我国是传统农业大国，加强农业科技创新，能够提高农业生产效率，加快农业发展全面绿色转型。无人机技术在农业中的应用较为广泛，可用于种植、施肥、灌溉、监测和病虫害防治。最为常见的是利用无人机精准施药，这种方式能有效应对农业病虫害问题，同时对人力依赖相对较低，且随着技术的不断优化，施药的精准性也在逐步提高。因此，研究农业无人机精准施药技术优化对于提高农业生产效率、降低环境污染、保障农产品质量安全以及推动农业现代化进程，具有极为重要的意义。

农业无人机精准施药技术优化的意义

提高农药利用率与减少环境污染

　　农业无人机精准施药技术优化，对于提高农业利用率、减少环境污染具有非常重要的意义。这是因为在传统施药时，容易发生药物漂移、喷洒不均匀等问题，使得农药浪费严重，对目标农作物发挥作用的药物大约为30%～40%，比例相对较低，而其余被浪费的农药则会进入大气、水体以及土壤中，污染环境。而在使用农业无人机精准施药技术的基础上，利用智能算法、先进的传感器、喷头的精准控制技术等，能结合农田地形地貌、农作物的病虫害发生发展情况以及农作物生长情况、分布情况，精准控制农药喷洒剂量。例如，监测无人机可以根据农作物的密度和高度的监测数据自动调整好喷头流量、飞行高度，保证农药能够均匀地落在目标农作物上，这样农药的使用效率会有显著提升，有利于保护生态环境，促进农业的绿色、可持续发展。

提升农作物产量与质量

　　农作物的产量与质量受到很多因素的影响，施药是否精准就是其中的关键因素之一。因此，农业无人机精准施药技术优化后，可进一步提高施药精准性，能对病虫害实现有效的防治，遏制其蔓延，能降低或者避免严重病虫害引起农作物产量和质量降低，甚至是绝产问题。技术优化之后，无人机施药技术可以实施差异化施药，即病虫害严重的区域可以适当增加农药剂量、提高喷洒浓度，而病虫害较轻或者没有病虫害的区域，可减少药物剂量和喷洒浓度，实时精准防护，降低农药造成的非必要性伤害。同时，农作物药害问题也能在精准施药技术的应用下得以改善，有利于实现农作物的生长。例如，使用农业无人机对果园施药，可根据果园发生病虫害的特点、果树的树龄以及品种进行精准、均匀地施药，从而提高病虫害防治效果，提高水果的品质和产量，提升果园的经济效益和市场竞争力。

降低劳动强度与提高农业生产效率

　　施药作业是农业生产中劳动强度较高且存在一定危险性的工作环节。若未在施药时做好防护措施，施药人员极易发生农药中毒事故。此外，传统的人工背负式的喷药方式导致施药效率低下，还会危害作业人员的身体健康。农业无人机精准施药技术，是农业无人机按照设定好的程序、航线飞行，并高效完成施药作业，操作人员可以通过远程监控、操作完成施药任务，避免直接与农药接触，降低了施药过程中存在的健康风险以及劳动强度。此外，农业无人机施药较传统人工施药方式效率有显著提升，大幅缩短了施药时间。这不仅便于及时开展病虫害防治工作，也为农业生产中的其他环节预留了更为充裕的时间，进而显著提升农业生产的整体效益与效率，有力推动我国农业向智能化、现代化方向发展。

