農用無人機的主體是無人機，其本質上是一種平臺，通過在平臺上配置不同的應用模塊實現相應的農用目的。例如，配置了農藥噴灑模塊的無人機就是通常所說的“植保無人機”，配置了成像設備的無人機就是“遙感觀測無人機”等。1987年Yamaha公司受日本農業部委托，生產出世界上第一架農用無人機“R50”，目前日本擁有注冊農用無人機2 346架，成為農用無人機噴藥第一大國[2]。我國自2008年開始有了單旋翼無人機低空低量施藥技術的研究。2013年1月，農用航空產業技術創新聯盟在海南三亞成立，搭建包含高校、科研單位及企業在內的技術交流平臺，主要從事相關技術與產品的研究，以推動農用無人機的深入應用。當前農用無人機的研究還處于初級階段。

無人機在農業中的應用領域
1.1 監測與觀測

通過在無人機上配置高清數碼相機、高清攝像頭、多光譜儀、高光譜儀、熱像儀、各種傳感器等專業成像設備，獲取低空高分辨率遙感數據，并對數據進行分析處理，可應用于農作物生長及健康狀況評估、農作物產量預測、自然災害評估、農作物病蟲草害發現與預警、農作物生長環境監測、土地資源測量、畜禽管理、畜禽疫病發現等方面。在國外，2002 年美國宇航局的運用無人機搭載高分辨率彩色多光譜成像儀對Kauai咖啡公司的種植區進行拍攝，將拍攝到的圖像實時傳輸到計算機，進行加強和分析，以監督雜草爆發、暴露灌溉及施肥異常等情況；西班牙研究者使用無人飛行器搭載光譜設備，檢測在400-800nm 光譜區內葉片的胡蘿卜素含量；2013 年，José Manuel Pena mail 使用無人機攜帶近紅外多光譜相機對玉米田的雜草覆蓋率進行分析，生成了一個雜草的網絡結構，對雜草覆蓋的估計圖像分析取得了令人滿意的結果；法國學者Amélie Quiquerez使用無人飛行器監測農田土壤表面特征對環境侵蝕的影響，為土壤模式和栽培山坡水土流失分析的描述提供了新的見解[3]。在我國，李冰等人運用無人機搭載多光譜相機，以冬小麥為研究對象，實現了對冬小麥覆蓋度變化的監測[4]；高輝等人運用無人機和成像光譜儀開展了基于無人機的低空農作物成像光譜遙感平臺的研制和應用示范,建立了基于低空高光譜遙感信息的應用模型，得到農作物不同生育期的成像光譜儀遙感反演模型和相應災害遙感反演模型[5]。青海省地礦測繪院李玉梅開展了“無人機航空攝影在農村土地承包確權工作中的應用”工作，目的在于利用無人機的“監測與觀測”類應用解決“承包地塊面積不準、四至不清、空間位置不明確、登記簿不健全等問題”[6]。內蒙古河套區管理總局和西北農林科技大學合作，使用固定翼無人機和多旋翼無人機搭載實驗設備，分別獲取兩個試驗區的土壤水分和作物水含量的信息，拓寬了灌區自動化檢測領域和方向[7]。

1.2 農業生產作業

通過在無人機上配置高精度定位器、機械臂等作業裝置，無人機就成為了三維可移動機器人，可完成各種農作任務，當前和可預測的應用包括:田間播種、植保噴藥、田間施肥、田間授粉、水面投料、設施巡檢等。20 世紀90年代起，日本在大田作物、果樹和蔬菜的病蟲害防治上開始應用無人直升機，近年來，無人機植保作業因其單位面積施藥液量小、作業效率高和農藥飄移少等優點在日本發展迅猛。據統計，日本應用無人直升機進行病蟲害防治的水稻種植總面積占有45%[8]；美國65%的化學農藥采用飛機作業完成噴灑，其中水稻施藥作業100%采用航空作業方式。在我國，無人機在農業中的應用大部分也集中在“植保”方面，安徽、河南、河北、山東、江西、湖南、新疆等很多省份都陸續開展了植保無人機的應用與推廣。自2008年起，浙江大學、農業部南京農業機械化研究所、華南農業大學等單位為代表開展了GPS自動導航、低空施藥等技術的研究，實現了在操作平臺上精確規劃航跡進行精準噴藥作業。湖南省是第一架半步低空飛防作業的省份，也是享受農機補貼的第一個省份，巨大的政策利好帶動湖南農用無人機領域應用研究迅速發展。湖南永興縣運用無人機對冰糖橙種植區進行木虱防治任務，有效提高了冰糖橙對黃龍病的預防能力；荀棟等在湖南地區利用TH80-1型植保無人機進行了低空低容量噴霧和人工電動噴霧器大容量噴霧兩種不同施藥方式田間效果進行了試驗，實驗表明該方式對水稻中后期主要病蟲害稻飛虱、稻縱卷葉螟和枯紋病的防治效果顯著，效率遠高于傳統噴藥[9]。另外，山東省運用無人機對蝗蟲進行防治，有效遏制了蝗蟲在小麥、玉米的蔓延。國內外實踐表明，將無人機用于植保作業，能極大提高作業效率，且不會對土壤進行重復碾壓，不傷作物，能提高農藥有效利用率，在一定程度上減少勞動力。在無人機播種方面，美國俄勒岡州無人機創業公司DroneSeed開發出一種高速播種無人機，可運用壓縮空氣把種子射入土壤中，此設備已應用與美國西北部森林再造，大大提高了造林工作效率