低空技术赋能智慧林业的关键经济学问题与展望

刘宁 ,  张航宇 ,  戴永务 ,  张洋

中国农业大学学报 ›› 2026, Vol. 31 ›› Issue (10) : 43 -58.

PDF (1354KB)
中国农业大学学报 ›› 2026, Vol. 31 ›› Issue (10) : 43 -58. DOI: 10.11841/j.issn.1007-4333.2026.10.04

低空技术赋能智慧林业的关键经济学问题与展望

作者信息 +

Key economic issues and prospects of low-altitude technologies enabling smart forestry

Author information +
文章历史 +
PDF (1386K)

摘要

旨在揭示低空技术进入林业后引发的关键经济学问题,基于福建省南平市2020—2025年20 987架次植保飞行与589条重载吊运轨迹、泉州市2023—2025年11 048次监测飞行任务与1 690名护林员巡护记录2套无人机轨迹数据集,辅以对15位关键利益相关者的半结构化深度访谈,采用描述性特征事实刻画与质性机制分析相结合的混合研究方法,将低空技术进入林业概念化为一次新要素引发的要素市场系统性重构,沿要素替代、要素重估与要素创造3个维度提炼特征事实并构建研究议程;3个维度分别落在劳动、土地与数据3个要素市场,对应生产、流通与治理3个环节,依次对应反弹效应与任务重组、市场准入、资产专用性3个经典命题。研究发现:1)在要素替代维度,植保作业沿外延与内涵2个边际同步扩张,飞行覆盖核算格点数由528个增至4 419个,单格点年均采纳天数由1.61 d升至2.18 d,且自动驾驶模式下单位面积施药量(88.92 L/hm²)高于手动操控模式(50.85 L/hm²);监测任务中替代型占比由91.1%降至65.2%,新增型占比由6.1%升至25.6%,无人机与护林员呈空间分层互补。2)在要素重估维度,重载吊运作业集中于道路末端约600 m范围内,构成道路网络的边际延伸而非替代;失管竹山流转价格由约300 元/hm²升至600~870 元/hm²,一次性高强度采伐与物业代管2类制度响应并存。3)在要素创造维度,高精地图服务并存产权归属不同的2类收费结构,监测数据治理在自建与外包之间分化且各有困境。本研究定位为议程性研究,并据此提出反弹效应因果识别、市场准入福利评估与治理结构系统检验3个方向的后续研究议程,以期为低空技术赋能智慧林业的经济学研究提供分析框架与事实基础。

Abstract

To reveal the key economic issues triggered by the integration of low-altitude technology into the forestry sector, this study employs a mixed-methods approach combining the characterization of descriptive stylized facts with qualitative mechanism analysis. The empirical foundation relies on two UAV trajectory datasets: 20 987 plant-protection flights and 589 heavy-payload sling-load trajectories in Nanping City, Fujian Province (2020-2025), alongside 11 048 monitoring flight missions and patrol records from 1 690 forest rangers in Quanzhou City (2023-2025). These quantitative data is supplemented by semi-structured in-depth interviews with 15 key stakeholders. We conceptualize the entry of low-altitude technology into forestry as a systemic restructuring of factor markets driven by a novel composite factor. Stylized facts are extracted and a research agenda is constructed along three dimensions: factor substitution, factor revaluation, and factor creation. These dimensions correspond respectively to the labor, land, and data factor markets; align with the operational stages of production, circulation, and governance; and reflect the classical economic propositions of the rebound effect and task reorganization, market access, and asset specificity. The main findings are as follows: 1) In the dimension of factor substitution, plant-protection operations expanded synchronously along both extensive and intensive margins. The number of accounting grid cells covered by flights increased from 528 to 4 419, and the annual average adoption days per grid cell rose from 1.61 to 2.18. The spray application volume per unit area under the autonomous flight mode (88.92 L/hm²) was higher than that under manual operation (50.85 L/hm²). In monitoring tasks, the proportion of labor-substituting tasks decreased from 91.1% to 65.2%, while newly created tasks increased from 6.1% to 25.6%, demonstrating spatially stratified complementarity between UAVs and forest rangers. 2) In the dimension of factor revaluation, heavy-payload sling-load operations were concentrated within an approximately 600 m radius of road terminals, constituting a marginal extension of the road network rather than a fundamental substitution. The land transfer price of unmanaged bamboo forests rose from approximately 300 CNY/hm² to 600-870 CNY/hm², with the coexistence of two institutional responses: one-off high-intensity harvesting and property-style proxy management. 3) In the dimension of factor creation, high-precision mapping services exhibited a coexistence of two fee structures with differing property-rights attributions, while the governance of monitoring data bifurcated between self-building and outsourcing models, each facing distinct structural dilemmas. Positioned as an agenda-setting study, this paper proposes a subsequent research agenda focused on three critical directions: causal identification of the rebound effect, welfare evaluation of market access, and systemic examination of governance structures, aiming to provide a robust analytical framework and empirical foundation for economic research on low-altitude technology empowering smart forestry.

