低空经济作为国家战略性新兴产业，其发展深度依赖空域资源的有效供给
［1］。2024年低空经济首次写入政府工作报告，标志着该产业已上升至国家战略层面。作为涵盖低空基础设施、装备制造、运营服务及飞行保障的全产业链业态，低空经济的核心活动场域集中于低空空域。为充分释放其发展潜能，中国空域管理体制改革持续深化
［2］，特别是G、W类非管制空域的划设与开放
［3］，为无人机等航空器提供了合法运行空间，使低空空域从自然空间转变为具有经济价值的新型资源要素。在众多应用场景中，农业生产对低空技术的需求尤为迫切。中国农业正面临耕地资源趋紧、水资源约束强化与农业劳动力老龄化等多重挑战。第3次全国国土调查数据显示，中国人均耕地面积仅0.091 hm
2，不足世界平均水平的一半
［4］；农业从业人员中，55岁以上人口占比高达33.6%
［5］，谁来种地问题日益突出，传统平面生产模式的边际效益持续递减，亟须向立体空间拓展资源配置维度
［6］。低空经济的兴起，为农业突破资源约束、实现现代化转型提供了契机。
从应用规模看，农业已成为低空技术应用最成熟的领域之一。截至2023年底，全国植保无人机保有量超20万架，年作业面积突破1.4亿hm
2［7］。然而，农业低空资源的开发利用整体仍处于初级阶段。例如，无人机在农情监测、变量施肥等环节的渗透率仍显不足，且其作业与卫星遥感、地面物联网尚未形成有效协同，信息孤岛现象普遍存在。从管理层面看，空域资源属性尚未明晰、产权制度缺位
［8］，使其难以作为独立生产要素进入市场化配置体系。从技术层面看，农业无人机应用多局限于飞行平台本身
［9］，未能与天基卫星、地基传感网络深度融合，缺乏“天-空-地”一体化的理论分析框架。
低空空域资源属性的理论探讨，伴随空域管理体制改革不断深化。早期研究从公共管理学切入，将空域视为典型的公共池塘资源。高志宏
［2］系统梳理了中国低空空域管理体制的变迁轨迹，指出从严格管制到分类管理的转变，本质上是空域资源属性认知的变革。李飞等
［10］进一步提出低空资源概念，认为其兼具自然属性与社会属性，既受制于物理空间约束，又受制于制度安排与技术条件。随着新生产要素理论的兴起，空域因其可测量、可分割与可定价特征，被逐渐纳入更广义的资源范畴。廖小罕等
［11］从地理学视角出发，提出低空空域资源具有三维空间性、垂直异质性与动态变化性，其开发利用需遵循分层、分区、分时原则。倪红福等
［12］则从经济学逻辑切入，分析了空域资源稀缺性、排他性与可交易性的实现条件，指出产权清晰界定是空域资源市场化配置的制度前提。宦吉娥
［13］从法律经济学视角，探讨了基于公有制的自然资源财产权利形成机理，为空域使用权界定提供理论参照。
在农业领域，早期研究主要聚焦于农业无人机平台的技术性能。周志艳等
［9］系统梳理了中国农业航空发展现状，指出植保无人机在效率、精准度与安全性方面的比较优势，但也面临续航能力有限、荷载不足等技术瓶颈。Enderle
［14］对日本农业无人机应用的早期实践进行了总结，揭示了精细化农作与航空技术结合的潜力。随着应用规模扩大，研究视角逐步拓展至经济与社会效益评估。杜佳信等
［15］从国际比较视角出发，分析了美、日、韩等国农业低空应用的经验与启示，指出组织化在整合小规模需求方面的重要作用。李萌
［16］等研究发现，低空经济面临气候挑战。邱佩等
［17］聚焦城市无人机物流配送的安全风险，其分析框架对农业领域具有借鉴意义。从国际实践看，美国联邦航空局
［18］在农业州试点无人驾驶航空器交通管理系统，将农业空域视为可动态调配的资源，通过实时监测、动态航路规划与冲突预警实现安全共享，并与农业部建立协同机制，将农业空域需求纳入国家管理体系。欧盟
［19］构建U-Space空域管理框架，为农业无人机提供标准化监管服务。
基于上述分析，现有研究在3个方面存在明显不足：1）研究场景失衡，大量讨论集中在城市物流、交通管理等热点领域，而对农业这一低空技术应用相对成熟的领域却缺乏系统的理论关注；2）分析框架碎片化，农业领域的研究或偏重技术效能，或聚焦政策设计，缺乏一个能够统筹技术、设施、制度与产业多维要素的整合性分析框架；3）逻辑链条断裂，从驱动机制到效率提升之间的内在关系尚未被清晰揭示，缺乏一个能够连接动力与结果的理论模型。为此，本研究立足于“天-空-地”协同视角，尝试构建一个融合资源系统论与多层级治理理论的分析框架，以期为农业低空资源的系统化开发利用提供理论依据。与既有研究相比，本研究的创新主要体现在3个方面：1）将空域资源纳入农业资源系统进行考量，拓展了农业资源经济学的研究边界；2）构建了“技术－设施－制度－产业”四维驱动框架，明确了各要素之间的层级关系与协同机制；3）将四维效率作为目标层、四重驱动作为动力层，形成了从驱动机制到效率提升的完整逻辑链条。
1 农业低空资源的内涵、属性与独特性
1.1 农业低空资源的内涵界定
农业低空资源是指真高300 m以下
