摘 要：近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的發(fā)展，全新的高科技創(chuàng)新性技術開始運用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是果園土壤營養(yǎng)調(diào)查、病蟲害防治及水肥一體化生產(chǎn)等方面實踐中的應用越來越廣泛。無人機技術不僅可以給果園生產(chǎn)帶來強大的推動力，也可以更好地促進果園生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展，有助于更好地進行現(xiàn)代化果園生產(chǎn)技術改造，提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量，助推鄉(xiāng)村振興。

關鍵詞：無人機；果園；生產(chǎn)實踐；鄉(xiāng)村振興

無人機技術在果園生產(chǎn)中的應用可以提高管理精細化程度、減少農(nóng)藥使用，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和安全性，優(yōu)化資源利用和數(shù)據(jù)驅(qū)動決策，從而促進果園生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和智能化發(fā)展。筆者在本文中分析了無人機技術的發(fā)展概況，介紹了其在果園生產(chǎn)應用中的優(yōu)勢與局限性，并對其未來發(fā)展前景進行了展望（圖1）。

1 無人機技術發(fā)展概況

無人機是指不攜帶操作人員、由動力驅(qū)動、可重復使用、利用空氣動力承載飛行、可攜帶有效載荷、在遠程控制或自主規(guī)劃的情況下完成指定任務的航空器。隨著電子技術、材料技術以及空氣動力學等科學技術的發(fā)展，無人機逐漸向小型化、信息化和輕量化發(fā)展。

2 無人機在農(nóng)業(yè)領域的應用現(xiàn)狀和趨勢

無人機與智慧農(nóng)業(yè)有著密切的關系。智慧農(nóng)業(yè)是利用現(xiàn)代信息技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，通過數(shù)據(jù)采集、分析和應用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和精細化管理。而無人機作為一種重要的信息獲取工具，可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。無人機技術在農(nóng)業(yè)領域的應用前景廣闊，能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低成本、改善環(huán)境效益，符合農(nóng)業(yè)綠色、智能化發(fā)展的趨勢[1]。在農(nóng)田巡查與監(jiān)測方面，無人機可以搭載多種傳感器，如紅外線、多光譜、熱成像等，用于監(jiān)測農(nóng)作物的健康狀況、土壤質(zhì)量、水資源利用等，實現(xiàn)精準化農(nóng)業(yè)管理。在病蟲害監(jiān)測與防治方面，利用高清相機、光譜傳感器等技術，無人機可以快速掃描農(nóng)田，及時發(fā)現(xiàn)病蟲害，及時進行防治，減少農(nóng)藥的使用[2]。通過無人機還可以進行精準化施肥和噴藥，提高施肥噴藥效果，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全。無人機可以結合攝影測量技術，對大面積農(nóng)田進行測量和量化分析，比如獲得水稻株型、株高等參數(shù)，輔助農(nóng)民進行水稻管理[3]。在識別和采摘方面，通過機器視覺和智能算法，無人機可以識別和采摘成熟的果實，提高采摘效率和果實品質(zhì)[4]（圖2）。

隨著科技與相關配套設施的不斷發(fā)展與完善，無人機技術在農(nóng)業(yè)中的應用有著多方面的優(yōu)勢。在多傳感器集成與數(shù)據(jù)處理上，未來的無人機將集成更多種類的傳感器，并通過數(shù)據(jù)處理和人工智能技術實現(xiàn)更精準的農(nóng)業(yè)監(jiān)測和預測。

3 無人機技術在果園生產(chǎn)實踐中的優(yōu)勢

隨著技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，無人機在果園生產(chǎn)中的應用將進一步擴大，并為果農(nóng)提供更多的便利和效益。果園生產(chǎn)中的許多工作，如巡檢、監(jiān)測、施肥和采摘等，傳統(tǒng)的人工操作往往效率低下且耗時，而無人機技術可以實現(xiàn)自動化和高效化，減少人工成本，提高了生產(chǎn)效率。無人機可以快速掃描和監(jiān)測果園，提供及時的數(shù)據(jù)反饋，幫助果農(nóng)及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。無人機可以自動執(zhí)行一些農(nóng)業(yè)任務，如噴灑農(nóng)藥、施肥和采摘，提高生產(chǎn)效率，減少人力成本。洛川縣蘋果園實施無人機噴藥的試驗結果表明，無人機噴藥和傳統(tǒng)噴藥相比可以減少農(nóng)藥用量 80%，噴藥用水減少 95%，整個生產(chǎn)季節(jié)中，使用無人機噴藥的果園比傳統(tǒng)方式噴藥的果園減少勞動時間 13 天，全年節(jié)約雇工成本 600 元[5]。