Graphical abstract

关键词

低空技术 / 智慧林业 / 无人机 / 反弹效应 / 市场准入 / 资产专用性 / 数据要素

Key words

low-altitude technology / smart forestry / unmanned aerial vehicle / rebound effect / market access / asset specificity / data elements

引用本文

引用格式 ▾
刘宁,张航宇,戴永务,张洋. 低空技术赋能智慧林业的关键经济学问题与展望[J]. 中国农业大学学报, 2026, 31(10): 43-58 DOI:10.11841/j.issn.1007-4333.2026.10.04

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

低空经济是新质生产力的重要应用形态,也是当前战略性新兴产业的增长方向之一。2023年中央经济工作会议将其纳入战略性新兴产业培育方向;2024年《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》实施,产业进入规范化发展阶段1;2025年中央一号文件《中共中央、国务院关于进一步深化农村改革扎实推进乡村全面振兴的意见》进一步提出“支持发展智慧农业,拓展人工智能、数据、低空等技术应用场景”2,低空技术向农林场景延伸由此获得直接的政策依据。本研究所称低空技术,指以无人机为核心作业平台,集成导航定位、多源传感、机巢保障与数据处理等功能模块,在低空空域内实现自主或半自主作业的技术系统;低空经济则是依托这一技术系统开展生产、运输与治理活动所形成的经济形态。在林业领域,这一延伸对接的是智慧林业的既有建设目标。2013年,原国家林业局发布《中国智慧林业发展指导意见》,将智慧林业界定为充分利用云计算、物联网、大数据等新一代信息技术,以感知化、物联化、智能化手段,形成林业立体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的发展新模式3。对照这一界定,低空技术的各项构成分别提供了相应的技术条件:无人机搭载多光谱、激光雷达等传感器,是“立体感知”的物理载体;机巢网络与实时数据回传,支撑“管理协同”所需的基础设施;飞行作业中持续沉淀的高精地图等数据资产,则构成科学决策的要素投入。
现有智慧林业研究更多从工程学视角关注无人机、传感器、平台系统和人工智能算法如何提高感知能力与管理效率,但较少追问这些技术进入林业之后会如何改变作业成本、劳动分工、林地价格、数据产权和治理结构。换言之,低空技术赋能智慧林业不仅是技术应用问题,也是一系列要素市场调整问题,而这种由新型复合要素技术冲击所引发的环节外包与要素重组,本质上是深化要素市场劳动分工的过程4-5
本研究将无人机视为新型要素投入,主要产生要素替代,要素重估与要素创造三方面作用。低空技术并非单一新型要素投入,而是由无人机平台、低空航线、传感器、算法、数据服务和作业组织能力共同构成的复合型新要素。该新要素进入林业生产经营体系后,通过改变作业成本、空间可达性和数据生成方式,引发要素替代、要素重估与要素创造三类重构。其一是要素替代:无人机在喷洒、搬运、巡查等常规任务上替代劳动,并经由作业成本的下降改变化学品等投入品的施用强度,其影响落在劳动与投入品市场。既有农业经济学研究虽已关注大田种植情境中的反弹效应与任务重组6-9,但林产品的价值异质性与时效性约束使其结论难以直接移植于林业领域。其二是要素重估:空中吊运以点对点方式降低运输成本,将经济上可行的经营边际自道路末端向林地纵深推移,使原处边际之外、租金趋近于零的林地重新获得正的区位租金,变动落在土地市场。发展与环境经济学已确立从道路建设到土地价格再到资源开发的传导链条10,却始终以实体道路为分析对象11。其三是要素创造:持续的飞行作业沉淀出高精度地图这一强专用性数据要素,其配置难以经由标准的价格机制完成,而须诉诸治理结构的选择,变动落在数据市场,现有产权理论尚未延伸至这一情境。三者共同构成本研究所称的“要素市场重构”,也构成本研究遴选关键经济学问题的基本坐标。
本研究的证据基础采用定量数据与定性调研相结合的混合方法。定量方面,本研究构建了2个地理区位互补的无人机数据集。南平数据集涵盖2020年至2025年20 987架次植保飞行与589条重载吊运轨迹,以格点、飞手、日度为基本观测单元,用以刻画植保技术变迁与空间扩散特征。泉州数据集涵盖2023年至2025年112 002条监测无人机飞行轨迹,对应11 048次飞行任务,并匹配1 690名护林员的巡护轨迹,用以分析无人机与护林员在任务空间上的替代与互补关系。定性方面,课题组于2025年4月至10月对15位关键利益相关者开展半结构化深度访谈,受访者覆盖服务商、林业经营者、飞手、政府管理者与一线护林员5类角色,为机制解释提供微观支撑。课题组前期已围绕无人机植保下农户施药行为的变化开展研究8,本研究将观察场景由大田农业延伸至林业,保持了课题的连续性。
本研究的边际拓展主要体现在3个方面。第一,构建了2套地理区位互补、应用场景差异化的无人机轨迹数据集,基于南平市植保与吊运轨迹、泉州市监测飞行任务与护林员巡护记录,提炼低空技术进入林业后的若干关键特征事实。第二,将低空技术引入林业概念化为一次新型复合要素投入引发的要素市场重构,并将技术经济学、空间经济学与制度经济学的分支理论分别嵌入生产、流通与治理3个环节,形成“要素替代—要素重估—要素创造”的统一分析框架。第三,基于上述特征事实提出反弹效应因果识别、市场准入福利评估与数据治理结构检验等后续研究议程,为低空技术赋能智慧林业的经济学研究提供事实基础与问题框架。

1 数据与访谈介绍

本研究的经验分析以定量基本事实的刻画为主体,辅以定性调研的机制解释。低空技术本身是数据驱动的产业形态,每一架次飞行均自动生成包含时空坐标、作业参数与传感器载荷的高频轨迹记录,这为经济学研究提供了天然的微观数据基础。课题组自2020年11月起,在福建省南平市和泉州市持续开展数据采集与田野调查,累计覆盖植保服务、林产品运输和森林监测巡护三类低空技术应用场景,构建了2套地理区位互补、应用场景差异化的无人机轨迹数据集。定性方面,课题组于2025年4—10月对15位关键利益相关者(涵盖服务商、林业经营者、飞手、政府管理者和一线护林员5类角色)开展半结构化深度访谈。需要说明的是,本研究的定量材料以描述性特征事实的形式呈现,其功能在于约束理论直觉、提出可检验假说并界定后续数据建设的方向,而非提供因果估计。

