李香帥，劉曉慧，閆曉靜，袁會(huì)珠

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,北京 100193）

隨著科技的不斷進(jìn)步和社會(huì)的不斷發(fā)展，植保無(wú)人飛機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工具之一。植保無(wú)人飛機(jī)可以通過(guò)搭載各種傳感器和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物快速、準(zhǔn)確、高效的病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)和植保作業(yè)。2014—2016年，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)多處于試驗(yàn)階段，其保有量不足千架，防治面積在千萬(wàn)畝次左右[1]。從2016年開(kāi)始，隨著我國(guó)“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的實(shí)施，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)進(jìn)入高速發(fā)展階段[2]。據(jù)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（https://www.moa.gov.cn）最新數(shù)據(jù)顯示（圖1），我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)的保有數(shù)量和防治總面積從2014年開(kāi)始上升，特別是從2017年起呈跳躍式上升。2021年，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)保有量突破10萬(wàn)架，防治面積達(dá)6 861萬(wàn)hm2次，位居世界第一[3]。截至2022年底，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)保有量達(dá)到15萬(wàn)架，防治面積達(dá)10 400萬(wàn)hm2次，接近我國(guó)總防治面積的四分之一左右，植保無(wú)人飛機(jī)的保有量和防治面積均居世界首位。

圖1 2014—2022 年我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)歷年保有量和防治面積

隨著植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能的提升和施藥技術(shù)的快速發(fā)展，植保無(wú)人飛機(jī)在我國(guó)快速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。植保無(wú)人飛機(jī)作為一種作物病蟲(chóng)害防治的新型施藥工具，與其作業(yè)相關(guān)的主要因素包括植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能、防治作物病蟲(chóng)害的有效性及對(duì)環(huán)境和非靶標(biāo)生物和敏感作物的安全性。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外植保無(wú)人飛機(jī)相關(guān)專利和期刊文獻(xiàn)的分析，系統(tǒng)、定量地分析國(guó)內(nèi)外植保無(wú)人飛機(jī)在產(chǎn)品性能和技術(shù)特點(diǎn)、施藥技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究動(dòng)態(tài)和熱點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提出了植保無(wú)人飛機(jī)未來(lái)的研究方向，為植保無(wú)人飛機(jī)的研究和應(yīng)用提供有力的支撐。

1 植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)研究

植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品在我國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷了從航模改造階段和手動(dòng)飛行到自主飛行、仿地飛行、主動(dòng)避障和多機(jī)協(xié)同的階段。2016年前，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)多以手動(dòng)操控為主，作業(yè)質(zhì)量完全取決于飛手的操控水平，病蟲(chóng)害防治效果對(duì)飛手技術(shù)水平依靠度高，而且當(dāng)時(shí)植保無(wú)人飛機(jī)飛手緊缺，限制了植保無(wú)人飛機(jī)防治病蟲(chóng)害的大面積應(yīng)用。2016年以后，以安陽(yáng)全豐、廣州極飛和深圳大疆為代表的植保無(wú)人飛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)積極研發(fā)新機(jī)型和無(wú)人飛機(jī)飛控系統(tǒng)；華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)機(jī)化研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等科研單位在植保無(wú)人飛機(jī)關(guān)鍵部件和系統(tǒng)方面做了大量研究工作，共同推動(dòng)我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。

植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)研究主要包括飛行控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、路徑規(guī)劃和避障系統(tǒng)；電池和充電系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)以及安全保障系統(tǒng)等。首先，飛行控制系統(tǒng)是植保無(wú)人飛機(jī)的核心，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)起飛、飛行、降落等操作。其次，傳感器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)田的高精度測(cè)量、作物生長(zhǎng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、病蟲(chóng)害的識(shí)別等功能，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了非常重要的數(shù)據(jù)支持。路徑規(guī)劃和避障系統(tǒng)則能夠根據(jù)農(nóng)田的地形、作物的分布等信息，規(guī)劃出最優(yōu)的飛行路徑，并且能夠避免與障礙物相撞。電池和充電系統(tǒng)則能夠提供足夠的電力支持，使飛機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間飛行，同時(shí)具備快速充電等功能。數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)田數(shù)據(jù)的采集、處理和分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。最后，安全保障系統(tǒng)則能夠確保飛機(jī)的安全飛行。

