无人机的应用领域有哪些
原创 孟繁科
经过近几十年的发展，无人机不仅形成了一个巨大的产业，而且产业与应用相互推动，产生了丰富的应用场景。目前，无人机的应用领域越来越广泛，从军事到民用的农业、林业、交通、物流等行业，都有其一席之地。尤其是，其军事应用正方兴未艾，所有由人操纵或控制的军事装备都出现了无人应用。例如，已被广泛应用于战场侦察、通信中继、空中预警等领域。而在民用方面，无人机的应用主要集中在农业植保、环境监测等方面。在农业植保方面，无人机可以代替人工进行空中喷洒农药、喷洒植物生长调节剂等作业，并可准确地将采集到的数据传回地面控制站进行分析处理。
随着人工智能技术的发展，无人机未来还将有更多的发展空间。随着5G应用加速布置以及6G时代的到来，无人机将应用于更多行业领域。
多平台
目前，无人机主要分为固定翼无人机、多旋翼无人机和无人直升机三种类型。
固定翼无人机和多旋翼无人机在作业模式上具有明显区别。固定翼无人机的飞行高度一般为10-20米，适合于在城乡低空域飞行；多旋翼无人机的飞行高度一般为30-100米，适合于在山地、森林等复杂地形中飞行。
随着技术的发展，未来多旋翼无人机将逐渐代替固定翼无人机，并成为重要的作业平台，使其在农业植保、森林防火、石油勘探、地质测绘等方面发挥更大的作用。
由于多旋翼无人机飞行速度较快，而且能够自主完成起降和返航等，因此，在农业植保方面，多旋翼无人机能够代替人工进行作业。例如，在农业植保方面，采用多旋翼无人机喷洒农药，可以减少农药对环境的污染。又如，在森林防火方面，多旋翼无人机可以代替人工进行森林防火巡逻和隐患排查；在石油勘探方面，多旋翼无人机可以代替人工进行石油勘探；在地质测绘方面，多旋翼无人机可以代替人工进行地质测绘。
相较于固定翼无人机和多旋翼无人机，无人直升机的优势在于其能实现自动巡航、自主悬停、自主返航等功能。例如，无人直升机可以在空中完成多种复杂任务。无人直升机采用自转式旋翼和共轴式主旋翼组合结构，具有飞行稳定、机动灵活、效率高、续航时间长等优点。无人直升机是一种高性能的无人飞行器，可以执行多种任务：侦察监视、电力巡检、医疗救援、应急救援、消防灭火、军事侦察等。
随着无人直升机技术的不断进步和成熟，其应用范围也在不断扩大。例如，无人直升机在农业植保方面的应用逐渐增多，但是由于其受到自身尺寸和重量的限制，其应用范围较为有限。
未来，多旋翼无人机将与无人直升机形成互补关系，协同作业。
智能化
随着人工智能技术的发展，无人机的智能化程度将会越来越高。
智能无人机系统（IAS）是一种具有感知、决策与控制功能的无人机系统。其不仅能够执行任务，而且还能够自我学习、自我提高。此外，随着智能技术的发展，无人机在执行任务时将会更加自动化，不再需要地面控制站进行操作和控制，可以直接执行任务。
无人机也可以与其他无人机、无人车协同工作，提高无人机系统的任务完成效率和安全性。
智能无人机主要的智能技术包括机器学习（ML）、深度学习（DL）和强化学习（RL），其中深度学习是无人机自主学习能力的基础，而强化学习则是指通过奖励函数引导的学习过程。
当前，人工智能技术主要应用于图像处理、语音识别和自动驾驶等方面。其中，图像处理方面，视觉系统通过模式识别技术，能够自动对目标物体进行分类；语音识别方面，可实现自动语音识别、自动翻译、语音合成等功能；自动驾驶方面，通过车载计算机和其他电子设备组成的平台能够实现自主导航、自主巡航等功能。
在图像处理与语音识别等领域，无人机已取得了一定的成绩。例如，美国一家公司开发了一款能够在飞机上安装微型摄像机的无人机；我国一家公司也开发出了一款无人机能够自动识别鸟类并将其带回研究实验室进行研究的无人机。
