在 2050 年，預計全球人口將超過 90 億，農產品消費量將增加 70%，但因氣候變化與自然災害的影響，情況將變得相當複雜。近期由於技術發展與美國聯邦航空總署 (Federal Aviation Administration, FAA) 法規，無人機 (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs) 技術正迅速改變農業，並用於各種如精準農業、畜牧業、智慧型溫室、精準養殖漁業、園藝與林業等領域。預計到 2024 年，農業 UAV 市場將從 2018 年的 10.379 億美元，成長至 48.287 億美元，且 2019 至 2024 年的複合年均成長率 (Compound Annual Growth Rate, CAGR) 將達 31.39%。
農業 UAV 有助於提高農作物產量與監控其生長，並提供數位成像的功能，為農民提供與農地相關的資訊，進而提高農場生產的效率。以下詳述農業 UAV 價值鏈的驅動、限制、機會與挑戰等動態因素：

1. 驅動因素：
(1) 世界人口的成長，使全球糧食供應面臨壓力：由於全球人口增加，預計糧食需求每年以 2% 的速度成長，對土地、能源與其他資源的需求也將隨之增加。為此，農民必須增加產量，以滿足不斷成長的需求。包括使用農業 UAV 在內的精準農業，將是滿足印度與中國等開發中國家糧食需求的長期解決方案，因其使農民能夠以更高的效率提高產量。農業 UAV 促進了水、種子、土地和肥料等資源的有效利用，進而幫助提升農產品的產量與品質。此外，透過使用精準地耕作工具，農民可改善農場的經營，進而幫助解決糧食生產與消費之間的不平衡。
(2) 用於開發農業 UAV 的創投資金增加：農業 UAV 在播種、農藥噴灑與畜牧業等應用，引起了投資者的關注，包含美國的 Qualcomm、Intel 與 Google 等的創投公司。在 2018 年，一些企業如美國的農業 UAV 與數據分析軟體公司 Sentera 募集了 1,400 萬美元的資金、DroneDeploy 在 C 輪融資中募集了 2,500 萬美元、印度的提供人工智慧 UAV 硬體的新創公司，從天使資金中獲得了 5,000 億美元的第一筆資金，都顯示創投公司投入資金的成長是推動 UAV 市場的關鍵因素。
(3) 田野調查與數據分析等軟體解決方案：UAV 的軟體可作為用戶和飛機、飛機和硬體之間的溝通介面，可分為開源軟體和專有軟體，其中開源軟體任何人都可修改，添加開發者尚未想到的功能，因此比專有軟體更有彈性。瑞士 Pixhawk 公司的 PX4 是農業 UAV 市場上提供自動駕駛的開源軟體之一，為開發人員提供一套有彈性的工具，透過技術共享，為 UAV 的應用創造量身打造的解決方案。此外，農場調查以及對 UAV 收集的田間數據進行適當的分析，對精準農業具有關鍵的用途，諸如美國的 Trimble 與 DroneDeploy 等，都是農業 UAV 市場上領先的軟體解決方案提供商。

2. 限制因素
(1) UAV 民用與商用的隱私和安全性問題：儘管商用 UAV 已整合到民用領空中，使用前仍需取得監管機構的授權。製造商須確保 UAV 在限制範圍內運行且不影響環境，以及不影響其他人員駕駛的飛機，但其控制系統仍有被侵入的風險。例如在 2012 年 7 月，德州大學的團隊展示了利用全球定位系統 (Global Positioning System, GPS) 來控制 UAV，且設備價格不到 1,000 美元。UAV 安全性問題可能使政府機構禁止在商業或民生中使用，進而阻礙了全球農業 UAV 市場的成長。
(2) 商業 UAV 的航空交通管理 (Air traffic management, ATM)：隨著商用 UAV 的快速成長，需要適當的管理，以防止發生事故和碰撞。為此，ATM 機構需要建立適航認證要求、空中交通法規、標準等程序，以充分與 UAV 整合。將 UAV 結合到民生領空是航空業面臨的主要挑戰之一，因此 Google 與 NASA、Amazon 與 Verizon，以及 13 家航空公司合作，為 UAV 建立空中交通管制 (Air Traffic Control, ATC) 系統。此外，以色列一家 UAV 模擬器製造商與 Adacel 合併，共同開發 ATC 模擬器，為操作人員提供精確且深入的培訓環境。