1.1 植保無(wú)人飛機(jī)人工智能劃分體系

2013—2022年，全球申請(qǐng)的有關(guān)植保無(wú)人飛機(jī)專利共1 078項(xiàng)（圖2）。從圖2可以看出，植保無(wú)人飛機(jī)相關(guān)專利從2016年開(kāi)始快速增長(zhǎng)，在2017—2021年達(dá)到高峰期，2022年開(kāi)始下降，這個(gè)趨勢(shì)也正是植保無(wú)人飛機(jī)從手動(dòng)向自動(dòng)和智能化發(fā)展的黃金時(shí)期。

為了更好地理解植保無(wú)人飛機(jī)的智能劃分體系，本文參考《三體智能革命》一書中提及的智能等級(jí)[4]，結(jié)合中國(guó)工程院總結(jié)出的智能制造基本范式[5]以及一些關(guān)于智能定義與分級(jí)的不同觀點(diǎn)[6]，經(jīng)過(guò)整合之后，得出了植保無(wú)人飛機(jī)的5級(jí)智能劃分體系，并為每個(gè)級(jí)別分別命名，同時(shí)給出判斷依據(jù)（表1）。按照表1中的劃分依據(jù)，對(duì)檢索到的1 078項(xiàng)植保無(wú)人飛機(jī)專利進(jìn)行劃分。在1 078項(xiàng)植保無(wú)人飛機(jī)專利中，智慧級(jí)的植保無(wú)人飛機(jī)僅占整體的0.46%（圖3）。在所有智慧級(jí)植保無(wú)人飛機(jī)中，以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所設(shè)計(jì)研發(fā)的“多源信息融合智能決策自主飛行植保無(wú)人飛機(jī)”的人工智能等級(jí)最高，處于智慧級(jí)植保無(wú)人飛機(jī)研發(fā)上的領(lǐng)先地位。目前市場(chǎng)上普遍推廣的無(wú)人飛機(jī)如大疆（T40、T50和T25機(jī)型）、極飛（P80和P100機(jī)型）和全豐等大多處于智能級(jí)別。盡管目前市場(chǎng)上應(yīng)用的植保無(wú)人飛機(jī)的人工智能程度已經(jīng)很高，但是還有提升空間，需要相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)不斷提高無(wú)人飛機(jī)的技術(shù)水平和應(yīng)用能力，以滿足市場(chǎng)需求。

表1 植保無(wú)人飛機(jī)5 級(jí)智能劃分體系表

圖3 植保無(wú)人飛機(jī)各人工智能等級(jí)占比分布圖

1.2 基于數(shù)據(jù)庫(kù)分析植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)研究現(xiàn)狀

為了更深入了解植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)的研究現(xiàn)狀，本文基于Web of Science Core Collection（WoSCC）科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)和知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)2023年5月之前關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)研究的文獻(xiàn)檢索進(jìn)行分析和大數(shù)據(jù)挖掘。WoSCC是文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析中最常用的數(shù)據(jù)庫(kù)之一，包括10 000多種高質(zhì)量期刊和全面的引文記錄。此外，WoSCC文檔類型標(biāo)簽已被證明比其他數(shù)據(jù)庫(kù)（如Scopus）更精確。在這部分研究中，我們對(duì)“植保無(wú)人飛機(jī)”“噴頭”“平臺(tái)”“系統(tǒng)”“方法”“算法”“配件”“飛控系統(tǒng)”“機(jī)翼”和“機(jī)架”等關(guān)鍵詞進(jìn)行高級(jí)檢索，采用VOSviewer和文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)（https://bibliometric.com/）等工具進(jìn)行分析。