在语音识别与翻译方面，无人机已经能够对简单的语句进行翻译。
在自动驾驶方面，无人机已经能够实现自主飞行、自主避障的功能。
应用在环境监测领域的无人机已经能够对气象数据进行实时监测并及时预警。
在未来，随着人工智能技术的不断发展，无人机将会实现智能化发展。例如，某公司研发的某款无人机可以通过图像识别技术实现自主避障功能；另一家公司研发的某款无人机可通过声音识别技术实现自主避障功能；还有一家公司研发的某款无人机可通过深度学习技术实现自主避障功能。
长航时
无人机已经摆脱早期的短时表演性质，因为执行操作的时长越长，所能陪完成的任务就越多，应用领域也就越宽泛。
长航时无人机的续航能力将成为决定无人机未来发展的关键。
无人机最大续航时间早已由几十分钟，延长到几十个小时。当然，不同用途的无人机续航时间有明显的的差异，一般来说，消费级小型无人机的续航时间小于专业航拍无人机；专业航拍无人机的续航时间又大大小于军用无人机。而续航时间的长短与无人机所使用的动力电池的能量大小直接相关。
同样，无人机早已进入大航程时代，由几千米跨越到几千公里。
随着5G技术的发展和普及，无人机也将进入高速发展阶段。届时，无人机将可以完成更多任务和工作。
在未来的社会中，随着人工智能技术、5G网络技术等技术的发展和应用，无人机将会有更多的发展空间。
一方面是无人机将会有更多的用途和功能，另一方面无人机也将会更智能、更便捷。
无人机的出现不仅会改变人们的生产生活方式，还为社会带来巨大改变，其在军事领域的应用将发展出新的军事攻防模式，并成为战场主角。
说到底，无人机行业的发展，离不开无人机本身的进步，也离不开地面控制系统的发展。无人机在军事上被广泛应用，主要用于对地侦察、定点轰炸、防空反导等，而在民用方面则被广泛用于农业植保、物流运输、气象监测、石油勘探等行业。
以下进行分领域的探讨。
无人机的军事应用
无人机被广泛应用于军事领域，如侦查、对地轰炸、防空反导等。其主要应用有：
1.侦察：用于侦察敌方情报，如敌方战略目标的部署情况，机场的位置和跑道长度等。
2.对地轰炸：用于对目标的空中打击，以摧毁敌方地面目标。
3.防空反导：无人机作为武器平台，可在敌方防空导弹射程外，直接攻击敌方目标。
4.通信中继：为战场上的军事指挥官和其他成员提供信息数据的传输，或为无线网络提供中继数据传输。
5.快速投送：无人机可以从高空运输大量的物资和人员，具有快速投送的能力。
6.战场监视：无人机在战场上进行实时监测，为部队提供实时情报信息，避免误判。
2016年，美陆军推出一款名为“联合无人机系统”（JUDSS）的无人系统。这款无人机能在一个小时内从阿富汗的一个基地出发，飞行12小时，穿越432英里。“联合无人机系统”是美陆军在未来作战中使用的一种侦察平台，可替代士兵进行战场侦察。
据了解，该系统采用了“长弓”（Long Range）反无人机技术。“长弓”技术能够在没有飞行员的情况下执行侦察任务。它采用了智能手机应用程序来跟踪附近的人、车辆和障碍物。然后，它可以使用 GPS技术来确定目标的位置，并可以通过红外热成像设备或其他传感器来识别目标。
7.空中支援：美国空军和海军合作，正在合作研究如何使无人机系统在军舰上实现空中支援。据悉，这一计划的目标是开发一种新的、可扩展的平台，使无人机系统能够通过垂直起降来为军舰提供空中支援。
美国海军研究局表示，在航母上部署无人机是一个很好的想法，但要在航母上成功部署这种平台面临许多挑战。这一新平台将由一种小型无人机提供空中支援，并可在航母的作战半径外执行任务。它可以通过垂直起降来实现，也可以通过在航母上改装现有的设施来实现。
