1月13日，大疆创新子公司慧飞无人机应用技术培训中心发布文章《浅谈2021年度农业无人机行业发展现状与趋势》，介绍分析2021年全国农业无人机应用情况。文章提到，过去一年无人机在农业应用中作业面积持续增加、适用场景不断扩大，实现从“植保无人机”到“农业无人机”的转变。
应用面积更广
文章介绍到，2021年，国内农业无人机保有量首次突破10万台，达到16万台；作业面积超过14亿亩次，行业整体增速达80%。
2021年，仅黑龙江播撒总作业面积已达1亿亩次（仅大疆农业无人机数据），近50%左右的水稻肥料由农业无人机进行播撒。农业无人机播撒肥料避免了高强度体力劳动，受到了水稻种植户的极大欢迎。预计2022年，黑龙江水稻农业无人机肥料播撒面积还将持续增长。
各地飞防渗透率数据
与此同时，不同地区间的飞防渗透率差异高达80倍。文章提到，2021年新疆地区飞防渗透率达到80%，即登记在册的耕地绝大多数都使用过农业无人机服务，而重庆市飞防渗透率只有1%，这说明大面积、平原地区、农业人口少的地区，往往更有利于农业机械化发展；反之，越是丘陵山地、地块面积小、土地流转弱、人口多的地区农业机械化越难以发展。80倍的巨大差异，充分说明了我国地域辽阔、区域情况差异大的现状，另一方面也说明部分地区仍具有一定的发展潜力。
应用场景更多
文章指出，“果树”与“播撒”是2021年飞防两大关键词，除了播撒作业面积高速增长，农业无人机在果树的应用，也迎来了新的阶段。
果树相对于水稻、小麦等大田作物具有植株高、冠层厚、地形陡峭（南方山地果树尤其突出）的特点，农业无人机要实现良好的作业效果，应实现以下几个性能指标：（1）实现自动仿地，也就是能够在陡峭的山地实现固定相对高度的飞行；（2）实现雾滴的良好覆盖，并且空地应实现不喷洒；（3）避免过高浓度的药液或强大的风场对果树和果实产生损害。
果树模式作业流程
随着农业无人机植保、测绘一体化，果树的作业方式在这两年发生了巨大变化，一个趋势是农业无人机使用视觉识别，对于不算陡峭的果树可以直接作业，无人机自动进行识别并仿地；而对于比较陡峭的果树，则使用农业无人机进行航拍并通过遥控器进行重建与运算，产生的结果直接调用即可作业。
果树枝向对靶技术。
实现雾滴均匀覆盖，是无人机在果树作业中更为困难的攻坚项目。类似柑橘、荔枝等果树类型，如没有实现有效修剪，往往冠层密闭，只是单纯依靠风场强大并不能确保雾滴穿透到中下部。冠层在强大风场的压迫下，往往会堆叠，更难穿透。为了解决这个问题，大疆农业2021年第一个尝试是枝向对靶，也就是无人机两侧的机臂上翘一定角度，药液从树叶生长的方向吹向树枝，形成雾滴迷宫，从而提升中下部的覆盖效果。但是这个方案要求无人机从两垄之间飞过去，对果树种植方案有一定要求。
双重雾化离心喷洒系统雾化效果。
另一个方向是采用更细的雾滴、更大的流量从而提高雾滴整体的数量和中下部雾滴的数量。采用离心喷洒系统能够支持更大的流量，如大疆T40农业无人机流量可达12L/分钟，同时最细雾化粒径可达到50μm。更为细小的雾滴能够产生烟雾悬浮状态，能够弥漫在果园，从而实现更大面积的覆盖。
目前果树飞防还处在发展早期，相应的技术还处在高速迭代阶段，但随着作业效果被越来越多人接受，相信在未来的2-3年内，每年都会实现翻番增长。
农业无人机播散应用范围。
农业无人机播撒广泛应用于水稻、小麦、油菜、草籽等播撒。但最为典型的应用还是水稻的种植过程。以整个种植过程来看，涵盖的环节包括底肥播撒、种子播撒、追肥播撒、杀虫杀菌、除草，完整地覆盖了水田翻整到收割前的全部工作，成为水稻种植不可或缺的高效生产工具。2021年12月底，笔者针对101位黑龙江地区的种植户进行直播收益的调研，结果显示，使用农业无人机播撒作业每亩平均增收93元。
技术更成熟
无人机载重提升。农业无人机早期机型都以10L为主，逐步发展到16L、20L、30L、40L，在一定范围内，载重的增加有利于提升作业效率和效果。不同地区、不同应用对于机型载重有着不同的要求，以应用范围而言，果树植保、播撒作业需求更大的载重，以保障效率和效果，而大田作物喷洒，往往并不需要大载重机型；以地区范围而言，零散地块更钟爱中小机型，而规整大地块更适用于大载重机型。