1.1 定量数据来源

基于此构建了2个地理区位互补的无人机轨迹数据集(表1):南平数据依托当地大疆代理商(截至2025年)及农业部门的帮助,向所有购机主体发放问卷,最终回收约48%飞手的大疆农服轨迹数据。回收样本可能在飞手规模与活跃度上存在选择性,大型服务商与活跃飞手更可能配合数据授权,故南平数据对植保作业总量的刻画可能偏向市场中较为专业化的部分;泉州数据为林长制管理系统的全量行政记录,不存在抽样选择问题。2套数据的这一差异在解读特征事实时需予以注意。该数据集涵盖2020—2025年间南平全市在林业中20 987架次植保飞行与589条重载吊运轨迹,以“格点—飞手—日度”为基本观测单元刻画植保技术变迁的时空格局(格点大小为200 m);泉州数据集涵盖2023—2025年间泉州市全量监测无人机作业轨迹112 002条与1 690名护林员GPS巡护记录,用以分析无人机与护林员在任务空间上的分工重组。就现有公开研究而言,这属于林业经济学领域较大规模的无人机轨迹数据集,其中泉州数据为全量行政记录。

1.2 案例访谈及实地调研

定性调研的功能在于为定量数据呈现的统计规律提供经济机制的微观解释。2025年4月至10月,课题组依托定量数据前期基础,在福建省南平(武夷山、建瓯、邵武、建阳、福州)和泉州(德化)两地,沿“应用场景×产业链环节”二维框架,对15位关键利益相关者开展半结构化深度访谈(表2)。受访者涵盖无人机服务商、林业经营者、飞手、政府管理者和一线护林员5类角色,访谈围绕技术变迁、制度安排与生态影响3个维度展开,单次时长60~120 min,经知情同意后全程录音并逐字转录。

受访者编号采用“地点拼音缩写—角色缩写—序号”规则编码。其中,地点缩写如WYS(武夷山)、DH(德化)、SW(邵武)等;角色缩写如FW(服务商)、FS(飞手)、CY(茶园)、ZF(政府)、HL(护林员)等。例如,WYS-FW-01表示武夷山地区第1位无人机服务商,DH-HL-01表示德化县第1位护林员。正文引用访谈材料时,在引语后标注受访者编号与访谈日期,以便核查溯源。

2 三重重构:理论逻辑与特征事实

2.1 要素替代:植保投入强度上升及巡护任务重组

林业生产面临诸多特殊的任务属性和约束条件。在空间维度上,林地地形复杂、坡度陡峭、道路通达条件有限,部分区域人工作业难以覆盖;在时间维度上,病虫害防治、火情监测等任务对时效性要求较高,传统地面作业方式往往受限于人力配置和物理距离;在作业强度上,重大林业有害生物防治需要跨越地形障碍、实现大面积快速覆盖,而森林巡护则需要在广阔空间内保持持续监测能力。这些约束在传统要素投入模式下难以得到有效解决。近年来,无人机技术的进步极大提升了其综合服务能力,驱动该技术的快速扩散。以大疆为例,无人机的自动驾驶已实现多目视觉与激光雷达的三维全向感知;同时电池技术取得重大突破,其电池循环寿命提升至原有产品的近4倍,标准工况下质保充放电循环次数可达1 500次;配套专用快充设备时,30%~95%电量区间的充电时间可缩短至8~9 min。这些关键技术瓶颈的突破,为无人机的高频次、规模化应用提供了坚实的物理基础。

本研究选择植保和森林监测这两个场景,是因为二者是无人机在林业中应用广泛、具代表性的两类任务12-13,且分别对应经典理论中的任务内替代与跨任务重组9;施肥和其他森林巡护行为共享类似的逻辑。

从植保环节来看,技术进步降低了单位作业成本,但要素投入强度反而提升。表3的数据显示,自动驾驶模式下的单位面积药液施用量(88.92 L/hm²)显著高于手动操控模式(50.85 L/hm²)。表4的数据显示,2020—2024年间,飞行覆盖的核算格点数从528个增至4 419个;单格点的年均采纳天数从2020年的1.61 d上升至2023年的2.18 d。自动驾驶采纳率从6.7%提升至32.6%,无人机平均动力从11.5 L增至40.9 L(表4)。访谈资料印证了这一机制:“若植保成本从450 元/hm²降至225 元/hm²,林农可能从每年喷施2次增加至4次”(JO-ZB-01,2025-10-15)。成本下降后,经营主体选择增加施药轮次或扩大覆盖范围,而非减少总支出。

从监测环节来看,任务结构发生了显著变化。表5的数据显示,劳动替代型任务(日常巡护、防火巡查等)占比从2023年的91.1%降至2025年的65.2%,而劳动新增型任务(枯死松木监测、森林资源调查、违法图斑核查等)占比从6.1%升至25.6%。表6的数据显示,新增型任务的单次照片数(均值43.9张)明显高于替代型任务(24.1张)。图1进一步显示了空间分层特征:在距离道路较远的区域,护林员的巡护轨迹明显稀疏,而无人机航线则相对均匀地覆盖了高海拔、陡坡与偏远地带。部分此前因成本或物理约束而未被执行的任务(如大范围古树定位、火烧迹地持续监测),在无人机技术支持下变得经济可行,从而被纳入常规作业范畴。