1.2.1 研究期刊分析

與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的期刊網(wǎng)絡(luò)可視化如圖4所示。共有30種期刊發(fā)表了關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的原創(chuàng)文章。其中，《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》中收錄10篇，Computers and Electronics in Agriculture》中收錄4篇和《Agriculture-Basel》中收錄3篇，以上是收錄相關(guān)文章最多的3種主要期刊。在前10名期刊中，《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》所收錄文章的總引用次數(shù)最高（23次），平均每篇文章每年被引用次數(shù)最高（2.3次），表明其極具影響力。

圖4 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的期刊網(wǎng)絡(luò)可視化圖

1.2.2 研究國(guó)家分析

本文分析了來(lái)自15個(gè)國(guó)家或地區(qū)的研究人員，關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能研究相關(guān)的原創(chuàng)文章共有48篇。網(wǎng)絡(luò)可視化圖如圖5（a）所示，該圖顯示了這48篇文章的不同國(guó)家或地區(qū)的作者間合作關(guān)系；弦圖和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)圖如圖5（b）所示，該圖直接顯示了國(guó)家或地區(qū)之間的協(xié)作。從中可以看出，中國(guó)在植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)這一研究領(lǐng)域與大多數(shù)國(guó)家或地區(qū)開(kāi)展了合作，這也正是中國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)雖然起步較晚，但是卻后來(lái)者居上的原因。

圖5 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的國(guó)家網(wǎng)絡(luò)可視化圖（a）和國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)圖（b）

1.2.3 研究機(jī)構(gòu)分析

本文對(duì)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了協(xié)作網(wǎng)絡(luò)可視化，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)機(jī)構(gòu)傾向于國(guó)內(nèi)合作，而不是國(guó)際合作（圖6）。68個(gè)機(jī)構(gòu)共產(chǎn)出48篇論文，其中以中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一代表單位的文章最多（8篇），其次是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（5篇）。然而值得關(guān)注的是，雖然中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的論文生產(chǎn)率高于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，但是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在植保無(wú)人飛機(jī)領(lǐng)域的論文總被引用次數(shù)、一作平均被引次數(shù)均高于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)。

圖6 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可視化圖

1.2.4 研究作者分析

本文分別基于知網(wǎng)和WoSCC對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)性能和技術(shù)相關(guān)論文的作者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化分析（圖7、圖8）。在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，來(lái)自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員蘭玉彬是植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表文章最多的作者（13篇），其次為來(lái)自同一單位的研究人員漆海霞（9篇）。在WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中，共有213名研究人員為48篇關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)性能和技術(shù)相關(guān)的原創(chuàng)文章作出了貢獻(xiàn)。其中，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭玉彬是植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表文章最多的作者（6篇），來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員何雄奎是植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域被引次數(shù)最多的作者（被引17次）。對(duì)相關(guān)作者的國(guó)際交流合作情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的研究人員除了和本國(guó)的科研人員交流之外，與其他的國(guó)家的研究人員也保持著深度的交流合作。

圖7 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的作者網(wǎng)絡(luò)可視化圖（知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）

圖8 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的作者網(wǎng)絡(luò)可視化圖（WoSCC 數(shù)據(jù)庫(kù)）

1.2.5 關(guān)鍵詞分析

基于在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)鍵詞，本文對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞進(jìn)行了多維度檢索和分析。如圖9和10所示，在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，排在前列的關(guān)鍵詞包括“植保無(wú)人飛機(jī)”（22篇）、“植物保護(hù)”“植?！保?篇）、“障礙物檢測(cè)”（4篇）、“飛控系統(tǒng)”（5篇）、“傳感器”（3篇）、“服務(wù)平臺(tái)”（5篇）和“人工智能”（2篇）。在WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中，排在前列的關(guān)鍵詞包括“unmanned aerial vehicle”（17篇）、“design”（6篇）、“model”（4篇）和“system”（5篇）。