11 空间范围的界定依据来源于国家空域管理的基本框架。根据《国家空域基础分类方法》，非管制的G类和W类低空空域，系指标准大气压条件下真高300 m（含）以下的空域。同时，《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》亦将此高度作为轻型无人机管控的关键阈值。结合农业无人机实际作业特点，本研究将真高300 m以下作为农业低空资源的空间边界。
，服务于农业生产经营活动的三维空域及其配套资源的总和（
图1）。从物理构成来看，不仅包括可供航空器飞行的空气空间，还涉及电磁频谱、气象信息、光照条件等要素。电磁频谱是否畅通影响无人机通信与导航的可靠性，气象条件则直接决定作业窗口与安全性。从功能定位看，农业低空资源已演变为集立体作业、信息感知和数据中继于一体的复合系统。实践中，植保无人机完成农田喷洒是这一资源的直接消耗，而无人机搭载多光谱、高光谱传感器进行作物长势监测，则是其作为移动信息节点功能的体现。通过这种空基信息平台，农业低空资源实现了与天基卫星遥感、地基物联网数据的补充与衔接，在智慧农业系统中承担着数据采集中继与作业执行的双重角色。
1.2 农业低空资源的多维属性
低空经济正推动农业低空资源从自然地理要素向新型生产要素重构。从属性维度看，可以分为自然属性、经济属性与技术属性3个层面，它们相互交织，构成农业低空资源开发利用的基础与约束。
自然属性构成其基本特征。农业低空资源具有显著的空间三维性、垂直异质性与气象敏感性。空间三维性体现为农业低空资源存在于三维立体空间，不同高度层的温湿度、气流条件存在差异；垂直异质性意味着资源属性随高度变化而变化，近地层（0~50 m）受地表影响最大，而中低空层（50~300 m）气象条件相对稳定；气象敏感性则表现为资源可用性高度依赖天气条件，风速、降水、能见度等因素直接决定作业窗口与安全性。此外，自然属性还延伸至空域电磁环境稳定性以及对低空生态的特定影响。这些属性划定了资源开发利用的物理边界和自然约束，关系到农业低空作业的可行性与生态可持续性。
经济属性是其作为生产要素的核心表征。农业低空资源具有典型的稀缺性、可规划性与多用途竞争性
［20］。从稀缺性看，可供农业作业的低空空间相对有限，尤其在作物病虫害统防统治等农忙时节，同一区域可能同时存在多架无人机作业需求，空域资源供不应求。从竞争性看，随着应用规模扩大，资源使用竞争已从农业内部不同作业类型，扩展至物流巡检、应急救灾等跨行业领域
［21］。《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》
［22］确立的分类管理，为资源按高度、时段进行时空分割并实现排他性使用提供了初步的法律依据。然而，其产权界定相较土地更为复杂：一方面，空域使用权与土地所有权的分离，使产权边界难以清晰界定；另一方面，无人机作业的负外部性更为突出
［23］，使定价机制与市场交易规则的构建成为提升配置效率的关键
［24］。
技术属性是实现其经济价值的赋能条件。农业低空资源的可利用性耦合于技术发展水平，高精度全球导航卫星系统与实时动态差分定位技术使厘米级精度的航线规划成为可能，提升了资源的可度量性；智能避障与集群控制技术增强了复杂农田环境下的可控性；而高速、稳定的低空专用通信网络则保障了数据实时传输与远程操控的可靠性。技术体系的先进程度与适配水平，不仅直接决定资源的可利用范围与经济价值，也通过提升资源的可度量性与可控性，为产权分割和市场交易创造必要的技术前提。例如，基于区块链的飞行数据存证技术，可以为空域使用权的确权与交易提供技术支撑。
1.3 与工业物流、载人交通领域的独特性比较
农业低空资源与工业物流、载人交通等领域的应用，虽然同属低空经济的范畴，但受农业自身生产规律的影响，在应用逻辑、约束条件与社会关注点上存在本质差异（
表1）。这些差异决定了农业低空资源的开发利用不能简单套用其他领域的成熟模式，而要发展出与之适配的技术范式、基础设施体系与治理规则。
从核心约束来看，工业物流领域无人机的运行主要受订单需求与配送时效驱动，可在夜间或非高峰时段错峰调度，时间安排具有较大的弹性空间。载人交通遵循预设的航班时刻表，对准点率和运行可靠性有极高要求，但运行计划可提前确定。农业则不同，农作物病虫害防治、授粉、播种等作业具有极强的生物时序约束，防治窗口通常只有几天，错过即意味着减产甚至绝收。因此，农业对低空空域的需求并非随时可用，而是关键窗口期内必须可用。刚性约束要求空域管理制度为农业作业预留弹性空间，避免僵化的审批流程贻误农时。
作业环境的差异同样显著。工业物流无人机主要在楼宇间的固定廊道飞行，运行环境虽复杂但相对结构化，可通过先验地理信息进行路径规划。载人交通在中高空预设航路运行，空域环境最为纯净和可控。农业无人机则通常在作物冠层上方1~5 m的超低空作业，作业区域分布着电线、树木、不规则田块等障碍物，且作物高度和冠层结构随生长周期动态变化。非结构化与动态演变的作业环境，对无人机的自主避障、实时感知与集群控制技术提出了远高于工业物流场景的要求。相应地，农业低空资源的可用空间并非固定不变，而是随着感知与控制技术的进步动态扩展。
