉田堿斑、保障棉花齊苗、以及江蘇、黑龍江農墾農場水稻精細管理、新西蘭啤酒花園地、日本茶園等國內外場景有大量應用。
目前，我國面臨的小農經濟、農村老齡化、農村勞動力短缺、人工成本占比高等問題必然促使智慧農業快速發展。2021 年中央一號文件提出，發展智慧農業，建立農業農村大數據體系，推動新一代信息技術與農業生產經營深度融合。無人機、5G 等技術將全面深入應用于智慧農業藍圖中。
什么是智慧農業
智慧農業是以信息和知識為核心要素，通過現代信息技術和智能裝備等與農業深度跨界融合，實現農業生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業生產方式。(*趙春江院士《數字技術如何讓農民‘慧’種田？》)。
從上述定義可以看出，智慧農業是一種現代農業生產方式，目前已經成為各國現代農業科技競爭的制高點和未來農業發展的新業態，也是推動我國農業高質量發展、促進鄉村全面振興的重要內容。智慧農業包含了數字農業、精準農業等重要方面。
海外國家智慧農業發展現狀
在發達國家，智慧農業已取得較大發展，以智慧農業中的精準變量技術分支為例，2020 年全球精準變量技術市場規模 14.1 億美元，全球 20% 的土地正在使用精準農業技術。各國依托自身信息技術和智能裝備率先推進智慧農業發展，大致可以分為以美國為代表的技術型、規模化、機械化模式，以歐洲為代表的生產集約加機械技術的復合型模式，以日本為代表的資源節約和資本、技術密集型模式。而我國受限于耕地集中程度、設備和服務投入成本高、技術使用門檻高等問題，智慧農業在實際農業生產中發展較慢。
為什么要發展智慧農業？
1.糧食安全對于提高糧食產量的需要
聯合國糧食及農業組織、世界糧食計劃署等 5 個國際組織在去年曾發布報告預計，全球將面臨至少 50 年來最嚴重的糧食危機。
中國社會科學院農村發展研究所發布的《中國農村發展報告 2020》同樣顯示，到“十四五”期末(約2025年)，中國或出現 1.3 億噸左右的糧食缺口，其中谷物(三大主糧)缺口約為 2500 萬噸。雖然目前中國糧食自給率高達97%，但面對不利的國際形勢，中國也需要更加繃緊糧食安全的這根弦。
2.提高農產品競爭力對于降低生產成本的需要
另一方面，農業產業發展過程中仍面臨著價格競爭力偏弱、品牌競爭力不強等問題，一定程度上阻礙了產業興旺，遲滯了鄉村振興。據統計，在我國農產品的生產成本構成中，人工成本占比超過 40%，遠高于發達國家 10% 左右的水平。同時，受農業機械化程度偏低影響，我國農業勞動生產率不高(新華網)。
3.土地可持續生產力對于減肥減藥的需要
此外，歷年來農藥化肥的使用過量導致了土地可持續生產力下降和食品安全隱患等問題。我國耕地占全球總耕地面積 8%，而農藥使用總量占全球 43%，化肥占全球 60%。通過精準農業技術和智能裝備，可以在保證產量品質的同時，降低農藥化肥施用，長期提高土地生產力。
無人機在智慧農業中的應用
經過近幾年的技術儲備和高速發展，我國的無人機技術得到了廣泛應用。
1. 無人機可以大大提高農田的管理和作業效率，減少勞動力投入。
無人機全新的解決方案在巡田、監管和變量作業方面已見成效。2021 年 5 月，新疆石河子的新農人陳功旭帶著大疆農業的智慧農業解決方案，在 5000 多畝棉花田開啟了新試驗。據對比分析，人工巡田效率低且看不全面，而用無人機， 1 小時能看 1000 畝地，不僅效率高，且能全面獲得棉田的長勢、株高等多個指標數據。
通過生成棉田的多光譜指數圖，陳功旭在大疆智慧農業平臺查看棉田總體生長情況和田間差異，進而根據長勢差異，生成營養液或化控劑的變量噴灑處方圖，并導入到植保無人機中作業。這種變量作業方式可以根據棉田中不同區域的長勢，進行用量精準控制，從而促進棉花齊苗。以前傳統方式，棉田要作業 6-7 次才可以做到齊苗，今年他通過新方式來管理棉田，基本上作業 3 次就可以做到齊苗，不僅減少了農藥施用，還提高了作業效率。
棉田高清地圖
棉田多光譜長勢監測
2. 無人機應用有利于提高“水肥藥”利用率，可實現節水省藥。
2021 年 8 月，大疆植保無人機在先正達集團中國位于廣西武鳴認證的沃柑示范園進行了應用，結果顯示無人機的用藥量比人工少 25%-30%，用水量節省超過 95% ，且能夠有效防治潛葉蛾、薊馬、蚜蟲、以及潰瘍病。
大疆植保無人機作業能夠節水省藥，是因為其噴灑霧化粒徑細，通過風場用較少的水量帶動藥液覆蓋到果皮葉面。相比于人工打藥需要從上到下澆透果樹，造成藥液浪費，無人機作業的藥液利用率更高。
先正達沃柑示范園——人工用藥及飛防用藥量對比
3. 精準農業，變量應用
使用大疆精靈 4RTK 多光譜版規劃測繪航線、拍照獲取正射影像，然后通過大疆智圖或智慧農業云平臺進行任務重建以及進行 AI 識別作業對象后，生成變量作業航線，即可實現植保無人飛機變量任務作業。
大疆智慧農業云平臺是一個基于地圖的SAAS(軟件即服務) 平臺，為種植者提供農業無人機解決方案，并為精確農業應用提供幫助處理圖像數據和管理無人機操作的服務。
在大疆智慧農業云平臺中，可以使用平衡法或分級法實現自動變量作業。平衡法適用于全田作業、但需要根據長勢均衡調整用量的場景；分級法適用于區域性補肥、打藥的場景。
毛豆精準管理和變量作業提高產量
馬鈴薯精準管理和變量作業提高產量
此外，無人機還在治理新疆棉田堿斑、保障棉花齊苗、以及江蘇、黑龍江農墾農場水稻精細管理、新西蘭啤酒花園地、日本茶園等國內外場景有大量應用。
目前，我國面臨的小農經濟、農村老齡化、農村勞動力短缺、人工成本占比高等問題必然促使智慧農業快速發展。2021 年中央一號文件提出，發展智慧農業，建立農業農村大數據體系，推動新一代信息技術與農業生產經營深度融合。無人機、5G 等技術將全面深入應用于智慧農業藍圖中。