圖9 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)可視化圖（知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）

圖10 與植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)可視化圖（WoSCC 數(shù)據(jù)庫(kù)）

2 植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)研究

植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)研究主要包括飛行軌跡規(guī)劃技術(shù)[7]、噴霧系統(tǒng)技術(shù)[8]、傳感器技術(shù)[9]、控制系統(tǒng)技術(shù)[10]、安全保障技術(shù)[11]、數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)[12]以及智能化技術(shù)[13]等方面。飛行軌跡規(guī)劃技術(shù)是植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的核心，它能夠根據(jù)農(nóng)田作物的分布情況、風(fēng)向、風(fēng)速和地形等因素，確定最優(yōu)的飛行軌跡，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥。噴霧系統(tǒng)技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)高效、均勻、精準(zhǔn)的噴霧效果，為植保施藥提供了重要支持。傳感器技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)田的高精度測(cè)量、作物生長(zhǎng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、病蟲(chóng)害的識(shí)別等功能，為施藥提供科學(xué)依據(jù)。控制系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛機(jī)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥。安全保障技術(shù)則能夠確保施藥的安全性和有效性。數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施藥數(shù)據(jù)的采集、處理和分析，為精準(zhǔn)施藥提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。智能化技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作物的智能分析和識(shí)別，為精準(zhǔn)施藥提供更加科學(xué)的依據(jù)。

除此之外，在田間應(yīng)用過(guò)程中，大量科研協(xié)作研究與田間試驗(yàn)結(jié)果證明植保無(wú)人飛機(jī)對(duì)農(nóng)作物病蟲(chóng)害有較好的防效。袁會(huì)珠等[1]指出，對(duì)于重要農(nóng)作物病蟲(chóng)害如稻縱卷葉螟、水稻紋枯病、小麥蚜蟲(chóng)、玉米黏蟲(chóng)等防治效果均在80%以上。近年來(lái)，植保無(wú)人飛機(jī)除了廣泛應(yīng)用于小麥[14]、玉米[15]、水稻[16]和棉花[17]等大田作物外，逐步向經(jīng)濟(jì)作物[18]、果樹(shù)[19]等擴(kuò)展應(yīng)用。在應(yīng)用過(guò)程中，為了提高防治效果和農(nóng)藥利用率，國(guó)內(nèi)外研究者圍繞著影響霧滴沉積因素——無(wú)人飛機(jī)自身特性、作業(yè)參數(shù)、藥劑配方、環(huán)境因素展開(kāi)研究。研究表明，霧滴粒徑[20]、下洗氣流[21]、作業(yè)參數(shù)[22]、環(huán)境風(fēng)速[23]、作物形態(tài)[24]和噴霧助劑[25]等因素均會(huì)影響植保無(wú)人飛機(jī)施藥沉積分布特征，從而引起防治效果的變化。

因此，為了更好地了解植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，本文針對(duì)“植保無(wú)人飛機(jī)”“病蟲(chóng)害”“農(nóng)藥”“助劑”和“防治”等關(guān)鍵詞進(jìn)行高級(jí)檢索，采用VOSviewer 和文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)（https://bibliometric.com/）等工具進(jìn)行分析。

2.1 研究期刊分析

與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的期刊網(wǎng)絡(luò)可視化，如圖11所示。共有30種期刊發(fā)表了關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的原創(chuàng)文章。其中，《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》收錄22篇，《Computers and Electronics in Agriculture》收錄11篇，《Crop Protection》中收錄8篇，以上是收錄相關(guān)文章最多的3種主要期刊。在前10名期刊中，《Precision Agriculture》所收錄文章的平均被引次數(shù)最高（6.25次）。