经济特征上的差异更为突出。农业生产尤其是大宗粮食作物种植的利润率较低，经营主体对作业服务价格极为敏感。一项技术方案即使效能优越，若成本超出农户承受能力，也难以推广。工业物流则不同，商业企业愿意为更快的配送时效和更高的可靠性支付溢价，其经济模型更容易覆盖先进技术的成本。载人交通属于高附加值服务，乘客为安全、便捷与乘坐体验支付高额费用，足以支撑航空级安全标准的投入。因此，农业低空资源开发利用的商业模式创新，需要将成本控制置于优先位置，这与物流和载人领域存在区别。
社会关注的焦点也存在差异。城市公众对工业物流活动的关切主要集中在公共安全与隐私保护，如无人机坠落造成的人身财产损失、飞行噪音扰民以及潜在的隐私侵犯等。载人交通则聚焦于绝对安全与公众接受度。农业低空作业引发的社会关切则更多指向生态安全与农产品质量。农药化肥的精准施用、药剂飘移对周边非目标区域的影响、作业对传粉昆虫和鸟类等非靶标生物的干扰，以及最终农产品上的农残是否合规，是农户、消费者和环保部门共同关注的议题。意味着农业低空资源的治理规则与标准制定，要将生态环境影响评估与农产品质量可追溯管理纳入优先考量。
2 农业低空资源开发利用的机理分析
2.1 天-空-地协同的概念框架
本研究的分析建立在“天-空-地”协同的空间架构之上（
图2）。天基系统包括卫星遥感、北斗导航和气象卫星，提供大范围的作物监测、精确定位和气象预警；空基系统即无人机植保、遥感监测和农资播撒等空中作业平台，执行具体的农业生产任务；地基系统包括起降场、传感器网络、充电设施和田间物联网，为空中作业提供物理支撑和数据采集。3个层次之间通过数据流、控制流和作业流相互连接，构成感知、决策与执行一体化的智能系统。
2.2 理论框架的构建逻辑
本研究的分析框架由3个层次构成（
图3）。基础层是资源系统论与多层级治理理论。资源系统论指出，自然资源的高效利用取决于物理资源属性与用户群体行为规则的匹配
［25］。应用到农业低空资源开发利用中，意味着不能只关注空域本身的物理特征，还要分析农户、服务组织、政府等多元主体之间的协作模式。多层级治理理论则将治理划分为技术、制度、组织三个层级
［26］，分别对应能不能、让不让、用不用问题。3个层级相互嵌套，共同影响资源利用效能。
动力层是推动效率提升的驱动机制，包括技术赋能、设施联通、制度适配和产业协同4个方面。其中，技术赋能通过提升资源的可达性与可控性，扩展空域利用的边界；设施联通构建物理通道与数字通道，为资源流动提供载体；制度适配以产权、标准、政策为工具，降低交易成本与不确定性；产业协同依托组织创新与商业模式，将资源潜力转化为实际效益。四个机制存在层级关系：技术赋能和设施联通属于要素供给层，制度适配属于规则约束层，产业协同属于价值实现层。从基础到应用、从要素到价值，构成层层递进的转化链条。
目标层是农业低空资源的利用效率，具体包括空间效率、时间效率、经济效率和替代效率四个维度。空间效率衡量立体开发水平，时间效率反映农时协同程度，经济效率考察投入产出比，替代效率评估要素替代能力。低空经济正是通过动力层四重驱动机制的协同作用，提升目标层的四维效率，最终实现资源的高效利用。
2.3 效率评价体系
科学评估农业低空资源的利用效能，需构建一个融合经济可行性、技术效能及环境可持续性的多维度效率评价体系。既要符合资源经济学中的帕累托最优准则，又要体现空域资源作为新型生产要素的独特属性，特别是其在“天-空-地”协同系统中的综合绩效表现。借鉴农业资源利用效率评价方法的相关思想
［27］，从空间、时间、经济和替代四个维度构建评价体系（
表2）。其一，空间效率评价聚焦三维空域资源的开发程度与空间配置合理性。核心在于衡量空域的立体化利用水平，并反映资源的可分割性和空间异质性特征。具体可通过单位空域农业作业频次、不同高度层利用率、空域与地面地块的配置吻合度等指标，深入解析空间资源的结构性配置效率，为空域规划提供决策依据。其二，时间效率评价则关注空域复用速率与农业生产时序节律的协同程度。鉴于农业低空资源具有显著的时序波动和任务导向特征，其效率实现依赖对关键农事窗口的响应能力。作业窗口符合率、任务完成及时性、空域资源复用速率等指标，能够有效衡量低空经济在提升农业时效性和适应生物生长周期的实际效果。其三，经济效率评价着重考察资源配置的投入产出效益及市场化发展水平。通过综合分析单位作业成本收益率、规模经济性、边际收益及市场交易活跃度等指标，可以把握低空农业运营的经济可行性。值得注意的是，经济效益的实现不仅取决于技术本身的盈亏平衡，更与产权界定清晰度和交易成本密切相关，这构成判断低空农业能否实现可持续性发展的关键依据。其四，替代效率评价主要衡量空域资源与相关技术对传统生产要素的替代能力及其产生的正外部性。既包含对劳动力、土地及水肥等实物要素的替代效应评估，也涉及碳减排、生态保护等绿色正外部性的量化分析。借助要素替代弹性、单位作业资源节省率、环境效益量化值等指标，能够揭示低空经济在推动农业现代化转型中的综合贡献。