上述2个事实分别对应经济学理论机制,属于微观经济学和劳动经济学。植保投入强度上升可纳入反弹效应的经济学分析框架:当技术进步降低单位施药的边际成本时,追求利润最大化的经营主体会在边际收益等于边际成本处重新确定投入量。由于病虫害防治的边际收益在一定范围内递减较慢,成本下降激励了施药频次的增加或防治范围的扩大,最终推高总投入量。这与Jevons6在煤炭消耗中观察到的现象相似:效率改进节约了单次投入,却刺激了使用频次。

监测任务的结构变化则可借鉴Acemoglu等9的任务模型。该框架区分了置换效应与恢复效应:置换效应体现为无人机将常规巡护、火情监测等任务从劳动转向无人机执行;恢复效应体现为新技术创造出飞手操控、影像判读、算法运维等新任务,劳动在其中保有比较优势。表5表6图1的证据显示,替代型任务与新增型任务并存,且无人机与护林员在空间上分层互补,这意味着2种效应处于相对平衡,即技术替代了部分常规任务,但也创造了新的劳动需求。

2.2 要素重估:非道路型空中运输及林地重新定价

运输成本是决定林地区位租金的核心要素之一。林产品的市场价格扣除生产与运输成本后,剩余部分构成土地租金。当运输成本随空间距离与复杂地形上升,并超过某一经济门槛时,土地租金便降至极低水平。这一机制在传统林业中表现为:部分远离道路网络、地形陡峭或交通不便的林地长期处于价值无法实现的锁定状态,即便林木资源本身具有一定价值,也因运输成本过高而无法实现经济开发。空间经济学将这一逻辑一般化为“市场准入”概念,即产地与潜在市场的加权连通程度决定了土地价值。低空吊运技术以点对点方式提供非道路型空中运输服务,为突破这一约束提供了可能。其成本结构呈现固定投入低、单位载荷边际成本高的特征,实体道路的开辟本身即伴随着直接的植被清除与栖息地分割,是毁林的重要驱动因素14;相比之下,低空吊运航线无需硬化路基与永久性通道,在生态足迹上能够规避这一类直接生态代价15

在众多林产品运输场景中,毛竹采伐与运输环节较为典型地呈现出运输成本下降后的林地价值重估特征。毛竹种植区多分布在山地丘陵,部分竹林因道路不通或地形限制而长期处于失管状态,市场流转几乎停滞(SW-ZF-01,2025-08-23)。低空吊运技术的引入使得这类林地重新获得市场定价的可能,并引发了经营方式的分化。这一场景对应经典理论中运输成本变动与土地租金调整的传导机制16,即运输成本下降提高实际收入,并通过市场准入的改善传导至土地价值10,具有较强的代表性。

从吊运作业的空间分布来看,重载吊运作业集中于道路末端约600 m范围内,在空间上嵌套于既有道路网络之中。基于589个无人机吊运作业点的核密度估计结果显示,全部机型的吊运距离中位数为461 m。在空间分布上,作业点呈现出显著的多峰特征:除了在100 m附近存在一个较低的初始密度峰值外,主要的吊运作业高度聚集在更深远的林地区域,并在400~450 m以及550~600 m区间呈现出明显的双主峰形态(图2)。这一空间分布特征表明,目前的无人机吊运并未脱离现有路网独立运行,而是将市场准入自道路末端向林地纵深推进了数百米(最远可延伸至600 m)。这种空中运输模式实质上是对道路网络物理可达性的边际延伸,而非根本替代。

从林地流转价格与经营方式来看,失管竹山流转价格出现明显上升,经营方式分化为一次性高强度采伐与物业代管两类模式。案例访谈数据显示,邵武市失管竹山的流转价格从约300元/hm²上涨至2025年的600~870元/hm²;“无人机+砍伐队”单日采伐运输毛竹可超10 t(SW-ZL-01 2025-10-08;SN-CZ-01 2025-09-22)。在价格重估的激励下,经营主体的响应出现显著分化:一方面,部分民间团队利用技术便利对失管竹林实施“一次性砍光”式的高强度采伐;另一方面,邵武市探索出“国企+乡镇+企业+林农”的竹山物业代管模式,用“保底地租(150~450元/(hm²·年)+60%经营分红”的长期合约来引导可持续经营。这一分化表明,林地价值重估虽然增强了森林开发的经济激励,但最终表现为短期变现还是长期经营,取决于产权结构、合约安排与采伐管制力度。

上述2个特征事实可纳入经济学理论机制,具体对应空间经济学、发展经济学与制度经济学。吊运作业的空间分布特征可纳入市场准入理论的分析框架:运输成本的下降扩展了林地的有效市场范围,但受制于无人机的载重与能耗物理约束,这种扩展呈现为道路可达性的边际延伸,而非对现有路网的根本替代。这与Donaldson等10基于美国铁路扩张历史估计的农地价值对市场准入弹性(约1.1),以及Araujo等11在亚马逊地区估计的毁林面积对市场准入弹性(约0.5)的逻辑相似:交通基础设施改善通过降低运输成本提高了土地的市场准入水平,从而推高土地租金。林地流转价格上升与经营方式分化则对应运输成本变动的土地租金效应及其异质性响应。随着运输成本的实质性下降,此前因交通不便而被锁定的林地重新获得正向的区位租金,其市场流转价格随准入条件的改善而上升。