圖11 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的期刊網(wǎng)絡(luò)可視化圖

2.2 研究國(guó)家分析

本文分析了來(lái)自22個(gè)國(guó)家或地區(qū)的研究人員，關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)研究相關(guān)的原創(chuàng)文章共有117篇。網(wǎng)絡(luò)可視化圖如圖12（a）所示，該圖顯示了這117篇文章的不同國(guó)家或地區(qū)的作者間合作關(guān)系；弦圖和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)圖如圖12（b）所示，該圖直接顯示了國(guó)家或地區(qū)之間的協(xié)作，從中可以看出，中國(guó)在植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)研究方面是國(guó)際合作最多的國(guó)家。

圖12 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的國(guó)家網(wǎng)絡(luò)可視化圖（a）和國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)圖（b）

2.3 研究機(jī)構(gòu)分析

本文對(duì)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析。如協(xié)作網(wǎng)絡(luò)可視化圖13所示，117篇論文的作者來(lái)自164個(gè)機(jī)構(gòu)。其中，以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為代表機(jī)構(gòu)的文章最多（26篇），其次是中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)（22篇），第三是國(guó)家國(guó)際合作研究中心農(nóng)業(yè)航空害蟲(chóng)研究中心（22篇）。

圖13 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可視化圖

2.4 研究作者分析

本文分別對(duì)知網(wǎng)和WoSCC中所檢索的植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)論文的作者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化分析。在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究人員閆曉靜在影響力前十的作者中排名第一。其無(wú)論在總被引用次數(shù)、平均被引次數(shù)、一作被引次數(shù)和一作平均被引數(shù)均處于領(lǐng)先（圖14），在WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究人員袁會(huì)珠在技術(shù)研究和應(yīng)用推廣方面作出了卓越的貢獻(xiàn)（圖15）。

圖14 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的作者網(wǎng)絡(luò)可視化圖（知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）

圖15 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的作者網(wǎng)絡(luò)可視化圖（WoSCC 數(shù)據(jù)庫(kù)）

2.5 關(guān)鍵詞分析

基于知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)鍵詞，本文對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞進(jìn)行了多維度檢索和分析（圖16、圖17）。在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，排在前列的關(guān)鍵詞包括“植保無(wú)人飛機(jī)”（163篇）、“病蟲(chóng)害防治”（42篇）、“防治效果”（22篇）、“病蟲(chóng)害”（19篇）、“防治”（17篇）、“統(tǒng)防統(tǒng)治”（12篇）、“霧滴沉積”（9篇）和“助劑”（7篇）。在WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中，排在前列的關(guān)鍵詞包括“deposition”（23 篇）、“pesticide application”（12 篇）、“droplet deposition”（13篇）和“parameters”（10篇）。

圖16 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)可視化圖（知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）

圖17 與植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)可視化圖（WoSCC 數(shù)據(jù)庫(kù)）

3 植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

目前植保無(wú)人飛機(jī)的研究主要集中于對(duì)病蟲(chóng)害的防治效果和噴霧霧滴的沉積與飄移分布情況等方面，同時(shí)圍繞農(nóng)藥（藥劑劑型、助劑等）、環(huán)境（風(fēng)速、溫度、濕度等）和植保無(wú)人飛機(jī)（機(jī)械自身特點(diǎn)、作業(yè)參數(shù)設(shè)置等）三大環(huán)節(jié)，建立起三大環(huán)節(jié)的聯(lián)系以期實(shí)現(xiàn)提高農(nóng)藥利用率的目標(biāo)，但針對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施藥健康風(fēng)險(xiǎn)、膳食風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究較少。