2.4 四重驱动机制
2.4.1 技术赋能
技术赋能对空间效率和时间效率的直接影响较强，对经济效率和替代效率的作用中等（
表3）。其基础植根于无人机平台、智能感知系统与决策算法等技术。硬件方面，新能源动力、高精度传感器与智能作业设备的不断进步，提升了农业无人机的续航能力、载荷性能与环境适应性，为空域资源的开发利用提供了坚实的工具支撑。软件与算法层面，高精度导航定位、多机协同控制与人工智能决策等技术日益成熟，增强了空域作业的精度、效率和自主化水平，推动变量施药、精准播撒等复杂农业任务逐步实现规模化落地，从多个维度改变了资源利用效率。在空间维度上，高精度导航与遥感技术的结合让厘米级航线规划成为可能。传统地面作业受限于地形起伏，丘陵、水域常常成为盲区。无人机搭载多光谱传感器后，可以实现对田块的精细监测和变量作业，将农业生产的立体空间范围大幅扩展。以大疆农业无人机为例，其实时动态差分定位技术在复杂地形下也能保持厘米级精度，提升了空间利用效率。时间效率的提升则来自智能决策与快速响应能力。比如，小麦赤霉病的防治窗口通常只有几天，一旦错过就可能严重减产。传统人工或地面机械作业难以在短时间内完成大面积任务，而无人机可以快速调度，将数天的作业压缩到几小时。多机协同调度系统还能实现任务无缝衔接，进一步提高空域的时序利用率。经济效益方面，技术集成带来的规模化与精准化作业，不仅降低了单位面积的劳动力、水肥及农药等变动成本，还通过提升作业效率有效摊薄了固定成本，改善低空农业运营的经济效益。而在要素替代层面，以无人机为代表的智能装备体系正逐步取代传统农业生产中依赖人力的巡查、播种与施药等环节，有效缓解农业劳动力老龄化与农业种植成本高企的双重压力。与此同时，精准作业模式也逐渐替代原有的粗放式资源投入，推动农业生产方式向知识密集型与技术密集型转变。
2.4.2 设施联通
设施联通对空间效率、时间效率和经济效率均有较强作用，对替代效率的作用中等。其将适配农业场景的地面物理基础设施与空中数字基础设施融合，构成支撑低空农事作业的设施体系。地面基础设施以田头起降场、田间充电桩及流动维修站点等物理节点为代表，其网络化布局影响低空农业装备的作业半径、能源补给效率与农事出勤可靠性，为空域资源在农业生产周期内的开发创造物理条件。与此同时，数字基础设施涵盖高精度增强导航网络、低空专用通信网络与空域运行管理平台等关键要素，构建起农业低空资源的数字化运行环境，有效支撑作物长势、土壤墒情等农情信息的空基感知、农业低空资源的动态管理以及与地面农机协同的作业调度。从效率提升视角看，设施联通产生的协同效能为农业低空资源效率提升奠定了坚实基础。空间上，地面起降场网络与空中通信覆盖结合，扩展了农用无人机等航空器的作业范围，减少了复杂地形的作业盲区，从而保障农业低空资源的可达性与连续性。时间层面，充电与维修设施的合理布局大幅减少了装备的能源补给与维护等待时间，而高效通信网络与智能调度平台则确保了农业作业指令的即时传达与任务的快速响应，提升了空域资源的时序利用效率与应急作业能力。经济维度方面，基础设施的共享与网络化运营产生规模经济与范围经济效应，不仅降低了单个运营主体的固定投入与边际使用成本，还通过提升作业可靠性与效率增强了低空农业服务市场的盈利空间。健全的低空设施网络对传统农业依赖人力与地面机械作业模式的替代，不仅是对劳动力的替代，更是对原有低效地面基础设施体系的升级，从而为农业生产方式变革提供基础架构支撑。
2.4.3 制度适配
制度适配对经济效率的直接影响较强，对空间效率和时间效率有中等作用，对替代效率的作用较弱。其核心在于建立权责清晰、运行有效的治理框架，通过制定空域分类标准、优化运行审批流程并统一作业规范，能够降低市场主体在准入与运营过程中面临的制度成本与不确定性。同时，对空域使用权属、数据权益分配与收益机制的清晰界定
［28］，不仅有助于防范公地悲剧风险，也为激励长期投资和保护创新活力奠定了法治基础。稳定且可预期的规则环境，能够促进技术潜能与设施能力向可持续的商业实践转化。此外，财政补贴、税收优惠、保险创新等政策工具的运用，可对农业低空作业产生的正外部性予以合理补偿，从而推动低空技术在农业领域的规模化应用进程。从制度经济学视角分析，科学合理的制度设计通过降低各类交易费用，显著提升了整体资源配置效率，这一效应在农业低空资源管理领域尤为突出。就效率提升而言，制度适配对农业低空资源开发产生多方面积极影响。在空间配置上，科学的空域分区与用途管制规则引导不同农业作业类型在垂直与水平空间实现合理布局，减少了使用冲突，优化了农业空间资源配置结构。就时间协调而言，弹性化的空域使用审批与调度机制能够快速响应农业生产的季节性和时效性需求，确保关键农事活动在最佳窗口期顺利执行，提高了空域资源的时序利用效率。经济层面，清晰的产权界定与简化的行政程序降低了交易成本与运营风险，而配套的财政金融政策则改善了项目的成本收益结构，增强了低空农业商业模式的经济可行性。在替代维度方面，制度框架通过对空域资源新型生产要素法律地位的确认及其使用规则的标准化，推动其替代传统劳动力与粗放管理方式，为农业生产模式转型提供了制度层面的合法性支撑。