美国空军研究实验室和美国海军研究办公室于2016年12月签署了一项协议，以开发一种新的小型无人机系统，并在2019年完成了试飞。这一新平台将由小型无人机组成，并可垂直起降。
无人机的农林应用
在农林领域，无人机可广泛应用于作物生长情况监测、病虫害的发生及蔓延情况调查，作物长势监测，农作物病虫害防治及植物保护等方面。此外，无人机还可以用于棉花等作物的采摘工作。在林业方面，无人机也有广泛的应用，如森林防火和森林资源调查等。
1.农田巡查：农田巡查是农业无人机应用的重要领域，其目的是了解和掌握农田的实际情况。农田巡查主要包括两种情况：一种是传统的人工巡查，即通过肉眼观察和仪器测量，对农田进行巡视；另一种是利用无人机进行航拍，并在航拍图像中发现问题。无人机使用高分辨率影像和多光谱影像作为数据源，通过高清数码相机进行拍摄，通过无人机对拍摄到的图片进行拼接，从而获得大面积的影像。使用无人机进行农田巡查时，可以减少工作人员的数量和时间，有效降低对环境的污染。另外，无人机飞行速度较快，可在短时间内完成较大范围的农田巡查工作。
2.农作物监测：无人机在农作物监测中的应用主要有以下几个方面，农作物长势监测、病虫害监测、作物产量预测等。
通过无人机遥感技术，可以快速获得农田中作物的生长情况、病虫害情况和产量数据，这些数据不仅可以帮助农民更好地规划种植和管理，还可以在短时间内作出决策，使农业生产更加高效。例如：利用无人机遥感技术可快速获取农作物长势情况，检测出病虫害，及时采取措施，实现农作物增产增收。
3.病虫害监测：病虫害监测主要是利用无人机搭载多种传感器，获取农作物生长过程中的不同状态参数，包括图像、光谱数据以及生物参数等，并结合农作物的生长状况，对病虫害进行实时监测。目前无人机已经广泛应用于植保作业中，如对水稻稻瘟病、小麦条锈病、棉花枯萎病等病害进行实时监测和防治。
4.作物采收作业：在收获过程中，由于天气等多种因素的影响，收割机不能按预期时间到达作业现场，导致收获时间推迟，造成农作物产量降低。无人机应用于田间收获作业可根据需要选择合适的飞行高度和速度，完成相应作业任务。另外，无人机可将图像传输至地面控制中心，可将图像传输至收割机内的图像处理单元进行处理，同时也可通过控制中心远程控制收割机的速度和飞行高度。无人机应用于田间收获作业还可以提高收获质量。
5.精准植保：精准植保是指通过对植保无人机喷洒作业，将农药喷洒到靶标作物上，来防治病虫害的一种技术。在精准植保过程中，需要对作物、环境等因素进行科学分析，以此来确定农作物所需的药剂类型、药液浓度、喷洒时间等。
6.森林资源清查：森林资源清查是对森林资源的数量和质量进行调查与测定，掌握森林资源状况及其动态变化规律，为经营管理和决策提供依据的过程。森林资源清查是利用遥感、地理信息系统等高新技术对森林资源进行调查和监测，是进行森林资源统计的重要手段，具有快速、高效、精确等特点。
森林资源清查的主要内容包括森林面积、蓄积、树种组成和结构，以及林地类型和林分年龄结构等。而在这些内容中，利用遥感技术手段进行森林资源清查工作具有快速、准确的优点。无人机的出现为其提供了可能性。
无人机可以快速准确地获取森林资源信息，完成林业调查任务，以提高林业调查效率。此外，在遥感技术基础上建立的遥感信息系统为林业调查监测工作提供了数据基础。而无人机凭借其快速、准确等特点，已成为林业调查监测工作的重要技术手段。
7.森林防火：无人机在森林防火中的应用主要是通过其搭载的传感器对森林进行实时监控，获取数据，然后通过数字视频处理技术对其进行分析，并对其结果进行预测，以达到预防森林火灾发生的目的。