在現(xiàn)有研究中，關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥健康風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果初步表明，植保無(wú)人飛機(jī)施藥對(duì)操作者的暴露量顯著低于背負(fù)式噴霧[26-27]，但研究結(jié)果僅評(píng)估了單一途徑的暴露風(fēng)險(xiǎn)，未綜合考慮3種暴露途徑（施藥前配藥暴露、施藥時(shí)農(nóng)藥在空氣中飄移暴露和施藥后機(jī)身暴露）的累積暴露風(fēng)險(xiǎn)[3]。關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥膳食風(fēng)險(xiǎn)研究初步表明，地面施藥方式產(chǎn)生的殘留水平與航空施藥方式（有人駕駛飛機(jī)）相當(dāng)或比其更高[28]。關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究初步證明，植保無(wú)人飛機(jī)施藥可能會(huì)對(duì)周圍環(huán)境存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)非靶標(biāo)生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究?jī)H有一篇關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)噴霧飄移對(duì)蜜蜂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的文章[29]。因此，今后還需加強(qiáng)植保無(wú)人飛機(jī)施藥風(fēng)險(xiǎn)研究，為完善現(xiàn)有健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型或構(gòu)建植保無(wú)人飛機(jī)施藥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

為深入把握植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的發(fā)展現(xiàn)狀，本文對(duì)“植保無(wú)人飛機(jī)”“飄移”“風(fēng)險(xiǎn)”“控制”和“暴露”等關(guān)鍵詞進(jìn)行高級(jí)檢索，之后同樣采用VOSviewer 和文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)（https://bibliometric.com/）等工具進(jìn)行分析。

3.1 研究國(guó)家分析

本文分析了來(lái)自9個(gè)國(guó)家或地區(qū)的研究人員，關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)研究相關(guān)的原創(chuàng)文章共有55篇。網(wǎng)絡(luò)可視化圖如圖18（a）所示，該圖顯示了這55篇文章的不同國(guó)家或地區(qū)的作者間合作關(guān)系；弦圖和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)圖如圖18（b）所示，該圖顯示了國(guó)家或地區(qū)之間的協(xié)作。從中可以看出，植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究領(lǐng)域的國(guó)家總數(shù)，相比于試驗(yàn)技術(shù)研究和植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)研究明顯減少，這表明有些國(guó)家還處在植保無(wú)人飛機(jī)的發(fā)展階段，還沒(méi)有意識(shí)到植保無(wú)人飛機(jī)施藥風(fēng)險(xiǎn)研究的重要性。

圖18 與植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的國(guó)家網(wǎng)絡(luò)可視化(a)和國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)圖(b)

3.2 研究作者分析

本文分別對(duì)基于知網(wǎng)和WoSCC的植保無(wú)人飛機(jī)性能和技術(shù)相關(guān)論文的作者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化分析（圖19、圖20）。根據(jù)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)分析顯示，在植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域主要以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭玉彬團(tuán)隊(duì)（20篇）和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所袁會(huì)珠團(tuán)隊(duì)（13篇）為主。根據(jù)WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，在無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域依舊主要以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭玉彬團(tuán)隊(duì)（7篇）和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所袁會(huì)珠團(tuán)隊(duì)（4篇）為主。

圖19 與植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的作者網(wǎng)絡(luò)可視化圖（知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）

圖20 與植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的作者網(wǎng)絡(luò)可視化圖（WoSCC 數(shù)據(jù)庫(kù)）

3.3 關(guān)鍵詞分析

基于知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)，本文對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞進(jìn)行了多維度檢索和分析（圖21、圖22）。在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，排在前列的關(guān)鍵詞包括“植保無(wú)人飛機(jī)”（29篇）、“霧滴飄移”（10篇）、“飄移”（6篇）、“霧滴粒徑”（4篇）、“噴霧”（3篇）、“助劑”（3篇）、“數(shù)值模擬”（3篇）和“飄移潛在指數(shù)”（2篇）等。在WoSCC科學(xué)引文索引擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中，排在前列的關(guān)鍵詞包括“drift”（22篇）、“deposition”（19篇）、“model”（13篇）、“parameters”（11篇）和“numerical-simulation”（8篇）等。

圖21 與植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)可視化圖（知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）

圖22 與植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)可視化圖（WoSCC 數(shù)據(jù)庫(kù)）

4 植保無(wú)人飛機(jī)研究方向與趨勢(shì)

