无人机越来越多地用于工业应用，农业部门也特别关注无人机以提高效率。尽管工业是无人机技术出乎意料的应用之一，但预计全球农业无人机市场的价值将从2017年的5亿美元增长到2025年的约46亿美元，相当于每年增长约32％。

随着越来越多的品牌推出专门设计的农用无人机，人们越来越意识到无人机如何使农业产业受益，因此预计这种商用无人机应用的增长幅度很大是合理的。

35斗（微信号：vcearth）编译了一篇来自3Dinsider的文章，在本文中，他们将详细介绍农用无人机是什么、它们如何工作以及如何使用。同时，他们还编制了目前最佳的农业无人机清单。

农民使用农业无人机对其作物的健康状况进行快速和详细的评估，这些农业无人机的调查可以揭示灌溉、虫害或土壤变化的问题。一些农业无人机模型甚至带有可以在处理调查数据后提供基于位置的信息的软件，允许农民采取明智的纠正措施。最终，农业无人机是农民可以用来提高作物产量和农场效率的宝贵工具。在世界饥饿和粮食短缺迫在眉睫的时代，农业无人机的技术变得比以往任何时候都更加重要。

虽然无人机在农业应用中的似乎是一个新颖的想法，但其背后的技术实际上已经从21世纪初开始运用。归一化差异植被指数（NDVI）是从作物航空图像的多光谱分析得出的度量。LANDSAT卫星十多年来一直使用它来评估热带雨林的全球健康状况。在较小的范围内，农民可以还使用NDVI来识别其田地中的“问题区域”。

除了捕获可见光之外，NDVI相机还可以捕获近红外光，其近似于可见光谱之外的波长。其背后的理论是，由于叶绿素色素的存在，健康的植物和作物会吸收更多的可见光。因此，它们反射较少量的可见光和较高量的近红外光。

NDVI值可以在-1.0到1.0的范围内。通常，健康作物的NDVI值具有0.3至0.8之间的值。低于这些值的作物便是不健康植被，或者可能是在云或裸土上捕获的多光谱图像的人工制品。水体具有近似等效的可见光和近红外光的反射率，导致NDVI值接近零。

农业无人机的使用形成了精准农业领域的支柱。农用无人机可以观察和测量农田的时间和空间变化，并制定决策支持系统来回应问题和发现。除了改善作物健康外，该系统还旨在通过优化投入和最大限度地减少资源使用来提高效率。

通过收集大量数据，精准农业为农业带来了“大数据”的所有好处。整个精准农业生态系统不仅仅是无人机，还包括将无人机收集的数据整合到易于理解的地图和模型中所需的软件。更复杂的软件甚至可以使用时间序列数据来模拟农场条件，从而得出预测结果。

精准农业最明显的好处是肥料的变速率传播技术的实践。通过GPS辅助识别问题区域，农民可以选择在最需要的区域分配肥料。用于其他健康区域的肥料甚至可以分配到问题区域，从而优化其使用。

美国、加拿大和澳大利亚一直处于采用精准农业技术的最前沿，欧洲和拉丁美洲国家紧随其后。在亚洲，中国是唯一接受这项技术的主要国家，尽管采用率仍然滞后。精确农业的高初始成本已被确定为其采用阻力的主要原因，特别是对发展中国家而言。

农业产业的成员仍然乐观地认为，成熟的农业无人机技术将使其更容易融入当前的农业技术。政府也可以通过向早期采用者提供激励措施，从而降低一些财务风险，促进这项技术更好发挥作用。

用于农业调查的早期无人机主要是固定翼模型，但近年来多旋翼无人机已成为该领域的重要存在。 然而，尽管四轴飞行器越来越受欢迎，但精确农业是固定翼无人机仍然相当受欢迎的少数几个领域之一。

固定翼无人机具有为它们工作的一个主要优点：它们可以比多旋翼无人机飞得更远。就像飞机一样，固定翼无人机机翼精心设计的形状在向前移动时会产生升力。这意味着固定翼无人机的螺旋桨马达只需要提供前进运动。典型的固定翼无人机可以飞行30到40分钟，比使用多旋翼无人机通常达到的15到25分钟要长得多。

除了具有更长的电池寿命，固定翼无人机也可以更快地移动，这使他们能够在一个电池周期内覆盖面积达60公顷的大面积区域。通过使用固定机翼模型，农业无人机可以在农场收集数据。固定翼无人机的机翼设计还能够让它们在电池耗尽时平稳地滑向安全的着陆点。

然而，固定翼无人机的高速也被证明是一个缺点。对于固定翼无人机，无人驾驶飞行员无法悬停或减速到足够低的速度来捕捉高分辨率图像，而且它们通常比多旋翼无人机大，使得它们不便携带。