目前，无人机在森林防火中的应用主要是通过搭载高清摄像机、红外热像仪以及数字视频处理技术实现对森林进行实时监控。无人机在森林防火中的应用使林火扑救更高效、更及时，而且可以避免人员伤亡。
目前，无人机在森林防火中主要应用于：监测森林火险等级和火灾发生位置，获取火灾发生前或发生时的视频图像信息；监视火源点位置及起火面积大小，并将火灾位置与视频图像信息进行对比；利用数字视频处理技术对火情发生时的视频图像进行分析，并对火灾发生位置及起火面积大小进行预测；在获取火情信息后，利用数字视频处理技术对其进行分析处理；确定起火位置后，利用地面控制系统与无人机控制系统对其进行控制。这些功能都可以使森林火灾扑救更高效、更及时、更准确。同时，无人机在森林防火中的应用还可以有效减少人员伤亡和财产损失。
8.森林病虫害监测：无人机可应用于森林病虫害的监测，是用来监测、监控森林病虫害发生发展的有效手段之一。随着无人机技术的发展，无人机在森林病虫害监测中的应用越来越广泛。具体来说，就是通过搭载不同平台的无人飞行器在空中对病虫害进行观测，并采集相关数据。
无人机技术应用于森林病虫害监测，主要是通过获取图像、数据，来完成对森林病虫害的监测。由于无人机能实现在空中对森林病虫害进行实时监控，所以能比地面上的常规监测手段更加全面、高效地获取病虫害信息。同时，利用无人机获取的数据能够帮助工作人员进行分析和决策，从而减少了人力、物力和财力的浪费。
在森林病虫监测过程中，无人机还能通过搭载各种设备，实现对病虫发生面积、程度等信息的获取。此外，利用无人机还能对采集到的数据进行处理分析，从而获得有关病虫发生规律以及发展趋势等方面的信息。
目前，我国已构建了包括地面和空中监测网络在内的遥感监测体系。此外，无人机还可以通过搭载传感器进行数据采集。
无人机的物流应用
无人机的应用领域很多，无人机在物流方面的应用主要有以下几个方面：
1.货物运输：无人机可用于物流领域中的货物运输，如快递包裹、电子产品、食品和药品等。通过无人机来完成货物的运输，不仅可以提高运输效率，还能有效降低运输成本。
目前，无人机在货物运输领域主要应用于快递配送方面。无人机具有体积小、成本低等优点，能够很好地替代传统物流配送方式。无人机具有高空、高速、高机动等特点，能够在短时间内完成货物运输任务，特别适合快递配送等时效性要求较高的物流行业。例如，京东集团早在2016年就开始了无人机研发，经过四年的努力，目前京东无人机已经完成了30次试飞。
2016年5月17日，京东宣布将在当年内实现无人机全覆盖配送。2016年6月2日，京东开始使用一架无人直升机进行货物配送。目前，中国邮政与京东物流已经共同推出了无人机“天翼”系列产品。截至2017年12月31日，中国邮政共进行了24次无人机飞行测试，累计飞行时长超过700小时。
2018年1月10日上午9时30分左右，中国邮政航空一架“天翼”-1无人机从北京大兴国际机场起飞，成功首飞成功。此次飞行是中国邮政航空成立以来首次执行商业运输任务。“天翼”-1是我国首款具有自主知识产权的专业货运飞机。该飞机最大起飞重量为110吨，最大载重60吨。
除了京东和中国邮政外，阿里巴巴也在加紧布局物流无人机。阿里巴巴2017年11月在杭州举办的第四届全球智能物流峰会上宣布将与中国邮政合作进行无人机配送的测试。
2. 物资配送：无人机可以用于物资配送领域中的物资配送，如药品、食品等。通过无人机将物资配送到用户手中，不仅能够避免传统物流在运送过程中产生的各类损耗，还能有效提高配送效率。
无人机在物资配送领域的应用主要包括货物运输和物资配送，其中物资配送主要是指针对某一特定的目标，进行定点的物资运输。
