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McKinsey分析太空技術在農業的應用、效益與案例

殷正華、楊侑馨/ 發布日期:2023/11/22/ 瀏覽次數:173

一、太空技術在農業的應用與效益

太空技術在農業的核心應用主要來自於衛星遙測的數據資料與網路功能。提供的價值包含精準估算產量、根據環境條件提供施肥、灌溉與病蟲害偵測等施作決策、利用遙測技術監管國土利用與法規遵循、減緩天然災害損失,及實現自動化機具施行精準農業等等 (圖一)。

衛星資料在農業最普遍的應用是估算作物產量,可針對多種作物進行;此外,還能應用於量化糧食缺口、衡量因地緣政治危機對糧食生產的衝擊,進而調整價格與物流管理。這對於貿易、加工業者和農民的生計具有極為重要的意義。

 

二、太空技術在農業之應用案例

1. 數位及太空技術應用於追蹤東非及南非地區的食品狀況
在東部與南部非洲共同市場(The Common Market for Eastern and Southern Africa, COMESA)的案例中,在未來10年將擴大應用數位及衛星工具支援農業糧食平衡表的追蹤,預期將帶來多項效益,包括:

(1) 製作糧食平衡表以預測糧食庫存:
撒哈拉以南非洲地區約有1.23億人深受糧食不安全所困擾。在COMESA與非洲綠色革命聯盟的領導下,以數位技術輔助製作糧食平衡表(Food balance sheet),現在能夠更及時且準確地預測糧食產量、庫存量和其他相關資訊。

(2) 以遙測技術輔助作物產量預測:
在衛星影像的協助下,可以每兩週的頻率進行作物收獲與產量進行季節性估算,並結合人工調查進行驗證,實現跨多國即時且準確的作物產量預測。

(3) 強化糧食安全與其他效益:
作物產量估算頻率提高5倍,這意味著糧食利用率的提高,減少了未來5年的儲備糧食購買量。由於儲備糧食購買的開支降低,可減少總額1-3%之支出。

2. 衛星影像應用於德州農藥使用與災害分析
以德州西部San Angelo的500英畝棉花田為例,透過衛星影像,了解了其中111英畝棉花田的根腐病害模式。因此,可在病害發生初期針對病害區進行早期投藥,相比傳統方法,節省了48英畝的噴藥區、降低了43%的農藥使用、並挽救了95%的風險中產量。此外,透過遠端監測,能夠迅速應對乾旱、火災、洪水等自然災害,減少損失。此技術更為保險業提供了便捷的數據,可用於辦理參數型保險,而無需實地勘查,提高了效率。

 

三、太空技術與其他飛行載具之優劣分析

以下為商業衛星、公共衛星、固定翼無人機及多旋翼無人機,其特性之細部比較 (圖二)。


1. 技術面:
以規模而言,衛星相對於其他飛行載具(如無人機、固定翼無人機、高空飛艇或物聯網硬體)具優勢,減少了人力操作需求,且範圍擴展更遠。然而,衛星成像成本高且解析度較低。隨技術進步,預計到2030年,高解析度、熱波段及高光譜成像感測器的發展將提高衛星性能,使其能夠與其他平台競爭。此外,衛星還能用於偵測病蟲害、減緩天災損害,實現精準施肥和灌溉等。


2. 經濟面:
高解析度影像數據的成本雖然高,但隨著數據分析企業競相推出具有競爭力的商業模式,預計到2030年,成本將降低25%-50%。相對之下,無人機和固定翼無人機的人力和燃料成本占比超過50%,除非實現一人操作多台無人機或合作經營,否則成本難以下降。此外,除了成本,使用衛星影像進行分析的公司還必須考慮影像的取得靈活性、操作複雜度以及影像來源的投資風險,例如天氣對影像的影響。在某些情況下,需要結合飛行載具以滿足客戶需求。


3. 靈活度與複雜度面:
衛星也比較容易模組化,且能根據需要取得不同區域的影像資料,也能跨區同時服務多個市場;而無人機與固定翼則受到作物生長期的限制,必須配合出動機組以蒐集影像,如果實體經營或合夥則會增加營運的複雜度。在風險方面,衛星影像受天氣干擾較大,無人機受到法規變動影響較大,飛機則較擔心燃料與人力成本上漲。


4. 顧客拓展面:
隨著技術成本下降、營運模式創新、糧食安全需求、農作物保險、索賠驗證以及碳信用市場等因素的推動,用戶數將逐步增加。根據麥肯錫於2022年的調查報告,美國有29%-45%的農民已經或將來將採用遙測技術,而南美(88%)和歐洲(79%)的採用率更高。這預示著衛星技術在農業領域的應用潛力將進一步擴展。

 

四、整體產業發展機會

隨著農業應用場域與用戶的增加,衛星應用市場前景可期。在2022年至2030年期間,太空影像和分析服務在農業中的應用預計將以9-12%的年增長率增長,市場規模擴大至8-10億美元,為農業創造價值13-20億美元。雖然公共衛星影像已廣泛應用,但高解析度影像的需求仍然存在,且預計隨著成本降低,用戶的獲利將再增加25-50%。

為了充分發揮衛星產業的潛力,利益相關方應加強協作,改善資訊共享、降低成本並提高準確性。包含:農民組成合作社以提高規模、衛星公司降低影像價格、雲端供應商與衛星公司合作降低處理成本等。需要所有利益相關方的合作與行動,以促進更多商業的發展機會。

 

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