2.4.4 产业协同
产业协同对经济效率和替代效率的作用较强，对空间效率和时间效率有中等作用。其通过组织形式与商业模式创新，打通供给与需求壁垒，不断拓展价值创造空间。具体来看，专业化的农业无人机服务组织依托共享经济等新型模式，对分散的农户作业需求进行整合，形成具有规模效应的服务订单，为空基数据服务、精准农情监测等高附加值业态的发展创造有利的市场条件。与此同时，低空农业与农资供应、农业技术、农村金融及农业保险等传统产业要素融合，催生了综合性服务模式。产业链各环节的协同配合，不仅实现了全流程的价值增值，还通过构建内生的风险缓冲机制，增强了农业经营系统的稳定性。从效率视角分析，产业协同对农业低空资源开发具有显著促进作用。在空间层面，基于市场需求聚合的服务网络能够实现跨区域与规模化的作业调度，推动空域资源的优化配置与高效流转，提升单位空域的资源承载能力和经济产出强度。就时间维度而言，专业化服务模式通过对农事周期的精准把握与多任务的有序安排，提高了空域资源在不同农时阶段的复用速率，实现了错峰作业与高效利用。经济层面，规模化的服务订单摊薄了运营主体的固定成本，而跨产业融合带来的增值服务则开辟新的利润来源，提升了低空农业的商业可行性与投资回报水平。值得注意的是，产业协同催生的智慧农服等新兴业态，不仅实现了对传统人力劳动的替代，更是对落后生产组织方式和粗放资源管理模式的替代，推动农业生产向智能化和服务化演进。
2.5 驱动机制的协同关系
4个驱动机制不是孤立的，存在相互依赖和相互强化的关系。技术赋能为设施联通提供了智能化的装备基础。没有先进的无人机平台和感知技术，起降场和通信网络的价值就无法充分发挥。设施联通又是技术应用的载体，没有覆盖完善的起降场和稳定的通信链路，技术优势难以转化为实际作业效率。制度适配为技术和设施投入提供了稳定预期和产权保障。技术创新需要知识产权保护，设施投资需要长期的政策承诺，这些都依赖完善的制度框架。同时，技术和设施的演进也会倒逼制度创新。例如，无人机集群控制技术的突破，促使空管部门探索多机协同的新型管理模式，这是一种典型的制度与技术协同演进。产业协同则将前三者的优势转化为实际的经济效益。技术、设施、制度本身不产生价值，只有通过产业组织才能实现价值转化。专业化服务组织、合作社、龙头企业等市场主体，在连接供给与需求、整合资源与市场方面发挥着不可替代的作用。反过来，产业规模的扩大也会对技术、设施、制度提出新要求，形成正向循环。
3 农业低空资源开发利用的制约因素
低空经济虽为农业低空资源开发提供了广阔前景，但其高效配置仍面临技术、设施、制度和产业等多维因素的现实制约。深入剖析这些制约因素的内在逻辑、具体表现及作用机制，成为推动农业低空资源实现高质量发展的前提。
3.1 技术协同瓶颈制约天空地系统效能
技术协同不足已成为制约农业低空资源开发利用的核心障碍，导致“天-空-地”一体化系统的综合效能难以充分发挥。农业无人机作为关键的空中作业装备，在实际应用中仍面临续航能力有限、荷载不足、环境适应性弱三大技术短板。当前主流无人机采用的锂电池能量密度多局限于250~300 Wh/kg，导致单次有效作业时间相对较短，难以满足大规模连续作业需求。受制于动力系统性能，多数植保无人机的有效载荷仍然不足，使得单位作业效率无法突破规模经济临界点。此外，现有平台对复杂气象条件和电磁干扰的适应性较弱，影响飞行的稳定性与可靠性，进而对作业质量与安全水平构成潜在威胁。感知与决策环节同样存在明显短板，农业专用传感器在精度与稳定性方面的不足，制约了空基信息采集的数据质量，影响空域资源的精准化利用。深层问题在于，天基卫星数据更新频率较低、空基遥感数据解析精度不足、地基物联网数据覆盖范围有限，三者尚未建立有效的时空配准与信息互补机制，导致多源数据融合能力薄弱。同时，面向“天-空-地”协同的智能决策算法研发滞后，难以实现从数据采集到农事执行的全程智能化闭环。以作物生长监测与病虫害识别为例，这些环节仍大量依赖人工判读，变量施药决策的实时性与准确性有待提高，制约了精准农业的实际应用效果。
3.2 基础设施协同不足制约资源配置效率
支撑低空农业运行的基础设施体系仍存在结构性短板，难以满足空域资源高效配置需求，体现为物理基础设施覆盖不足与数字基础设施互联互通障碍。在物理基础设施方面，起降场、充电桩及维修站点等地面保障设施布局稀疏，尚未形成覆盖完善的网络化体系，在复杂地形区域表现得尤为突出。中国丘陵山区农业无人机起降场覆盖率远低于平原地区，形成了大面积的作业服务盲区，严重制约了作业装备的可达性与出勤效率。基础设施的空间配置失衡不仅推高了运营成本，也加剧了空域资源配置的区域不平衡。在数字基础设施方面，低空通信网络覆盖仍存在盲区，特别是偏远农区的5G网络信号差，导致数据传输时常出现延迟与中断