农业无人机精准施药技术优化策略

精准定位与导航系统升级

　　农业无人机精准施药涉及很多关键技术，其中精准定位与导航系统的升级是亟待深入研究的关键领域。目前，无人机使用的定位系统包括GPS、北斗等卫星导航系统。首先，应联合应用差分定位技术，可显著提高定位精度，误差可控制的范围是厘米级，甚至能缩小到毫米级，这一点非常适合地形比较复杂的农田施药，无人机能在设定好的施药作业区和航线范围内工作，可避免漏喷或者重复喷药等情况。例如，山区梯田施药作业时，精度高的定位技术能够确保无人机严格按照梯田的轮廓飞行、施药，同时结合梯田的面积、形状等计算实际喷洒范围以及施药剂量，确保农药精准且均匀地喷洒在农田区域，附着于农作物，从而提升病虫害的防治效果、满足农作物生长需求，且农药的使用效率也能够显著提升，可避免农药浪费，还能降低农药对环境造成的污染和危害。其次，可以研究先进的视觉导航和惯性导航技术，以此作为卫星导航的补充，使农业无人机在信号较弱的区域内也能够正常工作，提高其自主导航能力。一是视觉导航利用摄像技术采集农田周围的环境信息，并且对其加以分析，准确识别农作物、田埂等数据信息，进而自主修正飞行方向或者距离，有利于无人机始终处于最佳的施药状态，从而实现精准施药，并且保证施药稳定性。惯性导航能够充分利用无人机搭载的陀螺仪、加速度计等传感器，精确测量无人机的运动状态，从而在短时间内保持其航线和飞行姿态的相对稳定性。在此基础上，可确保无人机在该时间段内实现精准施药。

智能变量施药技术改进

　　农业生产用药需结合农作物的生长需求和生长的具体情况等因素，调整农药的使用剂量，满足农作物健康生长以及病虫害防治需求。因此，农业无人机精准施药技术研究过程中，需加强对传感器如多光谱相机、激光雷达等的研究和使用，从而精准、实时地监测农作物的生长情况、病虫害发生发展程度以及植被覆盖率等，并且对采集到的数据进行高效、准确分析。例如，使用多光谱相机，可获取光反射信息，根据不同波段的反应不同，结合特定的计算方法，能计算出农作物的生理指标，如叶绿素含量、氮的含量等，从而判断出农作物生长的健康情况、需要的农药类型以及剂量等。通过激光雷达，则能准确获取农作物冠层结构、密度以及高度等详细信息，进而精准计算农药使用剂量，以真实数据为依据，实现精准施药，从而提升无人机的应用价值。除此之外，进一步优化智能变量施药技术可以将传感器获取的数据信息作为依据，联合应用地理信息系统，构建一个关于农田的数字化模型，同时使用智能计算方法实现变量施药，并且能对变量进行合理控制。合理应用智能变量施药技术，农药的使用效果能够显著提升，有效防治病虫害，并且满足农作物对氮、磷、钾等营养物质的需求，同时能合理控制农药的使用剂量，降低其使用总量，从而降低农业生产成本以及农药对环境的影响，最终达到精准施药和绿色化生产的农业发展目的。

喷雾系统优化设计

　　农业无人机喷雾系统性能直接影响喷药效果，进而提升病虫害的防控效果，最终对农业生产产生重要影响。因此，需对喷雾系统进行优化，并结合实际重新设计喷雾系统，在设计过程中，应合理调整喷雾参数、喷头布局以及型号等关键要素，以确保系统的性能和效果。例如，可以使用离心式喷头以及新型的压力式喷头，使喷洒的雾滴更加均匀、细小，从而提升农药的沉积效果和覆盖面积。例如，使用压力式喷头，能对压力实施精准控制，雾滴的直径能够控制在50微米～150微米范围内，能牢固地附着在农作物表面，不易发生滚落或漂移，既能实现精准施药，又能提高农药的使用效率。与此同时，还要合理调整喷头布局。具体需结合无人机施药作业时的高度、飞行速度、喷幅等各项参数，合理确定喷头所在位置以及数量，以确保喷雾均匀覆盖整个施药区域并发挥有效作用。同时，喷雾系统需安装合适的压力调节阀和流量传感器，实时监测并精准控制喷雾压力和流量，即便是在不同的环境中飞行，也能保持喷雾性能的稳定性，从而实现精准施药，均匀覆盖农作物区域。此外，还要加大导流板和防风罩等喷雾系统辅助设备的研发，以便降低外界因素对喷雾稳定性和效果的影响，提高施药精准性，并确保喷药的稳定性，显著提升农业病虫害的防治效果。