无人机在物资配送领域中的应用优势主要体现在两个方面：一是无人机在物资配送领域中的应用能够有效提升物资配送效率，二是无人机在物资配送领域中的应用能够减少传统物流在运送过程中产生的各类损耗。
由于无人机在物资配送领域中具有载重能力强、灵活性高、隐蔽性好等优势，因此能够将货物运送到指定地点。无人机通过搭载不同的设备和传感器，能够完成货物运输任务，并且能够通过多种方式进行货物运输。因此，无人机可以进行定点的物资运输。
传统物流在运送过程中往往会产生大量的损耗，如人工搬运、车辆运输等。而无人机在运送过程中不需要耗费人力和物力，可以直接将货物送到指定地点。无人机不仅能够完成定点运输任务，还能将货物直接运送到指定地点，减少了传统物流对环境造成的各类污染。此外，无人机还能通过多种方式实现货物运输，降低了传统物流对环境造成的各类污染。
无人机用于应急救援
应急救援是指在出现突发事件后，及时对突发事件进行处理和应对的一种特殊工作。我国应急管理体系包含各级应急管理部门、各类应急救援队伍和社会救援力量。随着无人机技术的不断发展，越来越多的无人机被用于应急救援工作中。
无人机在应急救援中的应用主要包括森林火灾、地震灾害、泥石流灾害等，通过无人机可以及时将灾情上报给相关部门，提高救援效率。例如，在森林火灾发生时，消防人员通常很难及时到达火灾现场，这就需要使用无人机来实现对火势的实时监测。
地震灾害发生时，救援人员无法及时到达灾区进行救援工作。而无人机能够实现对灾情的实时监测和监控，从而提高了救援效率。在地震灾害发生后，受灾区域内的房屋等建筑物会出现不同程度的损毁，救援人员需要对受损的建筑物进行检查和维修。
对于这些受损的建筑物进行维修工作时，需要使用大型设备和人力进行作业。而无人机能够实现对建筑物进行快速检查和维修，从而帮助救援人员在最短时间内将受损的房屋修好。同时，无人机还能够将修复后的房屋图片传回给受灾人员，从而为救援工作提供信息支持。
无人机协助环境监测
在环境监测中，无人机可用于气象监测，如检测和分析天气变化、自然灾害等；同时也可用于环境保护中的生物多样性调查，如森林火灾调查、野生动物栖息地、物种分布情况调查等。无人机还可用于监测水源水质、河流污染情况；监测生态环境及植被面积和分布情况，如湿地的面积和分布情况等。
气象检测：随着无人机技术的发展，它已成为气象监测的一种重要手段，利用无人机对气象进行监测，可以获得更多的气象信息。如用于监测台风、暴雨、冰雹、大雾等天气情况监测。
随着科学技术的发展，无人机能够通过视觉传感器和雷达对气象进行观测。其中，雷达是利用电磁波反射的原理进行探测，在空中对气象进行观测。
利用无人机对气象进行监测主要是通过利用卫星数据和地面雷达数据来实现的，将气象数据实时上传到地面上。在这个过程中，无人机要保证飞行高度在一定范围内，以防止雷雨天气发生时造成危险。同时还要确保无人机飞得足够高以方便观测和分析数据。
由于雷达和卫星都有各自的特点和局限性，两者之间并不是完全一致的。其中，卫星通过信号传输到地面上进行分析，而雷达则是通过电磁波反射原理来进行探测。但雷达具有更高的灵敏度和分辨率，因此能够更加准确地检测出天气变化情况。
水利监测：水利行业是我国经济发展的重要基础设施，与人们生活息息相关。目前我国水利工程建设中存在诸多问题，主要有：水利工程建设质量差、利用率低，水资源浪费严重；水资源供需矛盾突出；水资源管理体制不顺，工程调度效率低等。
在水利行业中，无人机可用于对水利工程进行监测和评估，从而提高水利工程的利用率和水资源的利用效率。无人机应用于水利行业中可以通过对水位、流量、水质等数据的采集，从而对水利工程进行有效的管理。
