2.2 无人机农事操作在农业中的应用

2.2.1 无人机在航空施药方面的应用

随着近年来城镇化建设进程的加快，大量农村劳动力涌向城市造成农村人口老龄化现象严重，人力成本攀升，加之新型规模化经营性农场的出现及大面积的病虫害爆发对施药效率和精确性提出新的要求，为农用无人飞机航空作业创造了良好条件。农用植保无人机技术优势突出，具有以下优点：

1)作业效率高。规模作业可达8~11 hm²/h(林果树木8 hm²/h)，其效率比地面机械高出3倍以上，比人工喷洒高出100倍，可以大幅度解放劳动力。

2)不受地形限制。农用无人机飞行不受山地、丘陵等复杂地理因素限制，空中作业避免了对农作物的损伤。

3)防治效果好。采用超低空作业和悬疑下沉气流变量喷雾，药液雾化程度好且沉积量和覆盖密度高，高速旋转产生垂直向下的气流不仅可以减少雾滴漂移而且增强了药液的穿透性，使作物正反叶面都能均匀受药，并较长时间的沉积在作物叶面上，便于病虫吸食以达到最优的杀虫效果。

4)植保成本低。据大量实践应用测算，采用农用无人机喷洒农药不仅节水省药而且喷洒成本大大低于地面机械和人工喷洒。

5)安全环保。无人机喷洒农药能明显减少农药的施用量，减少农药对环境的面污染以及对作业人员的身体伤害，符合国家化肥农药减施增效的要求。

6)是重大病虫害的应急解决方案。在遭遇重大病虫害的年份，农用无人机可快速集结组建规模化的服务网络进行紧急救援，有效抑制灾情的蔓延。

我国航空施药起步相对较晚，其最早可追溯到20世纪50年代初，从最初的载人固定翼飞机和载人直升机发展到无人直升机和多旋翼无人机。目前我国农用无人机飞控技术甚至处于世界领先地位，无人机装备总量和作业面积都处于全球第一，无人植保机市场保有量已经超过30 000架，作业面积从2017年的1.06亿亩次增长到2018年3亿多亩次，标志着我国航空植保发展进入全新时代。

日本在20世纪80年代开始喷药无人机的研制工作，是最先将无人直升机用于农业生产的国家。1987年日本将最先研制的无人直升机R50用于农药喷洒，经过近30年的发展植保无人机经历了从无到有，从有人直升机到无人直升机的快速发展，YAMAHA公司研发的无人植保直升机成功解决了日本受地形和地块面积限制不适合载人飞机作业的难题，为日本农业航空的发展做出了重要贡献。在2003年无人直升机对水稻的防治面积首次超过有人直升机且此后作业率一直高于有人直升机。1995—2015年，日本的植保无人机保有量从307架增加到2668架。截至2010年底，日本使用农用无人机开展农田防治面积达到96.3万hm²，占航空作业总面积的38%，登记在册的无人飞手14 163人。美国农业航空开始于1906年，发展到现在已经有100多年的历史，具有完善的航空组织体系和质保模式。美国是农业航空应用最广泛的国家，现有农业航空公司2000多家，在用农用飞机约4000架，注册持证的驾驶员3000多名，每年防治耕地面积近3400万hm²，占美国年防治面积40%以上。美国的森林飞防防治和水稻飞防防治完全使用航空飞防作业。

2.2.2 无人机在田间管理方面的应用