电池续航与快速充电技术突破

　　在研究农业无人机精准施药技术时，需重视电池技术的研发，加大投入力度，提升电池的续航能力和能量密度。其一，采用氢燃料电池或新型锂电池等，显著延长无人机的续航时间，减少频繁更换电池的频率，从而提升无人机的作业效率。利用新型锂电池能够显著提升无人机的续航时间，续航能力可以显著提高20%～40%，其能量密度可达到400瓦时/公斤。同时，这种电池可在零上60℃到零下40℃的温差较大的环境中正常运行，其安全性有所保障。此外，新型锂电池采取了多层复合策略，可以显著改善热管理以及封装工艺，提升温度适应性、使用寿命和能量密度，显著增强续航性能，从而更好地满足农业无人机精准施药作业的需求。氢燃料电池通过化学反应可以将氢气转化成电能，为无人机提供动力，而化学反应所产生的水蒸气，不会对环境造成污染;并且氢燃料储存于一个小盒子中，仅需几秒钟就能够完成燃料盒的更换，能够快速补充燃料，减少农业无人机施药作业的等待时间，从而提高施药效率。可见，在电池续航技术突破中，需要加强对电池的研究，在控制重量的同时提升电池能量，最大限度提升农业无人机续航能力，缩短精准施药作业等待时间。其二，无线充电、电池更换等技术也需要进一步优化，根据农业无人机的使用情况，可建立无线充电基站或者电池更换站，方便及时给无人机充电或者更换电池，实现快速的“能量补给”，这不仅能提高施药作业的灵活性和连续性，还能为精准施药提供便捷条件，便于对大面积农田进行施药作业，从而提升施药效率和农业生产效率。

数据通信与远程监控技术完善

　　数据通信与远程监控技术，会对农业无人机施药的精准性产生直接影响，因此，一是要加强数据通信与远程监控技术的优化，提高农业无人机的智能化水平和作业效率。同时，需要针对无人机的使用构建高速且稳定的数据通信网络，为地面控制站与无人机之间数据传输的可靠性、实时性提供保障。借助通信技术的发展，可采用专用无线通信频段或5G技术，实现无人机作业参数、飞行状态等数据信息的高速传输，这样操作人员可实时掌握无人机的施药以及飞行等情况，并且针对偏航等情况及时干预、调整，实现精准施药。例如，数据传输时使用5G网络，可实时将获取的农田影像等信息传输到地面控制站，操作人员则可借助这些数据信息评估施药作业的进度以及效果，如果发现某块农田施药不均匀，操作人员可及时调整无人机的施药时间、药量和飞行参数。

　　二是要进一步完善和优化远程监控平台的功能，使其具备地图实时显示、及时分析施药作业数据、异常报警与故障诊断等功能。操作人员可借助移动端或者电脑端等登录远程监控平台账号，随时了解无人机飞行和施药等情况，实现远程管理与监控。同时，充分利用大数据技术针对施药作业的各项数据进行分析，深入挖掘这些数据背后的意义，进而了解不同区域和农作物对农药的需求，以便优化施药方案，可为农业生产中的预估调整和结构调整等决策提供数据支持。此外，在远程监控技术的支持下，农业无人机可实现远程维护和升级，进一步提升性能，并保持在最佳状态。此外，无人机的软件系统和算法也能得到优化，从而提高精准施药的可靠性，提升技术水平。

　　技术的发展推动了农业的智能化、信息化发展，农业的诸多领域已开始应用先进技术来提高工作效率和质量，无人机在农业的应用便是其中的典型代表。无人机技术在农业领域的成功应用，不仅为农业生产带来了更高的效率和质量，更为农业现代化注入了强大动力。目前，农业无人机施药较为广泛，它能缩短施药时间、减轻劳动强度，及时有效控制病虫害，进而提高农作物质量和产量，推动农业发展。因此，可进一步加强农业无人机精准施药技术优化的研究，通过精准定位与导航系统升级、智能变量施药技术改进、喷雾系统优化设计等策略，实现精准施药。未来，随着更多创新技术的融入，农业必将迎来更加智能化、高效化的发展，为全球粮食安全和农业可持续发展提供坚实保障。

　　终审：魏文源

　　监审：王文娟

　　编校：董卫娟