在2021年底，主流机型载重量已增长至40L、播撒50KG，相信在一定时间范围内，机型载重不会再继续上升。因为随着载重的上升，已经产生以下弊端：1.单人难以搬运；2.风场过强，容易产生倒伏；3.充电功率超过7KW，单相电已难满足，对电网要求更高。预计在3-5年内，国内将以20-40公斤的机型为主，各个地区根据自身的需要进行选择。
两种喷洒系统特性对比。
离心喷洒系统的比例增加。目前常见的雾化方式包括离心喷洒系统和压力式喷洒系统（液力雾化）。压力喷洒系统属于常规雾化方式，优势在于成本低、寿命长、穿透能力稍强，是地面植保机械的主要雾化方式，但是也存在雾化粒径谱宽、粉剂适应性能力弱、粒径与流量关联等特性。离心式喷洒系统具有粒径调节与流量脱钩、流量大、粉剂适应性更强的特性，在果树、高剂量粉剂作业、大流量场景更有优势，但是离心喷嘴属于向四周甩出，雾滴穿透性稍弱飘移性更强，另外其成本也高于压力式喷洒系统。
离心喷洒系统在大载重机型、果树作业更有优势，可以提供大流量、细雾滴、适应粉剂作业（果树作业粉剂比例较高，保护性杀菌剂使用较多）。而在中小载重机型，流量要求不高，低成本而长寿命的压力式喷洒系统依然有其自身优势。所以，从长远看，两种喷洒系统将会长期保持共存。
从目前的趋势来看，大于20L的机型选择离心喷洒系统的比例在增加，而在20L以下机型，则仍有不少依然选择压力喷洒系统。
网络RTK工作方式。
RTK定位技术成为首选。RTK定位能够实现高精度作业，也是建图测绘、果树作业、变量喷洒或播撒的基本前提。目前RTK主要有两种布设方式，包括移动RTK基站和网络RTK。移动基站需要另外购置RTK基站并且需要提前铺设，但无论当地是否有网络覆盖都可以良好运用。网络RTK是通过提前建设固定的RTK基站，并通过网络通讯信号与无人机进行通讯，无人机联网即可获得高精度定位。网络RTK的劣势在于一旦本地没有基站覆盖或者没有网络通讯信号覆盖，则无法正常使用。国内已经大规模建设网络RTK基站，除了边疆部分人口稀少地区已能够实现大范围覆盖，成为农业无人机作业的首选。
智慧农业应用更为普及
智慧农业的本质是运用各种现代智能设备，辅助农业生产进行决策或者实现精细作业。测绘类无人机例如P4R、P4M正是其中的智能设备一类，能够进行辅助决策。
测绘类无人机能够带有光学负载，包括可见光与多光谱镜头。使用可见光镜头即可进行出苗、杂草分析、高程测算等。利用作物叶绿素对不同光谱的响应差异，即可进行RGB（可见光）、NDVI（多光谱分析方式之一）等分析，从而实现长势差异、产量分析，为后续的精准变量喷洒实现可能。
多光谱无人机变量任务的工作流程。
在新疆棉花生长过程中，一方面需要进行施肥保障生长良好，到一定阶段还需要进行化控避免棉花徒长，影响产量和收割。使用多光谱进行长势分析，即可识别出长势差异，增加长势弱区域作物营养液的供给量。而在化控阶段，即可对长势好的区域增加生长调节剂的使用量，这样就能实现真正意义上的精准农业。
在今年跟踪的多个新疆棉花变量喷洒案例中，实现亩产平均50KG的增产，对于增产增收意义重大。
棉花变量作业
在施肥方面，基于智慧农业加持下的农业无人机一定程度上解决了播撒均匀度的问题。通过多光谱无人机进行长势分析，即可辨别长势差异，再通过变量设计，即可实现精准肥料播撒。以水稻为例，相对于传统的播撒方式，农业无人机变量播撒能够实现减量、增产、增效，是极具有生命力的新型农业生产方式。
变量播撒带来的经济效益。
文章最后指出，目前以播撒和果树为代表的农业无人机新应用实际渗透比例还比较低;南方零散地块总体飞防应用比例不到20%，随着土地流转和农业生产人口继续减少，平均种植规模将持续提升，对于机械化存在硬性需求，农业无人机仍有较大发展空间。
此外，随着农业无人机应用范围越来越广、使用频率越来越高，购机自用将会更加普遍。预计国内2022年农业无人机保有量将会达到23-24万台，作业面积将会达到20亿亩次以上。
【来源】南方农村报