［29］。复杂地形环境下的导航定位精度波动较大，北斗、GPS系统在峡谷、密林等特殊地貌区域的定位误差可达米级，难以满足精准作业要求。此外，空域管理数字化平台建设相对滞后，各区域、各厂商平台间的数据标准不一、接口协议各异，形成数据孤岛现象。
3.3 制度滞后制约市场机制形成
当前制度体系的更新速度明显滞后于低空经济的实际发展需求，严重制约了农业低空资源的市场化开发进程。空域管理领域的问题尤为突出，现行管理体系未能建立适应农业作业特点的精细化分类标准与弹性调度机制。由于主要沿用传统有人航空的静态管控思维，空域使用审批呈现出流程复杂与周期过长的特点
［30］，难以匹配农业生产季节性强和时效要求高的实际需求，空域供需矛盾日益突出。一方面，中国农业空域利用率远低于世界平均水平
［31］，大量空域资源处于闲置状态；另一方面，面对突发病虫害防治等紧急作业需求时，农业经营主体难以及时获得必要的空域使用支持。标准规范体系的建设同样存在明显短板，农业无人机作业相关标准，特别是在数据权属界定、安全监管规则等关键领域，缺乏统一的技术规范与管理准则。以农业遥感数据为例，由于产权归属界定模糊，从数据采集、传输与使用的各个环节都缺乏明确的操作指引，不仅抑制了数据潜在价值的充分挖掘，也显著增加了市场主体的合规风险与运营不确定性。标准体系的缺失客观上推高了市场交易成本，削弱了企业参与农业低空资源开发的积极性。政策协同不足进一步加剧了制度困境。农业、空管、工信、应急管理等多个部门之间的统筹协调机制尚不完善，政出多门和政策打架现象时有发生。财政补贴、税收优惠和保险支持等激励工具分散在不同政策文件中，难以形成有效的协同效应，不仅降低了制度执行的实际效能，也在一定程度阻碍了统一、开放、有序的市场机制形成。
3.4 产业生态薄弱制约可持续发展能力
低空经济在农业领域的发展正面临产业生态不成熟的现实制约，显著削弱产业体系的可持续发展能力。从需求侧来看，有效市场需求不足构成首要发展障碍。广大以小规模农户为主体的经营群体普遍存在技术认知有限、使用成本偏高及对操作风险心存顾虑等多重约束，导致其对无人机作业服务的采纳意愿整体较低。同时，农业生产整体比较效益不高的客观现实，进一步限制了农户对新型航空技术服务的价格承受能力。这种来自需求端的约束导致市场规模增长缓慢，难以形成支撑行业健康发展的规模经济效应。转向供给端，现有服务体系的专业化与综合化水平仍有较大提升空间。当前服务内容过度集中于植保环节，而在播种、施肥、农情监测等关键环节的服务能力相对薄弱，且整体服务质量参差不齐。多数农业无人机服务企业仍处于规模偏小、资金有限、技术积累不足的发展阶段，难以提供覆盖农业生产全过程的综合服务。此外，行业至今尚未形成可持续的商业模式，服务标准化程度低、价格竞争无序等现象普遍存在，制约服务质量的持续提升与产业的良性发展。产业协同机制的缺失加剧了生态系统的脆弱性，产业链上下游企业之间的合作较为松散，技术创新与实际应用需求之间存在衔接断层。高校与科研院所的研发成果转化率偏低，而企业又受限于自身创新资源的不足，形成了创新成果供给不足与产业创新需求难以满足双重困境。同时，既熟悉农业技术又掌握航空知识的跨领域复合型人才严重短缺，相应的人才培养体系尚未完善，不仅限制了产业协同效率，更阻碍了技术创新与商业模式创新。
4 农业低空资源开发利用模式
探索有效的开发利用模式，是推动农业低空资源落地的关键环节。为系统比较不同模式的运作逻辑，本研究选取政府主导、市场驱动和组织协同3类典型形态进行分析（
表4）。案例选择基于2个标准：一是模式的代表性，即该模式在特定区域或条件下已形成可辨识的运作框架并取得一定成效；二是资料的可得性，所选案例均有公开的媒体报道或行业数据作为支撑。需要说明的是，3类模式在实践中并非截然分开，同一地区可能同时存在多种机制的混合运用，分析侧重提炼每种模式的核心特征与适用条件，而非严格的类型学划分。
4.1 政府主导型：侧重基础设施网络化与制度供给
以公共治理理论为基础的政府主导型模式，主要通过行政力量推进顶层设计、空域规划与基础设施投资，为农业低空资源开发构建基础性制度与物理框架。该模式通过制度供给与资源集中投入，打通“天-空-地”协同发展的物理通道与制度路径。其运行主要依托行政体系的层级协调功能，借助规划统筹、标准制定与投资引导实现资源整合。政府通过顶层设计与空域规划明确资源配置的总体方向，构建统一的技术标准体系确保各类设施的兼容性，同时运用财政资金撬动社会资本，优先投向关键基础设施网络，形成自上而下的推进格局。江苏省投入8.72亿建设了283个无人化农场，智能农机保有量达到3 643台，2024年完成无人化作业面积超过22万hm
2，实现了粮食生产主要环节亩均节约成本约300元、增产约25 kg及农药减施约5%的综合效益，显著提升了农业经营的智能化水平与经济效益