另一方面，多旋翼无人机具有优越的可操作性。除了能够进行垂直起飞外， 多旋翼无人机还可以悬停，减速并使方向发生非常急剧的变化。这允许无人驾驶飞行员制造非常紧凑的飞行路径。多旋翼无人机可以实现的较慢速度可以增加捕获的航拍图像的重叠率，从而使得更高分辨率的重建模型也更准确。

多旋翼无人机的主要缺点是电池寿命短。多旋翼无人机的螺旋桨负责提升和推进，需要高功率输出。即使是高端多旋翼无人机型号也只能使用30分钟或更短的电池寿命。对于大型农场，完成全面调查将需要频繁返回家庭以更换电池，尽管可以完成与固定翼无人机相同的目标，但使用多旋翼无人机需要更长的时间。

有一点需要记住，无论选择固定翼型还是多旋翼式无人机，农用无人机都非常昂贵。因为这些是配备自动飞行选项的专业级无人机和可捕捉近红外光的摄像机，同时还需配备一个软件或应用程序，用于调查计划和数据的后处理。所有这些功能使农用无人机的价格范围超出了常规用户所能承受的范围。

农业无人机领域是一个利基市场，寻找农业无人机的买家没有很多选择。我们已经编制了当今市场上最好和最受欢迎的农用无人机列表，以帮助大家挑选最好的型号。

DJI智慧农业套餐是DJI现有无人机技术的一部分，旨在满足精准农业的需求。该套装包含标准的DJI M100无人机，配备视觉传感器和多光谱传感器。它还附带一年的DataMapper Standard订阅，这是一个可用于生成2D和3D地图的软件平台。该软件还有一个庞大的NDVI分析工具库和其他更高级的索引。通过结合不同分析工具的结果，农民可以做出更细微、更明智的决策。

该软件包还附带DataMapper Infield，这是一个桌面和移动应用程序，可让你定义测量的飞行路径覆盖范围，并为模型校准添加特定的地面控制点。如果你想立即查看调查结果，DataMapper Infield还可让您查看移动设备的实时结果。

包含M100无人机允许使用DJI的优质专业级无人机进行农业调查。它完全组装好并准备好飞行。作为DJI首屈一指的无人机之一，M100具有直观易学的控制功能，可提供非常稳定的飞行体验。M100可在单个电池循环中运行最多35分钟。

如果想要用于农业调查的现有DJI无人机，那么可以选择将Sentera NDVI升级为大疆无人机。此升级与Mavic Pro、Phantom系列、Inspire 2和M200系列兼容。基本上，升级包括在无人机底部安装NDVI摄像机，让照相机保持不变，让无人机能够捕捉近红外图像。

1.2 MP Sentera NDVI摄像机是当今最小、最轻的精确农业传感器，添加此传感器几乎不会影响无人机的飞行性能。购买此升级版时，Sentera将在现有的Phantom或Mavic无人机中安装传感器。如果你已经拥有Inspire无人机，带有稳定万向节的NDVI摄像机可轻松连接到Inspire现有的插座中。

购买Sentera NDVI升级还可以为您提供1年的FieldAgent软件订阅，您可以从移动设备或台式计算机上运行该软件。FieldAgent软件可用于生成NDVI地图，以提供有关作物健康状况的见解。高级数据处理功能还提供高程映射、杂草检测、区域映射和总体分析。

Sentera NDVI升级可能是获得自己的精确农业无人机最经济实惠的方法之一，特别是如果你已经是专业级DJI无人机的拥有者。

Parrot利用其Parrot Sequoia多光谱传感器的优势，在农用无人机领域领先于众多主流无人机品牌。他们的Bluegrass Fields quadcopter通过将Parrot Sequoia与前置RGB相机相结合，提供端到端的精准农业解决方案。它是一种坚固且易于驾驶的无人机，可在单个电池循环中覆盖多达65公顷的空间。

Parrot Sequoia传感器允许Bluegrass捕获四个不同单声道波段的图像：红色、绿色、红色边缘和近红外线。通过每次调查中的数据捕获量，Bluegrass可在几分钟内提供大量信息。高分辨率相机可以在122米高度实现每像素11.5厘米的地面采样距离（GSD），在30米高度可以提高到每像素2.8厘米。

在多光谱分析确定问题区域后，你可以使用前置1400万像素摄像头拍摄高质量图像进行详细的视觉检查。由于能够以1080p分辨率捕获视频，Bluegrass甚至可以充当实时监控无人机，用于识别容易观察到的问题，如害虫或野生动物。

Parrot Bluegrass Fields无人机套装附带ParrotFields移动应用程序，这是一种快速简便的调查计划的宝贵工具。当无人机在飞行中时，ParrotFields应用程序可以实时查看正在收集的数据生成的NDVI地图。这可以让你在调查期间的任何时候介入，对问题区域进行更详细的调查。你也可以为数据添加文本注释，甚至可以附加无人机或地面拍摄的地理标记照片。