但价值重估能否转化为可持续经营,取决于产权结构与合约安排。邵武市物业代管模式通过长期合约与利润分成机制,将短期采伐激励转化为持续经营收益,而部分民间团队的“一次性砍光”则反映了在产权不明晰或监管缺位情况下,价格上升可能引发的过度开发风险。这一分化表明,技术进步带来的要素重估并非机械地导致采伐面积扩张,而是通过改变经济激励结构,与既有的治理机制共同决定最终的经营行为。

2.3 要素创造:高精度地图专用性及治理结构选择

无人机作业产生的数据(包括高分辨率正射影像、三维点云、病虫害识别模型等)构成了不同于传统资本、劳动、土地的数据资产17,该资产在林业场景中呈现出显著的专用性特征。从地点维度看,特定林区的三维地形与林分数据几乎无法直接复用于其他地块;从物质资产维度看,机巢与传感器需要针对特定山地地形进行定制化部署;从人力资本维度看,人工智能识别算法的精度高度依赖于特定林区训练数据的长期积累。专用性资产虽然能为特定交易关系创造准租金18,但这种准租金往往会诱发交易伙伴的机会主义行为。在合同不完全的条件下,投资方预期在事后议价中只能分得部分收益,因而不愿将投资提升至社会有效水平,最终导致系统性的投资不足。这一约束在传统要素投入模式下较少出现,但随着低空技术的扩散,数据资产的专用性特征日益凸显,由此引发的治理结构选择问题也逐渐浮现。

在众多数据服务场景中,植保地图服务与森林监测数据治理2个环节较为典型地呈现出专用性资产引发的治理结构分化特征。植保地图服务涉及产权归属与收费结构的联动安排,反映了市场化合约对专用性投资风险的适应;监测数据治理则涉及自建与外包的选择,反映了不同治理结构在管理成本与投资激励之间的权衡。这2个场景分别对应经典理论中的合约设计与治理结构选择问题,具有较强的代表性。

从植保地图服务来看,高精地图服务存在产权归属不同的两类收费结构,本地化服务者更倾向采纳自动驾驶技术。访谈数据显示,当前地图服务市场存在2种典型合约。在长期合作模式中,农户无需为地图支付一次性买断费用:首次植保作业按375 元/hm²收费并同步完成建图,后续每次作业只收300元/hm²作业费,不再收取数据更新费。地图控制权实质上保留在服务商手中;若农户仅购买一次性独立测绘,则按150 元/hm²收费,地图产权完全归属农户,服务商不再承担后续更新义务(JO-ZB-01,2025-10-15)。两类合约的服务内容并不相同,即前者捆绑植保作业,后者仅为测绘,其单点价格不可直接比较;可比的是产权条款与收费结构的联动方式。绑定式合约以低前期投入换取持续付费流:后续作业每次收费300元/hm²,一次即超过一次性测绘价格,此后持续走扩。服务商借助控制权的保留获取持续性收益,农户则以转换成本和持续付费为代价,换取较低的进入门槛与地图的持续维护;买断式合约则一次性完成控制权让渡,付费义务与更新服务同时终止。定量数据显示,飞手驻地与作业地块的空间距离(图3),即本地化飞手或自购设备的经营者更倾向于采用依赖高精地图的自动驾驶作业,这与专用性投资需要稳定收益预期的逻辑相符。

从监测数据治理来看,监测数据治理呈现自建与外包的分化格局,且2种模式各有困境。调研发现,某市某遥感企业参与投标的森林监测项目流标,核心原因在于地方政府担忧人事变动会影响合同延续,使得服务商的专用性投资面临沉没风险。相比之下,某县林业部门出于对涉密林业小班数据进行统一管理的安全考量,将遥感数据平台由外包转为自建服务器部署。然而,自建模式同样面临现实挑战:基层普遍缺乏专业技术人员来进行系统的日常维护,并且在“一网统飞”模式下,大量未经算法精准筛选的疑似风险预警显著增加了基层的行政处理压力。外包模式下的投资踌躇与自建模式下的管理负担并存(DH-JC-01 2025-09-26)。此外,通用性较强的卫星影像通常由县级统一采购并跨部门共享,而定制化程度高的无人机监测数据则多由单一部门独立出资(表7)。

植保地图服务的产权—收费结构联动可纳入专用性资产的合约设计框架:地点专用性与人力资本专用性使投资方面临事后议价的机会主义风险,绑定式合约通过保留控制权、收取持续费用将沉没风险转化为长期收益流,买断式合约则以一次性控制权转移换取农户更低的转换成本,二者体现了风险分担与激励强度的权衡。数据本来具有非竞争性,理论上可无限次复用而不损耗,其社会最优使用范围应远大于私人最优19,但资产专用性将这一优势的实现空间压缩至单一交易关系之内,这正是绑定式合约得以维持控制权、抑制农户跨场景复用地图的经济基础。本地化服务者更倾向采纳自动驾驶技术,也印证了专用性投资依赖稳定收益预期与重复交易这一逻辑。

监测数据治理的自建与外包分化对应治理结构选择的经典权衡20:外包模式下,服务商的专用性投资面临合同延续不确定性带来的沉没风险,抑制事前投资意愿;自建模式虽消除了事后议价风险,却带来管理成本上升。以上流标与自建2个案例分别体现了这两种失灵机制,说明专用性程度较低时市场外包更具效率,专用性程度较高时自建更能将剩余收益内部化,但这一权衡受合同可信度与管理能力等因素调节。