此外，果園中的生長狀況、病蟲害和土壤質(zhì)量等因素對農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有著重要影響。通過搭載各種傳感器和高分辨率相機，無人機可以實現(xiàn)對果園中各種參數(shù)的實時監(jiān)測和精細化管理，監(jiān)測果園的生長狀況、土壤質(zhì)量和病蟲害情況等[6]。王騰[7]學者在基于無人機傾斜攝影的柑橘冠層特征提取與產(chǎn)量預估中的研究表明，利用無人機傾斜攝影技術獲取冠層特征并應用于奈維林娜臍橙的產(chǎn)量預估，平均絕對誤差為3.76，平均相對誤差絕對值為4.43%，證實了這一模型在生產(chǎn)實踐中的有效性。通過精確的數(shù)據(jù)收集和分析，果農(nóng)可以更好地了解果樹的需求，有針對性地施肥、灌溉和防治病蟲害，減少資源浪費和環(huán)境污染，提高果園的可持續(xù)性。例如，大疆農(nóng)業(yè)與中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所合作，進行了植保無人機田間試驗，推動了無人機在果園應用的模式，實現(xiàn)了果樹的精準防疫（圖3）。

在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全性方面，傳統(tǒng)的果樹施藥往往不夠精確，存在過量使用和藥物殘留的問題。而無人機技術可以實現(xiàn)精準噴灑，根據(jù)果樹的生長情況和病蟲害發(fā)生情況，精確計量和噴灑農(nóng)藥，減少了農(nóng)藥的使用量，降低對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)得到保護，避免浪費和誤傷，減少對環(huán)境的污染，提高果品的質(zhì)量和安全性，滿足消費者對綠色果品的需求。另外，無人機可以用于果樹的授粉，提高果實的結實率和品質(zhì)。通過搭載粉塵或噴霧裝置，無人機可以在果樹間飛行，實現(xiàn)精確的授粉。

在減少勞動強度和風險方面，果園生產(chǎn)中人工操作往往需要面對高強度勞動和潛在的風險，如攀爬樹木、施藥時接觸危險物質(zhì)等。通過引入無人機技術，可以將人工操作的風險降至最低。多架無人機還可以進行集群協(xié)作和協(xié)同作業(yè)，提高效率和擴大覆蓋范圍。例如，一架無人機可以進行監(jiān)測和診斷，另一架無人機可以進行農(nóng)藥噴灑，實現(xiàn)多任務同時進行，提高果園生產(chǎn)的效率。

在農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展方面，無人機技術代表了農(nóng)業(yè)智能化的發(fā)展方向，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和新興科技結合，實現(xiàn)數(shù)字化、自動化和智能化管理，推動農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化、高效化和可持續(xù)發(fā)展的方向邁進。

在數(shù)據(jù)驅(qū)動決策方面，無人機搭載的傳感器和相機可以收集大量的果園數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，果農(nóng)可以更好地了解果園的土壤質(zhì)量、水分狀況和養(yǎng)分需求等，有針對性地進行土壤改良、水資源管理和養(yǎng)分調(diào)控，進行準確的決策和規(guī)劃，優(yōu)化果園管理策略，優(yōu)化資源利用效率，減少浪費，提高果樹的產(chǎn)量和品質(zhì)。無人機可以用于果園的監(jiān)測和診斷，幫助果農(nóng)了解果樹的生長狀態(tài)、病蟲害情況和營養(yǎng)狀況。例如，無人機搭載的相機和傳感器可以獲取果樹的圖像和光譜數(shù)據(jù)，幫助果農(nóng)及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應的措施。無人機搭載的傳感器和相機可以產(chǎn)生大量的果園數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和決策支持系統(tǒng)進行處理，幫助果農(nóng)做出科學決策，優(yōu)化果園管理策略，提高果樹的產(chǎn)量和質(zhì)量。馮健等[8]利用無人機傳感器影像技術，設計了一套柑橘果園的產(chǎn)量估算系統(tǒng)，試驗表明在果園中對柑橘產(chǎn)量的估算獲得了最高88.6%的準確率，能夠切實輔助果農(nóng)對產(chǎn)量進行估算，為果園的智慧管理提供科學決策依據(jù)（圖4）。

4 推廣無人機技術應用的可行性建議

無人機技術在果園中有著種種優(yōu)勢，但是鑒于推廣成本高、培訓難度大等因素，在生產(chǎn)實踐中的廣泛應用還存在著現(xiàn)實困難。為了進一步推動智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，可以通過政策支持、技術培訓，以及合作平臺建設等多方面的措施來推動無人機技術的發(fā)展和應用，從而提高果業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，推動果業(yè)現(xiàn)代化進程。