数据捕获后，可以使用PIX4DFields无人机映射软件进行详细分析，生成自定义索引图，对作物健康行为进行时间分析，并提出可与大多数农场管理信息系统（FMIS）无缝集成的处方图。

Parrot Disco-Pro Ag基本上是Bluegrass Fields的固定翼对应物。它还配备了Parrot Sequoia多光谱传感器，用于详细的作物分析。无人机专用的16 MP RGB相机可以捕获高分辨率的照片和视频，用于作物监控和视觉评估。正如固定翼无人机的优势一样，Disco-Pro Ag可以在一个电池周期内行驶80公顷，比Bluegrass Fields长近4倍。

飞行Disco-Pro Ag并不困难。它不需要长的起飞带，因为它可以很容易地手动发射。自动着陆系统也意味着你不需要出色的着陆技能。收集完裁剪数据后，你可以选择将Parrot Sequoia传感器的位置移动到无人机的顶部。这使你可以收集太阳光强度数据，以便对多光谱数据进行辐射校准。校正可以得到更准确的数据，以及更明智的处方模型。

Disco-Pro Ag不提供实时生成NDVI地图的平台，但它确实附带了基于云的Airinov First作物分析平台。基于云，将作物数据同步到Airinov并生成NDVI地图几乎可以立即完成。该软件还可以生成其他地图，例如肥料的可变速率应用程序地图。

Disco-Pro Ag包含Parrot对作物图像的多光谱分析和处方图生成的所有优秀技术。作为固定翼无人机，它是各大农场的推荐模型。

Ebee SQ可能是农民可以使用的最好和最昂贵的农业无人机之一。位于Parrot下的senseFly公司也使用了Parrot Sequoia多光谱传感器和eBee SQ。然而，它从其他Parrot农用无人机中脱颖而出，能够在单个电池循环中覆盖多达200公顷的土地。这使其成为覆盖非常大的农场区域的极其有效的工具。

无人机套件附带eMotion Ag，这是一个集成的软件平台，具有调查规划功能，同时能够连接到基于云的解决方案，以下载实时空域数据和天气更新。它与大多数FMIS平台和农业机械完全兼容，因此收集的数据可以无缝集成到你现有的工作流程中。

使用Parrot Sequoia传感器的5个波段（4个视觉，1个近红外线），Ebee SQ可以在一次飞行中收集如此多的数据，可以使用Pix4DFields软件处理收集的数据，不仅可以生成NDVI地图，还可以生成数字高程模型、正射学、3D点云、Google地图文件和处方地图。

很少有无人机可以与其110公里/小时的最高速度和55分钟的最大飞行时间相媲美。如果你想拥有能够快速有效地完成精准农业工作的无人机，senseFly eBee将是适合你的无人机。

进行多光谱分析的无人机对农民进行作物管理有很大帮助，我们可以预见未来无人机可以做得更多。事实上，未来可能已经出现在DJI Agras MG-1上，这是一种可以携带10公斤有效载荷的无人机，每次操作可以在7到10英亩的农田中喷洒化肥、杀虫剂或除草剂。由于能够轻松设置喷洒其有效载荷的区域，因此可能没有其他作物喷洒方法可以与DJI Agras的效率相媲美。

目前，没有其他主流无人机品牌能够提供像DJI Agras这样的产品。不过，竞争对手可能不久将出现。我们乐观地认为，未来的发展甚至可以将NDVI分析技术与作物喷洒无人机结合起来，进行直接的作物健康分析，控制喷洒肥料的速度。

除了作物喷洒无人机的前沿，我们还预计未来的农用无人机将配备更长的续航时间。飞行距离目前是不同农业无人机试图相互升级的战场，这是我们希望继续的竞争。

目前，广泛采用农用无人机的一个主要障碍是价格高昂。senseFly eBee售价超过10000美元，而用于DJI无人机的Sentera升级售价在1500美元至5000美元之间。我们乐观地认为，无人机制造商在这一领域日益激烈的竞争将最终将价格降低到使这项技术的采用更加容易的水平，特别是对于最需要它的发展中国家。

无人机技术在农业中的应用似乎并不寻常，通过利用无人机技术，农民可以在几分钟或几小时内获得有关其作物健康状况的最新详细数据，而不是以传统方式收集数据所需的时间。这一概念将现代技术与一个非常老式的产业极为成功地融为一体。

尽管该技术已在多个国家使用多年，但农用无人机仍有巨大的发展潜力，因此可用于其他应用。DJI Agras向我们展示了未来，因为它基本上是一个压缩成无人机大小的农作物掸子，可以执行自动命令。这项技术的高成本也使一些市场难以进入，特别是经济主要依赖农业的发展中国家。随着世界饥饿和粮食短缺成为越来越多的相关问题，农业无人机是我们希望看到的主流技术。

本文作者：约瑟夫·弗林特

文章来源：https://3dinsider.com/agricultural-drones/

图片来源：Pixabay

（编译：苏艳）