调研发现,某县的自建选择还叠加了数据外部性与安全考量:涉密林业数据一旦不当共享或外泄即产生负外部性,而其价值又依赖跨部门共享才能充分释放,这种共享收益与风险的对立正是数据市场中过度共享或共享不足并存这一普遍问题的体现21。通用性较强的卫星影像由县级统一采购、跨部门共享,定制化程度高的无人机监测数据则由单一部门独立出资,恰好对应外部性小的数据倾向充分共享、外部性大的数据共享意愿受抑制这一分化逻辑,进一步印证资产专用性与数据外部性风险共同决定治理结构选择。

3 基于特征事实的研究展望

农业无人机领域的近期综述已采用“证据梳理—理论定位—缺口识别—议程设定”的组织方式22,本节将这一做法延伸至林业场景,把上述证据缺口凝练为3个优先研究方向,分别对应要素替代、要素重估与要素创造3个维度。表8汇总了各方向的关键研究问题,以下分节阐述。

3.1 要素替代:反弹效应的因果识别及任务重组的劳动市场效应

这组特征事实的理论落点在于技术变迁研究的两支经典文献。其一是环境经济学中的反弹效应(Rebound effect)文献:效率改进降低了单位投入的边际成本,投入总量可能不降反升,环境红利因此被部分乃至完全侵蚀23。其二是劳动经济学中的任务模型(Task-based framework):自动化技术在替代既有任务的同时创造新任务,就业净效应取决于2种力量的相对强弱9。然而,这两类文献均以工业部门或大田农业为主要经验对象;林业场景中陡坡地形对体力任务存在更高的要求、林区经营主体的分散与劳动力的深度老龄化,对现有结论的移植构成了挑战。以此为基础,本方向沿以下2组问题展开。

第一组是化学品投入与生态外部性的问题:无人机采纳对林区施药频次与农药总投入的净效应为何,其作用机制及在不同树种、农户禀赋间的异质性表现如何;无人机采纳是否显著提升了单位面积农药施用量,对林区土壤生态环境又产生了何种外部性影响。这组问题的核心在于检验精准技术的环境红利能否真正兑现:无人机究竟是以更少的化学品实现了同等的防治与培育效果,抑或以成本节约刺激了投入总量的反弹式扩张,如施药频次翻倍、防治窗口之外的预防性喷施,从而放大而非缓解林区的面源污染。对这组问题的回答,将为化学品投入的规制政策是否必要及如何设计提供经验基础。

第二组是劳动、生计与包容性的问题:无人机技术引致的任务替代与创造效应分别体现在哪些作业环节,对林区劳动力需求的净效应及其结构变化如何;无人机对小农户就业与生计的影响机制为何,被替代劳动力的来源结构(雇工、家庭劳动抑或护林员)及其再配置流向呈现何种特征。这组问题的核心在于同时刻画技术的福利增进面与分配代价面:前者如将高龄劳动力从陡坡负重作业中解放、创造无人机飞手与影像判读等技能型岗位;后者如替代缺乏转岗能力的雇工与高龄护林员、在能否负担无人机服务的经营者之间拉开“数字鸿沟”。对这组问题的回答,将为应对林区劳动力老龄化、设计被替代群体的补偿与再就业政策提供经验依据。

3.2 要素重估:空中准入的弹性估计及生态净效应

这组特征事实的理论落点在于空间经济学的市场准入(Market access)文献。该文献的核心命题是:交通基础设施通过降低运输成本扩大市场准入,进而重估沿线土地的经济价值24,农村道路的微观证据进一步确认了准入改善对要素配置的因果效应25,而生态经济学的平行文献则记录了道路扩张对森林的破坏14。第2节的特征事实表明,低空航线大体遵循这一领域的基本经济学规律:运输成本下降确实推动了边际林地的重新入市。然而,既有文献对无人机航线这类非道路型准入的研究仍然缺乏——空中航线在固定投入、生态足迹与空间可逆性上与实体道路存在系统差异,这意味着道路文献中的弹性估计与生态结论均不能直接移植于林业低空场景。本方向沿以下4组问题展开。

第一组是价值重估范围与生态净效应的问题:无人机吊运技术使何种类型、多大范围的林地重新纳入经营边际,可盘活的失管林地存量规模及其空间分布特征为何;失管林地再经营的生态净效应方向与大小如何,在何种林种与区位条件下为正。这组问题的核心在于判断低空准入对森林究竟是净保护抑或净威胁:前一机制是“点对点”吊运避免了修路带来的植被清理与栖息地分割,后一机制则是运输成本下降唤醒了沉睡的采伐激励、诱发对失管林地的一次性变现。对这组问题的回答,将为失管林地的分区分类管理与低空运输的生态准入规则提供划界依据。

第二组是准入弹性问题:林地流转价格对无人机运输成本下降的弹性系数为何,该弹性与道路文献的既有估计存在何种差异。这一问题的核心在于确定低空运输经济效应的量级:该弹性可能因载重与能耗的物理半径约束而系统性低于道路情形,也可能因高价值、时效敏感货物(如高端茶青、鲜食杨梅)的内生筛选而在特定市场上更高。对这一问题的回答,既是将林业低空场景纳入空间经济学参照系的关键参数,也是后续政策模拟的核心输入。

第三组是租金分配与合约安排的问题:新增地租收益在林农、服务商与村集体之间的分配格局如何,何种分配机制能兼顾资源配置效率与收入分配公平;合约期限、保底租金与分成比例等安排,如何影响经营者在短期变现与长期可持续经营之间的跨期选择。这组问题的核心在于判断准入改善创造的技术红利究竟由林农与村集体分享,抑或主要被掌握设备与渠道的服务商捕获。对这组问题的回答,将为林地流转合同的示范条款设计与集体林权制度深化改革提供微观证据。