在水利行业中，无人机也可以用于对水利工程的巡检，从而避免水利工程出现安全隐患。通过使用无人机进行巡检，可以对水利工程进行全方位监测。在无人机巡检过程中，工作人员可以通过无人机飞行平台的监控功能观察水利工程中的异常情况。
一旦发现异常情况，工作人员就会立即采取措施进行解决，从而降低水利工程出现安全隐患的几率。
在水利行业中，无人机还可以用于对水库大坝等水利设施进行监测和评估。通过无人机监测系统来观测大坝上水情、水质等数据情况，并对数据进行分析处理以得出更准确的结论。
交通监测：在交通行业中，无人机的应用范围较广，包括交通流量监测、交通事故处理、车辆监控及跟踪、智能交通管理等。无人机能够通过无线信号传输将获取的交通信息传输到地面，方便人们及时了解车辆的实时信息，快速做出决策。例如，通过无人机可以获取实时车流量数据、道路拥堵情况及拥堵路段等。通过无人机还可以及时处理交通事故，避免因事故造成的交通拥堵或拥堵路段拥堵。
无人机能够对路况进行实时监测，从而帮助人们及时了解道路情况。无人机通过无线信号传输可以将获取的实时路况信息传输到地面上进行分析。同时还可以利用无人机对路况进行处理和分析，从而为人们出行提供参考和建议。在智能交通管理中，无人机还能为交通管理人员提供实时的道路交通情况及天气信息等信息，方便交通管理人员对交通情况进行管理。
国土资源调查：国土资源行业是我国国民经济的重要组成部分，在国民经济中发挥着不可替代的作用。随着社会经济的发展，国土资源行业在取得巨大发展的同时，也面临着一些新的挑战。我国土地利用现状调查主要采用传统人工调查方式，耗费人力、物力、财力较大，效率低，质量不高。无人机技术的出现和应用，为国土资源行业提供了一个全新的发展机遇。无人机技术可以快速准确地获取大量高分辨率卫星影像数据，为国土资源调查提供了更为丰富和详细的信息。无人机在国土资源调查中具有快速高效、经济实惠、准确可靠等优点，能够很好地解决当前国土资源调查中面临的一些问题。
随着我国经济社会发展和国土资源管理体制改革不断深入，对国土资源管理工作提出了新要求。无人机技术具有机动灵活、快速高效、数据获取量大等特点，能够满足国土资源管理对信息化、精准化等方面的要求。目前，无人机技术已经被广泛应用于国土资源领域，例如在土地利用现状调查方面，无人机技术可用于快速获取大量高分辨率卫星影像数据；在土地利用规划方面，无人机技术可用于快速获取大量高分辨率卫星影像数据；在矿产资源勘查方面，无人机技术可用于快速获取大量高分辨率卫星影像数据。
环保监测：随着环保工作的不断深入，环境监测工作也逐渐变得越来越重要。无人机在环境监测中的应用，不仅提高了环境监测工作的效率，还能更好地进行环保工作。无人机在环保监测中的应用，可以及时发现污染源，并提出相应的解决方案。
在我国环保工作中，无人机的应用可以有效地提高环境监测的效率，为我国环保事业提供更加准确、全面、及时的信息。目前，无人机已经被广泛地应用于环保工作中。尤其是在流域监测和生态系统监测方面，无人机能及时发现水污染等问题，并及时提出解决方案。
随着我国环保事业不断深入发展，无人机技术将会有更大的发展空间。
无人机的其他应用
无人机的其他应用还包括：石油勘探、采矿、消防安全等。
在石油勘探中，无人机可以用于石油勘探现场勘测。无人机通过搭载激光测距仪和全站仪等设备可以获取钻井平台的精确位置信息。此外，无人机还可以用于海洋石油勘探中的海底地形地貌测量和油气资源评估工作。
在消防安全方面，无人机可用于森林防火和森林资源调查。森林火灾具有突发性强、蔓延迅速、扑救困难等特点，一旦发生火灾会对人民生命财产造成极大危害。而使用无人机则可以实现实时监测森林火情并及时报警，避免造成更大的损失。