3. 機會
(1) FAA 豁免農業 UAV 的使用：UAV 已成為農業中有價值的決策工具，了解 UAV 的潛在用途與美國相關法規，對於提高作物、產量與農場營運相當重要。根據 FAA 的說明，若 UAV 為自用，且用於如觀察農作物是否需要灌溉，則不需授權；但若出於商業目的則需授權。截至 2015 年 9 月，FAA 已發布了 1,400 多項豁免，其中約 130 項是因精準農業而發布，FAA 在發布豁免時主要考慮的因素包括操作高度、速度、飛行規格與類型。
(2) 亞太國家對 UAV 的需求不斷增加：由其是畜牧業，UAV 的需求在亞太地區不斷成長。例如在澳洲，因發明與獨特性，使該國成為優良食品、肉類和穀物的主要出口國，而澳洲農民也開始採用 UAV 來提高生產力；在日本，Yamaha Motor 與 OPTiM 公司是日本提供農業 UAV 和服務的主要參與者。根據日本總務省統計局的數據，林地與田地面積約 25 萬平方公里，占全國面積的 67%，而用於農業的土地達 5 萬平方公里，占全國面積的 12%。
(3) 農業對航空數據收集工具的高度採用：大數據將對智慧型農業產生重大影響，且將出現在食品供應鏈中各個階段。感測器與 GPS 等設備可產生大量數據，且具有無人可及的決策能力，隨著農場安裝越來越多的智慧型設備與感測器，農業將可望成為由數據驅動與支持的領域，例如農業專家與保險公司使用 DroneDeploy 的 SkyClaim 應用程式，透過電腦視覺與 AI 檢測農作物的損害並估計損失，目前已分析超過 10 萬英畝與 75 種不同作物。

4. 挑戰
(1)農業 UAV 數據收集的管理：UAV 所收集的數據為原始資料，需要根據內容、相關性與優先順序進行處理，才能以對決策有幫助的方式呈現，因此數據的儲存與管理對於精準農業相當重要；然而，由於需要專業知識，對許多用戶來說數據管理仍是一大挑戰，需要透過提供簡單的數據管理解決方案，以及將格式標準化，才能提高 UAV 的採用率。
(2) 精準農業通訊與協議的標準化：包括農業 UAV 在內的智慧型農業設備多是透過各種接口、技術和協議來進行通訊，但這接通訊協議若無標準化，將會導致數據顯示錯誤，且變得相當複雜。目前大多數製造商仍使用自己的接口，這將影響不同製造商設備之間的通訊。
(3) 農民缺乏技術知識：精準農業需要技術知識，但由於該知識不易取得，使農民難以採用先進的精準農業，造成了技術差距，尤其是如中國、印度與巴西等開發中國家，以及非洲大多數的國家。為此，政府和市場參與者主動為農民提供培訓與諮詢，且許多開發中國家也投資在教育農民關於精準農業的工具與好處上。
(4) 缺乏經過訓練的飛行員：與傳統飛機不同，UAV 須確保系統的可靠性，但在操作 UAV 時仍會有人為錯誤的風險，因此操作和控制 UAV 需有專業知識與技能。根據統計，UAV 的事故率高過人為駕駛飛機，其中有 30% 是人為事故引起的，而 50% 是因材料失效所引起。除了改善系統，培訓飛行員進行 UAV 的操作也能夠降低事故風險，如加拿大運輸民航局 (Transport Canada Civil Aviation, TCCA) 發布新的 UAV 法規，並於 2019 年 6 月 1 日生效，要求操作超過 25 公斤 UAV 的飛行員，必須取得特別飛行許可 (Special Flight Operations Certificate, SFOC)。

智慧型農業在全球越來越廣泛，且在美國、加拿大、澳洲、日本與德國已成為普遍的農業實踐方法。透過使用先進的技術與工具，能夠減少浪費，同時提高農地與農作物的產量，且可變施藥量 (Variable Rate Applications, VRA) 能夠使農民管理種子和肥料等關鍵的投入成本。在農業 UAV 市場中，可分為硬體、軟體與服務，其中硬體在 2018 年占農業 UAV 市場約 73%，預計市場價值將從 2018 年的 7.576 億美元，增加至 2024 年的 32.54 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 將達 29.64%，其主因為許多農民開始嘗試使用 UAV，未來硬體在市場中仍占主導地位；軟體和服務在 2019 年至 2024 年的 CAGR 預計達 35.51%，其主因為投資者對軟體與收集數據相關的新創公司提供大量投資，已用於繪圖、成像與分析，其詳述如下：