［32］。从协同机制看，这种模式主要依赖科层制的行政协调，通过强制性标准与财政专项投入实现“天-空-地”资源的统筹规划与基础设施网络化，有效降低了市场主体的初期进入成本与协调成本，统一的空域规划也减少了使用冲突，缓解了公地悲剧风险。然而，过度依赖行政力量也带来资源配置效率不足、市场活力不足、创新激励不足等问题。特别是在财政可持续性方面，长期依靠政府投入的模式面临严峻挑战，亟需建立市场化运作的补充机制。就适用条件而言，该模式更适合政策资源富集的地区与发展初期阶段，能够通过快速建立基础设施网络为空域资源开发奠定基础。但随着市场成熟，如何有效平衡政府引导与市场活力，实现从政府主导向市场驱动的平稳过渡，成为其可持续发展的关键议题。
4.2 市场驱动型：聚焦技术集成与服务平台构建
市场驱动型模式以企业为核心力量，充分发挥技术创新能力和市场开拓优势，通过构建集约化服务平台提升空域资源配置效率。在“天-空-地”协同体系中，该模式突出表现为技术融合与商业模式的持续创新，构建以市场需求为导向的发展路径。其运行主要依托价格信号与市场竞争机制，促使企业不断优化技术方案与服务模式。大疆等科技企业构建的“高性能硬件+智能算法+运营服务平台”一体化解决方案，成功实现了农业无人机技术的快速迭代与规模化应用。数据显示，截至2023年12月，大疆农业无人机在广东省累计保有量已超过5 000台，作业面积突破170万hm
2［33］，展现出强劲的市场活力与发展潜力。从协同机制来看，该模式通过建立清晰的数据产权界定与公平竞争规则，保障了不同技术平台间的有效竞争。在成本收益机制驱动下，企业持续推进“天-空-地”技术的系统集成与服务模式创新，形成了技术迭代、服务优化与市场扩张的良性循环。以珠三角地区为例，市场机制的引导促使企业开发出适应小块水田作业的精准导航系统，将作业精度提升至厘米级，显著提高了复杂地形区域的空域利用效率。然而，单纯依赖市场驱动的利润导向也带来了一系列问题。服务资源明显向经济效益较高的平原作物区集中，导致山区丘陵地带和小规模农户的服务覆盖率不足，区域发展不平衡问题突出。同时，市场竞争加剧引发的垄断行为与无序价格竞争，对服务质量与产业健康发展造成了不利影响。就该模式的适用条件而言，其更适合技术成熟度高、市场需求旺盛的地区，能够充分发挥市场规模效应与技术溢出效应。但缺乏有效监管与制度约束，市场失灵风险可能加剧区域发展的不平衡性，从而制约农业低空资源开发利用的整体效能。
4.3 组织协同型：强调需求聚合与本地化资源调度
组织协同型模式以农民合作社、家庭农场、农村集体经济组织等新型农业经营主体为核心枢纽，通过有效整合分散需求与优化本地资源配置，实现小规模农户与先进空域技术的精准对接。在“天-空-地”协同框架下，特别注重地面组织资源与空中作业服务的融合，构建起基于社群信任与协作的治理结构。其运行主要依托关系契约与共同治理机制，凭借社群内部的信任基础、声誉约束与协商共识，实现小范围空域资源的精准配置与灵活调度。实践中形成的“主体需求聚合+专业化企业服务”的共享模式，由新型农业经营主体统一整合零散作业需求并协调地面保障资源，专业服务企业则提供标准化技术装备与作业支持，构成高效协同的运作体系。以茶叶病虫害防治为例，采用无人机防治技术后，小农户每公顷地节省540元成本，防治效果提高20%
［34］，有效解决复杂地形区域的作业难题。该模式建立在完善的合作社法规体系、成员公认的服务标准及合理的内部分配机制之上。这些制度安排构成了多中心治理格局，通过明确各方在信息提供、场地维护等方面的权责关系，降低了交易成本，增强了小农户群体的市场议价能力。合作社通过统一议价有效降低服务单价，配合科学的作业调度体系，显著提高了农业机械利用效率。然而，该模式对主体的组织化程度和经营管理能力要求较高，实践中易受集体行动困境的制约。随着规模扩大，组织协调成本相应攀升，当服务面积超过特定阈值时，管理成本占比不断提高，规模不经济现象逐渐显现，在一定程度上限制了模式的推广潜力。从适用条件来看，此模式主要适用于以小农户为主体、地形复杂的农业生产区域，能够充分发挥其需求精准匹配与资源灵活调度方面的独特优势。但在实际推广过程中，需要重点解决组织管理成本控制与规模效益平衡等关键问题，通过建立科学的决策机制和完善的利益分配方案，确保模式的可持续运行与效益充分发挥。
5 农业低空资源开发利用的实现路径
为推动低空经济与农业低空资源深度融合，需基于“技术－设施－制度－产业”四维框架，构建多层协同推进的实施路径，形成支撑农业低空资源高效开发利用的合力。
5.1 突破天空地智能协同技术
在硬件与感知层面，着力提升农业无人机续航与载荷性能，研发能量密度超过400 Wh/kg的新一代动力电池，并开发多光谱农业专用传感器，构建作物生理参数智能感知系统，实现对作物长势与病虫害的精准监测；在智能平台层面，推进空域数字孪生系统与无人机集群协同控制技术研发，建立作物生长模型与作业模型的耦合系统，实现多机协同作业与复杂环境下的高精度路径规划；在数据融合与决策层面，建立统一的数据标准与接口规范，推动“天-空-地”多源数据融合，构建具备自主学习能力的农艺决策模型，形成从数据采集到智能执行的完整闭环。
5.2 构建低空农业设施网络