第四组是运输基础设施组合的问题:无人机航线与林区道路的最优组合策略为何,是否存在将部分实体道路补贴转移至无人机服务、以实现社会总运输成本最小化的政策空间?这一问题的核心在于将航线与道路视为可相互替代的运输投资并纳入统一的成本收益框架,而非将低空运输当作既有路网规划的外生补丁。对这一问题的回答,将为林区交通投资的结构调整提供决策依据。

3.3 要素创造:数据资产的核算、确权与治理结构检验

这组事实的理论落点位于制度经济学与数据经济学的交汇处:前者预测专用性资产的准租金诱发机会主义行为、在合同不完全条件下导致投资不足26,治理结构选择由此成为核心问题17-18;后者指出数据要素的关键特性,即非竞争性使其社会最优利用范围远大于私人最优,但现有产权安排难以保障数据收集的足够投入,且可能存在隐私问题19。然而,现有研究缺乏将上述经济学理论与林业结合的研究,以此为基础,本方向的议程沿资产核算、确权与治理、分配与安全3个层次展开。

首先是关于资产核算的问题:林业低空数据的资产属性应如何界定,其获取成本、折旧率及复用价值的核算方法与各场景下的收益来源为何。这一组问题的特殊性在于,高精地图随林分生长与采伐持续贬值,且在植保、吊运与监测等林业场景中存在潜在复用价值,使其既不同于实体资产也不同于非林数据资产。对这一问题的回答,将为林业数据资产的入表登记与交易定价提供技术前提。

其次是关于数据资产的确权与治理结构的问题:林业生产关联高精地图的产权应如何配置,买断式与绑定式等不同合约安排产生的福利效应差异何在;公共服务类无人机数据的资产专用性如何决定最优治理模式,在何种专用性阈值下政府自建优于服务外包,不同类型数据适配何种政企合作模式。对这些问题的更好回答,将为林业低空数据产权规则与政企合作模式的分类指引提供理论依据。

第三层是价值分配与数据安全的问题:数据要素增值收益在政府、服务商与林农之间的分配机制应如何设计,以兼顾数据采集激励与公共产品供给目标;这一组问题的特殊性在于,需要考虑数据应用于火灾、森林砍伐、病虫害、外来入侵物种等多部门多主体多场景的适用性和复用性,以及相应算法研发对数据的需求。

林业低空数据面临哪些隐私与安全约束,如何设计最优数据共享机制,以平衡数据安全保护与开发利用。这组问题的特殊性有二:一是林业数据的收集成本结构及其地上地下一体的立体空间属性,使既有的平面数据分配方案难以直接套用;二是我国林业调查的制度约束,如融合高精度地形要素的数据属于涉密范畴,为共享机制设计施加了法律边界。对这组问题的回答,将为林业数据要素市场化配置与国家数据安全治理的衔接提供制度方案。

4 结 论

本研究定位为议程性研究,其贡献首先在于构建了2套地理区位互补、应用场景差异化的无人机轨迹数据集,并从中提炼出低空技术进入林业后的关键特征事实。基于南平市2020—2025年20 987架次植保飞行与589条重载吊运轨迹、泉州市2023—2025年11 048次监测飞行任务与1 690名护林员巡护记录,辅以15位关键利益相关者的半结构化深度访谈,本研究发现:低空技术并非简单地提高林业作业效率,而是在劳动、土地与数据3类要素市场上同时引发重构。在植保环节,成本下降伴随作业覆盖范围扩大和单位面积施药量上升,呈现出潜在反弹效应;在监测环节,无人机替代了部分常规巡护任务,同时催生出枯死松木监测、违法图斑核查等新增任务;在吊运环节,低空运输将道路末端的市场准入向林地纵深推进约数百米,并带动失管竹山重新定价;在数据治理环节,高精地图和监测数据的专用性进一步凸显了确权、定价与治理结构选择的重要性。

二是提出了将技术经济学、空间经济学与制度经济学分支理论按要素替代、要素重估与要素创造3个环节分层引入林业低空技术情境的分析框架。与既有研究多从技术应用或管理效率角度讨论无人机不同,本研究将低空技术进入林业理解为一种复合型新要素引入过程,并进一步解释其如何通过要素替代、要素重估与要素创造作用于林业经济系统。在生产环节,无人机降低作业成本并重组劳动任务,对应反弹效应与任务模型;在流通环节,重载吊运改变林产品运输成本和边际林地区位租金,对应市场准入理论;在治理环节,飞行作业沉淀出的高精度地图和监测数据具有明显的资产专用性,对应不完全合约与产权配置理论。由此,本研究将分散的植保、巡护、运输和数据平台等实践观察组织为可对话的经济学命题,强调低空技术赋能智慧林业的核心不只是“机器替人”或“效率提升”,而是新要素进入后引发的要素市场边界、价格形成机制和治理结构的系统性调整。

三是在要素替代、要素重估与要素创造3个方向上提出了后续研究议程。首先,在要素替代维度,未来需要从描述性事实进一步推进到因果识别,检验无人机采纳对施药频次、农药投入、生态外部性以及林区劳动力需求的净效应,并识别其在树种、地形、经营规模与农户禀赋之间的异质性。其次,在要素重估维度,需要估计低空运输改善市场准入后对林地流转价格、采伐强度和经营方式的影响,进一步评估其生态净效应以及新增地租在林农、服务商和村集体之间的分配机制。再次,在要素创造维度,需要围绕林业低空数据的资产核算、产权配置、收益分配和安全共享展开系统研究,比较政府自建、市场外包与政企合作等治理结构的适用边界。总体而言,低空技术为智慧林业提供了新的生产工具、空间通道和数据基础,但其长期效果取决于成本节约、资源开发、收益分配与数据治理之间能否形成相互协调的制度安排。

参考文献

[1]

国务院,中央军事委员会.无人驾驶航空器飞行管理暂行条例[EB/OL].[--]

[2]

Council State,Central Military Commission.Interim Regulation on the Administration of the Flight of Unmanned Aircraft[EB/OL].[--].in Chinese)

[3]

中共中央, 国务院. 中共中央、国务院关于进一步深化农村改革扎实推进乡村全面振兴的意见[EB/OL]. [--].