1. 硬體
(1) 固定翼 UAV：預計此類型的 UAV 在未來 5 年內占農業 UAV 市場最大份額。固定翼 UAV 的優點包括具有最長的飛行時間、較長的飛行距離與速度較快，且較其他類型的 UAV 具更高的空氣動力學效率，因此有較佳的負載能力與耐久性，若要攜帶多個感測器，如光譜攝影機、熱成像或雷射雷達等。由於固定翼 UAV 是位專業人士所設計，價格比旋翼 UAV 更高，一些知名的製造商包括 SenseFly、Trimble UAS 與 AgeEagle。在固定翼 UAV 市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 78%，預計價值將從 2.932 億美元，成長至 2024 年的 11.404 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 為 27.49%，精密魚類養殖的 CAGR 則高達 30.3%；攝影系統在 2018 年占固定翼 UAV 市場約 30%，其價值預計從 1.135 億美元，增加至 2024 年的 3.721 億美元，且 2019 年至 2024 年的 CAGR 將達 23.87%，導航系統 CAGR 則預計為 32.07%。

(2)旋翼 UAV：此類型的 UAV 比固定翼 UAV 更小更便宜，飛行時間約 15 至 40 分鐘，取決於電池電量。旋翼 UAV 具多種類型，從單旋翼的直升機到 16 旋翼都有，不但可垂直與水平飛行，還可在空中停止，相當適合空中攝影和取得高分辨率的農地影像，但缺點則是飛行時間短與負載能力低。一些知名的製造商包括 DJI、3D Robotics 與 Parrot S.A 等。在旋翼 UAV 市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 67%，預計價值將從 1.881 億美元，成長至 2024 年的 7.764 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 為 28.78%，精密魚類養殖的 CAGR 則高達 37.57%；攝影系統在 2018 年占旋翼 UAV 市場約 32%，其價值預計從 8,990 萬美元，增加至 2024 年的 3.19 億美元，且 2019 年至 2024 年的 CAGR 將達 25.52%，導航系統的 CAGR 則預計為 32.49%。

(3)混合式 UAV：此類型的 UAV 可減少固定翼 UAV 起飛和降落時所造成的風險，同時不影響空氣動力學的效率，能夠在空中穩定的停止，並以較高速度飛行。在混合式 UAV 市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 73%，預計價值將從 7,190 萬美元，成長至 2024 年的 5.095 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 為 40.42%，畜牧業的 CAGR 則高達 41.32%；攝影系統在 2018 年占旋翼 UAV 市場約 31%，其價值預計從 3,050 萬美元，增加至 2024 年的 1.796 億美元，且 2019 年至 2024 年的 CAGR 將達 36.29%，控制系統的 CAGR 則預計為 42.39%。

2. 軟體與服務
(1) 數據管理軟體：該軟體可管理飛行計畫、文件、儲存照片與影像，並處理所有類型的紀錄，如飛行期間的氣候，飛行 UAV 的型號規格，飛行員的飛行時間以及維修和保養狀態。使用數據管理軟件的潛在優勢包括即時數據收集和高分辨率的農地影像。 Trimble Navigation 是農業 UAV 市場的主要參與者之一，提供用於產量監測，水管理和農場調查的軟體和服務。在數據管理軟體市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 77%，預計價值將從 4,500 萬美元，成長至 2024 年的 2.151 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 為 31.83%，精密魚類養殖的 CAGR 則高達 36.79%。

(2) 成像軟體：主要用於處理 UAV 上感測器或攝影機取得的影像，透過組合所有拍攝到的影像，形成高畫質的圖片。此外，由於技術的進步，可將這些平面影像轉換成立體影像。如 Parrot S.A 的子公司 Pix4D，提供用於 DJI UAV 的 Pix4Dmapper Mash 軟體，可量測線條與表面，並已完整的立體網格影像提供平面資訊。在成像軟體市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 70%，預計價值將從 5,730 萬美元，成長至 2024 年的 3.944 億美元，2019 年至 2024 年的CAGR為 40.12%，精密魚類養殖的 CAGR 則高達 42.16%。

(3) 數據分析軟體：此軟體可分析 UAV 取得的所有影像和數據，同時提供有用的建議，如某些區域的缺水、乾燥或受疾病影響的農作物。數據分析軟體還可幫助確定農場使用的肥料和殺蟲劑數量，以增加產量和利潤。DronDeploy 是提供農業 UAV 軟體解決方案的主要企業之一，受全球農學家與農民的青睞。在數據分析軟體市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 76%，預計價值將從 6,340 萬美元，成長至 2024 年的 3.107 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 為 32.39%，畜牧業監控的 CAGR 則高達 34.09%。

(4) 其他：包括自動駕駛軟體、培訓、諮詢、UAV 保險與法規等服務，其中自動駕駛軟體有助於穩定 UAV 的飛行，避免發生事故。在其他軟體與服務市場中，精準農業的應用在 2018 年占該市場 69%，預計價值將從 3,890 萬美元，成長至 2024 年的 2.749 億美元，2019 年至 2024 年的 CAGR 為 40.73%。