构建中心、节点与终端三级起降场网络体系，在主要农区按50 km半径布局区域性中心起降场，20 km半径设置标准化节点起降场，重点作业区域配建简易终端起降点，配套智能充电与维修设施，形成分层覆盖、互联互通的地面保障体系；推进农业地区5G通信与北斗高精度信号全覆盖，构建低空经济专用通信网络，加快建设全国统一空域管理平台，通过制定统一数据标准与接口规范，破除系统间数据壁垒，提升平台互操作性与协同效率；创新基础设施共建共享机制，推动起降场、通信基站等设施跨区域、跨主体开放共用，建立政府引导、企业主体、市场化运营的可持续发展机制，吸引社会资本参与投资建设，形成多元化投融资与运营体系。
5.3 创新农业低空资源治理制度
建立契合农业作业特点的空域分类管理体系，推行以备案制为核心、负面清单管理为补充的弹性使用机制，将审批时限压缩至3个工作日内，大幅提升空域资源配置效率；构建覆盖农业无人机作业全流程的标准规范体系，重点突破空域使用权法律属性界定、数据产权归属认定等关键制度瓶颈，形成从设备认证到服务质量的完整标准框架；打破部门行政壁垒，健全多部门协同治理机制，统筹运用财政补贴、税收减免等政策工具，通过联席会议制度加强政策协同，避免政出多门和资源重复投入。
5.4 培育低空农业产业融合生态
重点培育专业化农业无人机服务主体，支持传统服务组织数字化转型，发展无人机农技服务等新业态，通过完善契约关系和分配机制提升服务渗透率与农户参与度；创新轻资产商业模式，推广按作业面积计费、季节性订单等服务模式，探索农业数据订阅、作业保险等增值业务，建立科学的价格形成与利益分配机制；构建政产学研协同育人体系，支持院校设立农业航空交叉学科，建设实训基地，建立覆盖操作、技术、管理人员的全链条人才培养机制；依托农业科技园区建设低空经济产业集聚区，促进产业链协同发展，培育具有核心技术的龙头企业，形成产业集群规模效应和示范引领作用。
6 结论与展望
6.1 结论
本研究通过构建“天-空-地”协同视角下的四维理论框架，阐释了农业低空资源开发利用的理论框架与实现路径。主要结论如下：
1）农业低空资源具有自然、经济、技术三重属性，其与工业物流、载人交通等领域存在本质差异。农业生产强生物时序约束决定了空域使用的窗口刚性和应急需求；超低空、非结构化的作业环境要求更高的感知与避障能力；成本高度敏感使得商业模式必须追求极致性价比；社会关切集中于生态安全与农产品质量，而非公共安全与隐私，这些独特性构成了农业低空资源开发利用的基本前提。
2）低空经济通过技术赋能、设施联通、制度适配与产业协同四重机制，提升空间效率、时间效率、经济效率和替代效率。其中，技术赋能对空间和时间效率影响较强，设施联通对空间效率、时间效率和经济效率均有较强作用，制度适配对经济效率作用较强，产业协同对经济和替代效率贡献较强。4个机制并非平行关系，而是形成要素供给层、规则约束层与价值实现层的递进结构。技术突破需要制度松绑，设施投资依赖政策预期，产业创新反过来倒逼技术和制度升级，进而实现协同演进。
3）政府主导、市场驱动、组织协同三种模式各有适用条件。政府主导模式依托行政力量快速建立基础设施网络，适合政策资源富集区和发展初期，但面临财政可持续性挑战；市场驱动模式依靠企业技术创新和平台化服务，适合技术成熟、市场需求旺盛地区，但服务资源向平原集中，山区小农户覆盖率低；组织协同模式以合作社为核心整合分散需求，适合小农户为主区、地形复杂区域，但对组织化程度要求高，规模扩大后协调成本上升。实践中需要因地制宜选择主导模式，并探索多元协同。
4）当前农业低空资源利用面临技术协同不足、基础设施网络化程度低、制度滞后及产业生态薄弱四重约束。应从天空地智能协同技术突破、低空农业设施网络构建、农业低空资源治理制度创新、低空农业产业融合生态培育等方面系统推进。
6.2 展望
农业低空资源开发尚处于起步阶段，后续研究可在以下方向深化：1）开展空域资源承载力评估。不同区域、不同作物的作业密度上限、生态阈值尚不清晰，需要建立分区域、分时段的开发约束机制，避免过度开发带来的环境风险。2）完善四维效率评价指标体系。空间效率、时间效率、经济效率和替代效率的测度方法、指标权重以及相互关联，有待通过问卷调查、实地访谈等实证研究进一步校准，形成可量化的测度工具。3）拓展交叉研究领域。低空经济与农村电商、乡村旅游、数字农业等新业态的融合研究值得深入探索。跨区域、跨阶段的比较研究，也有助于揭示模式选择与资源禀赋、发展阶段之间的匹配规律，为政策设计提供更精细的依据。
国家社会科学基金重大项目(22&ZD059)
中国农业科学院创新工程项目(CAAS-ASTIP-2026-AII)
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项项目(Y2026GH12)
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京公网安备11010202008535号
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