由于粮食生产和消费需求的增加，世界供应量达到历史最高水平，商品价格处于历史最低水平，现代农业正处于一个十字路口。全球各地的农民和农学家比以往任何时候都更需要改善资源管理，以应对不断紧缩的预算，而 “从农场到餐桌 “运动中，加强产品可追溯性的压力越来越大，因为消费者对他们购买的商品的来源以及它们是如何种植的越来越感兴趣。
此外，气候变化继续为农业行业在保护供应链安全方面带来新的复杂性。快速变化的环境条件进一步加剧了这些挑战，最新数据显示，到2050年，整个欧洲的农业因气候变化造成的总体损失可能高达16%。在发展中国家，优化可持续发展资质以尽量减少对公众和地球的健康和福祉的影响仍将是优先事项，特别是因为加强可持续发展措施还可以通过使农业专业人员能够更有效地集中资源和努力，从而提供额外的经济利益。
政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的一份具有里程碑意义的报告指出，可持续土地管理可能是扭转气候变化对土地退化影响的关键——土地退化是人类和农业活动以及极端天气条件的重要后果，土地和土壤质量受到污染或退化的。报告称，这可以提供“具有成本效益的、即时的和长期的利益”。考虑到这一点，至关重要的是，农场改变他们的运作方式，不仅减轻气候变化的影响，而且保护自己免受经济损失。
精准农业的兴起
为了平衡恢复地球和减少全球碳排放，雄心勃勃的计划已经付诸实施。例如，英国全国农民联盟(NFU)概述了其到2040年使英国农业实现碳中和的目标，通过引入一系列措施来改善土地管理，提高农业效率，并促进更广泛的生物经济。尽管这个问题没有单一的解决办法，但全国农民联合会提倡“更聪明”地工作，以减少农业的直接污染，即以更少的排放实现同样的价值。
精准农业技术可以帮助农民做出更明智的决策，近年来已经有了很大的发展，预计到2025年全球市场规模将达到434亿美元。虽然无人机还没有进入主流农业领域，但它们在精准农业中发挥着越来越重要的作用，帮助农业专业人士引领可持续农业实践，同时也保护和增加利润。
全球定位系统(GPS)技术和地理信息系统(GIS)工具的使用构成了这些精确农业做法的很大一部分，使其能够对农田内的产量和作物参数数据进行精细监测和绘图。这些技术提供了更密集和高效的耕作方法，可以帮助农民调整肥料处方，或在作物病害蔓延之前识别它们。有了更多的数据在手，农民就可以根据经济和环境因素做出决定——例如，通过优化肥料处理，在正确的时间只施用适量的肥料，就可以节省大量的成本和环境成本。
无人机的采用
作为一种有效的可持续农业管理方法的一部分，无人机在农业行业的使用正在稳步增长，这使得农学家、农业工程师和农民能够帮助简化他们的操作，使用强大的数据分析来获得对他们的作物的有效洞察。例如，通过使用无人机数据精确规划和不断改进，如沟渠的使用和肥料的应用，作物监测变得更容易。使用全球定位系统(GPS)，可以精确追踪产品从农场到餐桌的每一个位置，而不是更传统的时间和劳动密集型数据收集。
无人机在仔细监测大面积农田方面特别有用，可以考虑坡度和海拔等因素，例如确定最合适的播种处方。该技术还被证明在获得植物出苗和种群的广泛概述方面是有用的，因为更准确的数据可以帮助重新种植的决策，以及间伐和修剪活动和作物模型的改进。
至关重要的是，无人机数据的高分辨率特性可以用来评估作物的肥力，使农业专业人员能够更准确地施肥，减少浪费，并计划——并排除——灌溉系统的故障。这种技术在自然灾害(如洪水)发生后也特别有效，可以帮助农民评估步行可能难以到达的地形的损失。
进一步推进农业无人机发展
无人机在改善可持续农业方面的潜力是巨大的。农业无人机市场预计价值324亿美元，这表明该行业开始认识到比传统方法(如地面测绘)的好处。