基于上述對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)人工智能程度的分類和總結(jié)，以及對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)、施藥技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等研究的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)檢索和分析，本文對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)的研究方向和趨勢(shì)主要從以下3個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)展望。

4.1 植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)展望

植保無(wú)人飛機(jī)產(chǎn)品性能和技術(shù)是未來(lái)的研究重點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)食品品質(zhì)和安全的要求越來(lái)越高。因此，植保無(wú)人飛機(jī)需要具備更高的精度、更強(qiáng)的適應(yīng)性和可靠性。未來(lái)的研究方向應(yīng)該關(guān)注無(wú)人飛機(jī)的導(dǎo)航、控制、通信和傳感器技術(shù)，以提高其自主性和智能化程度。

4.2 植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)展望

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，農(nóng)藥的使用量也在逐年增加，這對(duì)環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重的影響。植保無(wú)人飛機(jī)的施藥技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥，減少農(nóng)藥的使用量，降低對(duì)環(huán)境和人類的危害。未來(lái)的研究方向應(yīng)該著重關(guān)注提高植保無(wú)人飛機(jī)的防治效果，創(chuàng)新和改進(jìn)病蟲(chóng)害防治技術(shù)，以及將“統(tǒng)防統(tǒng)治”的理念應(yīng)用到植保無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)中。

4.3 植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估展望

在植保無(wú)人飛機(jī)的施藥過(guò)程中，施藥帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)直接關(guān)乎環(huán)境和人類安全性問(wèn)題，是植保無(wú)人飛機(jī)發(fā)展的“卡脖子”難題。因此，未來(lái)的植保無(wú)人飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)該關(guān)注以下幾個(gè)方面：

（1）關(guān)注霧滴飄移和飄移潛在指數(shù)分析。通過(guò)對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施藥過(guò)程中的霧滴飄移情況進(jìn)行分析，可以評(píng)估其對(duì)周圍環(huán)境和人類的潛在影響。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算飄移潛在指數(shù)，可以預(yù)測(cè)植保無(wú)人飛機(jī)施藥過(guò)程中的霧滴飄移范圍，為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更加科學(xué)的依據(jù)。

（2）關(guān)注“助劑”對(duì)飄移的影響。助劑的使用對(duì)噴霧霧滴分布情況有重要的影響，由于植保無(wú)人飛機(jī)飛行高度高，作業(yè)速度快，噴霧霧滴細(xì)，藥液濃度高等特點(diǎn)，極易受到氣象條件特別是風(fēng)的影響，帶來(lái)較高的飄移風(fēng)險(xiǎn)。因此，未來(lái)的研究方向應(yīng)該關(guān)注飛防助劑的選擇與科學(xué)使用，以期提高植保無(wú)人飛機(jī)噴霧霧滴在靶標(biāo)區(qū)的沉積分布并減少其在非靶標(biāo)區(qū)的沉積分布，最終達(dá)到提高防治效果和減少對(duì)非靶標(biāo)生物的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）關(guān)注數(shù)值模擬和模型構(gòu)建技術(shù)在飄移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用。數(shù)值模擬技術(shù)可以模擬植保無(wú)人飛機(jī)施藥過(guò)程中的霧滴飄移情況，為飄移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和分析。

綜上所述，植保無(wú)人飛機(jī)作為一種高效、精準(zhǔn)、環(huán)保的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具，未來(lái)的研究方向應(yīng)該關(guān)注產(chǎn)品性能和技術(shù)研究、施藥技術(shù)和施藥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估深層研究，在此基礎(chǔ)上應(yīng)將三方面緊密結(jié)合起來(lái)，推動(dòng)植保無(wú)人飛機(jī)向更安全、更精準(zhǔn)、更綠色化的方向前進(jìn)，不斷提高植保無(wú)人飛機(jī)的施藥技術(shù)水平和施藥安全性，更好地服務(wù)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。