[4]

CPC Central Committee, Council State.Opinions of the CPC Central Committee and the State Council on Further Deepening Rural Reform and Solidly Advancing Comprehensive Rural Revitalization[EB/OL].[--]. in Chinese)

[5]

陈振升, 罗陶然, 段佳丽, 王珊, 冯仲科. 智慧林业科技前沿与创新发展研究[J]. 西南林业大学学报:自然科学202545(6): 199-208

[6]

Chen Z SLuo T RDuan J LWang SFeng Z K. Research on the technological frontiers and innovative development of smart forestry[J]. Journal of Southwest Forestry University : Natural Science202545(6): 199-208 (in Chinese)

[7]

Belton BBaldiga LJustice SMinten BNarayanan SReardon T. The rapid global rise of agricultural dronesEvidencedriversimpacts and an agenda for future research [J]. Global Food Security202648: 100897

[8]

Zhang X BYang JReardon T. Mechanization outsourcing clusters and division of labor in Chinese agriculture[J]. China Economic Review201743: 184-195

[9]

Jevons W S. The Coal QuestionAn Inquiry Concerning the Progress of the Nationand the Probable Exhaustion of Our Coal - Mines [M]. London: Macmillan, 1865

[10]

Paul CTechen A KRobinson J SHelming K. Rebound effects in agricultural land and soil management: Review and analytical framework[J]. Journal of Cleaner Production2019227: 1054-1067

[11]

Zhang H YSong Y JWang YHuang J K. Refining pesticide use to reduce yield loss: How drone plant protection transforms smallholder pest management[J]. Food Policy2026139: 103035

[12]

Acemoglu DRestrepo P. Automation and new tasks: How technology displaces and reinstates labor[J]. Journal of Economic Perspectives201933(2): 3-30

[13]

Donaldson DHornbeck R. Railroads and American economic growthAmarket accessapproach [J]. The Quarterly Journal of Economics2016131(2): 799-858

[14]

Araujo RAssunção JBragança A. Transportation infrastructure and deforestation in the Amazon[J]. Journal of Development Economics2025177: 103559

[15]

Torresan CBerton ACarotenuto FDi Gennaro S FGioli BMatese AMiglietta FVagnoli CZaldei AWallace L. Forestry applications of UAVs in Europe: A review[J]. International Journal of Remote Sensing201738(8-10): 2427-2447

[16]

刘金成, 王海明, 何亚琼, 王明慧, 栗广才, 于东海, 赵鹏祥, 冯仲科. 无人机技术在精准林业中的应用与挑战[J]. 农业工程学报202440(5): 14-24

[17]

Liu J CWang H MHe Y QWang M HLi G CYu D HZhao P XFeng Z K. Application and challenges of UAV-based technology in precision forestry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering202440(5): 14-24 (in Chinese)

[18]

Asher SGarg TNovosad P. The ecological impact of transportation infrastructure[J]. The Economic Journal2020130(629): 1173-1199

[19]

Vilela TMalky Harb ABruner A, Laísa Da Silva Arruda V, Ribeiro VAuxiliadora Costa Alencar AJulissa Escobedo Grandez ARojas ALaina ABotero R. A better Amazon road network for people and the environment[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America2020117(13): 7095-7102

[20]

Eaton JKortum S. Technologygeographyand trade [J]. Econometrica200270(5): 1741-1779

[21]

Williamson O E. The Economic Institutions of CapitalismFirmsMarketsRelational Contracting [M]. New York: Free Press, 1985

[22]

Klein BCrawford R GAlchian A A. Vertical integrationappropriable rentsand the competitive contracting process [J]. Journal of Law and Economics197821(2): 297-326

[23]

Jones C ITonetti C. Nonrivalry and the economics of data[J]. American Economic Review2020110(9): 2819-2858

[24]

Hart OMoore J. Property rights and the nature of the firm[J]. Journal of Political Economy199098(6): 1119-1158

[25]

Acemoglu DMakhdoumi AMalekian AOzdaglar A. Too much data: Prices and inefficiencies in data markets[J]. American Economic Journal: Microeconomics202214(4): 218-256

[26]

Belton BBaldiga LJustice SMinten BNarayanan SReardon T. Can the global drone revolution make agriculture more sustainable [J]. Science2025389(6764): 972-976

[27]

Gillingham KRapson DWagner G. The rebound effect and energy efficiency policy[J]. Review of Environmental Economics and Policy201610(1): 68-88

[28]

Donaldson D. Railroads of the Raj: Estimating the impact of transportation infrastructure[J]. American Economic Review2018108(4-5): 899-934

[29]

Asher SNovosad P. Rural roads and local economic development[J]. American Economic Review2020110(3): 797-823

[30]

Grossman S JHart O D. The costs and benefits of ownership: A theory of vertical and lateral integration[J]. Journal of Political Economy198694(4): 691-719

基金资助

国家社会科学基金重点项目(25AGL033)

AI Summary AI Mindmap
PDF (1354KB)

0

访问

0

被引

详细

导航
相关文章

AI思维导图

/