考虑到需要测量的广阔地形，无人机提供了更高的效率，允许用户比其他方法更快地捕捉高分辨率图像。特别是在这些动荡的市场环境下，估计年收益率可以帮助指导决策和管理预期。此外，无人机现在被视为测绘困难地区的一种更安全的选择，比如不平坦或广阔的油田，这些地区可能对操作人员造成危险，特别是与必须步行进行的地面技术相比。
传统上，卫星和载人飞机一直被用于监测农业，而无人机正迅速被认为是一种更准确、更经济的替代品。研究表明，无人机图像提供了更高的准确率和分辨率——即使是在阴天。尽管在恶劣的天气条件下使用传统的地面方法收集数据可能会使项目推迟数天，但可以通过无人机全年进行准确的作物健康评估。
从历史上看，卫星和载人飞机上的摄像头也不足以清楚地绘制田野地图，因此不可能获得植物的确切图像。相比之下，无人机技术为用户提供了不同植物部位的精确图像，甚至允许早期识别害虫和疾病。从历史上看，处理这些高质量的图像比地面测绘和卫星方法花费的时间要长，但是由于新的软件解决方案，处理时间已经减少到只有几分钟。这意味着它可以在还在现场的情况下进行，可以立即做出基于证据的决策，并将数据直接输入精密农业设备，大大加快了这一过程。
关键的考虑
一旦农民决定在农业管理中使用无人机，在投资之前有几个因素需要考虑。旋翼无人机和固定翼无人机是两种具有各自独特优势的无人机。旋转系统，如四轴飞行器或直升机，是测绘和检查小区域的理想选择，因为它能够在更近的范围内以毫米/像素的方式拍摄高分辨率图像。起飞和降落的面积也可以很小，适合更多的城市地区。相比之下，固定翼无人机通常更适合和有利于农业应用，因为绘制的面积通常很大，起飞和降落空间也不受限制。耐力和高巡航速度允许更大的面积的土地被映射到快2.6倍,与一个对象解决厘米每像素/英寸,也和用户受益于其承受能力高风的阻力,当映射大片开放的土地的一个重要因素,以及降低劳动力成本。
除了设备的选择，农业专业人员还必须考虑使用第三方协助无人机飞行的好处，或者内部培训一个团队是否更有利。由于长期的成本效益和潜在的投资回报，越来越多的公司选择在内部使用无人机。现在技术的进步意味着无人机也可以与现有的农场管理信息系统(FMIS)无缝集成，以减少规划和实地花费的时间。为了进一步简化工作流程，硬件和软件制造商之间的伙伴关系还可以支持农业专业人员在一个系统中进行数据收集后的处理和分析。
这使得农业专业人员可以驾驶无人机，并使用附带的软件处理图像，然后将数据直接导出到应用程序地图上，用于农业设备，如喷雾器。这些措施使精确的应用和确保更少的材料浪费，有助于节省成本。将农民、无人机制造商、软件、农业服务提供商和农学家连接在一起，这种级别的无缝集成使完整的无人机到拖拉机工作流程成为智能农业和优化农场管理方法的领先方式。
对运营商来说，及时了解机场周围的管制空域和个人隐私等法规也至关重要。立法在不断演变，目前世界各地的立法尚未协调一致。由于不同地区的法规差别很大，拥有正确的团队可以帮助农业行业的无人机运营商选择符合标准的型号，确保他们有正确的认证，并根据最新的指导、安全和监管标准飞行。
随着农业排放的增加成为一个日益严重的问题，需要对农业进行改变，以帮助缓解气候变化，并防范未来对环境的影响。用无人机绘制农业地图变得更加容易，让操作者能够获得作物健康状况的关键信息，并据此制定计划。这项技术不仅对环境有积极的影响，而且从长远来看，它还可以为农民和农业专业人员节省大量成本。无人机已经成为一种快速、简便地绘制复杂地形的有效方法，特别是与载人飞机和卫星等更传统的绘制方法相比。这正在帮助农业成为一个数据驱动的行业。科技巨头微软在这一领域处于领先地位，其微软Azure FarmBeats项目利用无人机的数据分析来提高农场生产率，减少资源使用。
无人机技术在改善可持续性方面前景广阔。下一步将是使用人工智能(AI)自动分析结果数据。这不仅将鼓励更有效的运营，而且使更频繁的健康评估也将有助于提高整个行业的可持续性。