第一，政府部門可以制定相關政策，鼓勵和支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和企業(yè)使用無人機技術。政策可以包括財政補貼、稅收優(yōu)惠和技術培訓等方面，以降低無人機技術的成本和推廣難度。第二，加強技術研發(fā)和創(chuàng)新。政府部門可以加大對無人機技術的研發(fā)投入，推動相關科研機構和企業(yè)加強合作，提升無人機的性能和功能。同時，鼓勵創(chuàng)新，推動無人機技術與其他農(nóng)業(yè)技術的融合，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。第三，建立規(guī)范和標準。相關部門可以制定相關的規(guī)范和標準，確保無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用的安全和可靠性。第四，提供技術支持和培訓。政府部門可以組織專業(yè)團隊，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和企業(yè)提供無人機的培訓和技術支持。通過培訓，提高操作人員對無人機技術的理解和應用能力，推動無人機技術在農(nóng)業(yè)中的廣泛應用。第五，相關部門應加強對無人機的監(jiān)管，確保無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的合法、安全和可持續(xù)應用。包括制定相關法律法規(guī)，加強對無人機操作人員的培訓和資質(zhì)認證，以及建立無人機飛行管制和隱私保護機制。第六，可以搭建農(nóng)業(yè)科研機構與無人機技術企業(yè)之間的合作平臺，促進雙方的合作交流和技術共享。通過合作，推動無人機技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的創(chuàng)新和應用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興的目標。

5 無人機技術在果園生產(chǎn)中的局限性與改進方向

雖然無人機技術在果園生產(chǎn)中具有許多優(yōu)勢和應用前景，但同時也存在一些局限性。比如無人機的飛行受限于天氣條件，如強風、暴雨等惡劣天氣可能導致無法正常操作，可能會影響果園生產(chǎn)計劃的實施。無人機飛行時間和載荷能力有限，電池壽命和承載能力制約了單次飛行的時間和攜帶設備的能力。此外還有技術操作和數(shù)據(jù)處理與分析的復雜性。操作無人機需要具備一定的飛行技能和專業(yè)的操作知識。飛行參數(shù)的設定、航線規(guī)劃、遙控操作等都需要操作人員具備相應的技術能力，增加了技術門檻和人力成本。在數(shù)據(jù)處理上，大量由無人機收集的數(shù)據(jù)需要進行處理和分析，這需要專業(yè)的技術和人力資源支持。在初期投入與運營成本方面，無人機技術的引入需要較大的初期投入，此外，維護、修理和更新設備也需要一定的運營成本，這對一些經(jīng)濟條件較差的果農(nóng)可能有一定的壓力。在飛行安全與隱私保護方面，果園生產(chǎn)中無人機操作存在一定的安全風險，如碰撞、墜落等可能對人員和設備造成危害。無人機在果園中飛行時應密切關注安全，避免與人員或建筑物發(fā)生碰撞。此外，無人機攜帶的相機等設備也可能引發(fā)隱私保護方面的問題，需要應用相關法律法規(guī)，保護用戶隱私。果園的布局、不同果樹的生長特點等因素需要有針對性地進行無人機飛行路徑規(guī)劃和作業(yè)模式設定[9]。因此，對于不同種植模式和果樹種類的果園，無人機的應用需要適應性調(diào)整和個性化布局。

雖然無人機技術在果園生產(chǎn)中存在一些局限性，但隨著技術的不斷進步和應用經(jīng)驗的積累，這些問題有望得到緩解或解決。果農(nóng)在應用無人機技術時應充分考慮具體需求和現(xiàn)實條件，并結合其他手段，選擇適合的解決方案。為了更好地利用無人機技術，需要進一步研究和改進無人機的性能和操作技術，與果園實際情況的適配。無人機技術在果園生產(chǎn)應用中的改進方向和發(fā)展前景有以下幾個方面[10]。

第一，智能化和自動化。未來的無人機可能會更加智能化和自動化。通過引入人工智能和機器學習算法，無人機可以更好地了解果園的需求，并自動執(zhí)行任務，這將提高生產(chǎn)效率和減少人力成本。同時通過提高傳感器的精確性等方式，保障無人機的飛行安全，減少可能存在的安全事故[11]。

第二，數(shù)據(jù)分析和決策支持。隨著無人機搭載的傳感器和相機技術的不斷進步，收集到的果園數(shù)據(jù)將更加豐富和精確。通過數(shù)據(jù)分析和決策支持系統(tǒng)，果農(nóng)可以更好地利用這些數(shù)據(jù)，做出更準確的決策，優(yōu)化果園管理策略，提高果樹的產(chǎn)量和品質(zhì)[11]。此外，通過信息技術的支持，進一步保障用戶的信息與隱私安全。

第三，環(huán)境保護和生態(tài)平衡。無人機技術在果園生產(chǎn)中的應用可以更好地保護環(huán)境和維護生態(tài)平衡。通過精準噴灑和精細化管理，可以減少農(nóng)藥和化肥的使用，降低對環(huán)境的影響。此外，無人機還可以用于監(jiān)測和預警病蟲害，及時采取措施，保護果園的生態(tài)系統(tǒng)。

6 結 語

無人機技術應用廣泛，在農(nóng)業(yè)、航拍攝影、物流運輸、環(huán)境監(jiān)測等領域發(fā)揮著重要作用。無人機技術在果園生產(chǎn)中的優(yōu)勢明顯，發(fā)展前景非常廣闊。隨著新材料、新能源和新技術的應用，無人機的續(xù)航能力和載荷能力將進一步提升。未來，無人機將在果園生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用，進一步提高管理效率、優(yōu)化資源利用、保護環(huán)境和推動果業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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