低空經濟背景下智慧植保技術發(fā)展探究

摘" 要：隨著科技進步和經濟增長的雙重推動，低空經濟作為一種新興經濟模式，正在現(xiàn)代農業(yè)轉型中扮演關鍵角色。該文首先分析低空經濟的政策背景和產業(yè)進展，隨后重點討論智慧植保技術體系，包括低空飛行技術、物聯(lián)網與傳感技術、大數(shù)據(jù)與云計算技術及人工智能技術。盡管智慧植保技術在提高農業(yè)生產效率和促進可持續(xù)發(fā)展方面具有巨大潛力，但同時也面臨技術成熟度、經濟成本、用戶認知和法規(guī)政策等方面的挑戰(zhàn)。最后，該文展望智慧植保技術未來的發(fā)展方向，包括多學科融合、高度自主作業(yè)、無人作業(yè)能力增強及引領產業(yè)變革等，強調持續(xù)技術創(chuàng)新和政策支持在推動智慧植保技術發(fā)展中的重要作用。

關鍵詞：低空經濟;智慧植保;無人機;現(xiàn)代農業(yè);技術創(chuàng)新與政策支持

中圖分類號：F562" " "文獻標志碼：A" " " " "文章編號：2096-9902（2025）02-0005-04

Abstract： With the dual promotion of scientific and technological progress and economic growth， low-altitude economy， as an emerging economic model， is playing a key role in the transformation of modern agriculture. This paper first analyzes the policy background and industrial progress of low-altitude economy， and then focuses on discussing the smart plant protection technology system， including low-altitude flight technology， Internet of Things and sensing technology， big data and cloud computing technology， and artificial intelligence technology. Although smart plant protection technology has great potential to improve agricultural production efficiency and promote sustainable development， it also faces challenges in terms of technology maturity， economic costs， user awareness， and regulatory policies. Finally， this paper looks forward to the future development direction of smart plant protection technology， including multi-disciplinary integration， highly autonomous operations， enhanced unmanned operation capabilities， and leading industrial transformation， and emphasizes the importance of continuous technological innovation and policy support in promoting the development of smart plant protection technology.

Keywords： low-altitude economy; smart plant protection; drone; modern agriculture; technological innovation and policy support

摘" 要：隨著科技進步和經濟增長的雙重推動，低空經濟作為一種新興經濟模式，正在現(xiàn)代農業(yè)轉型中扮演關鍵角色。該文首先分析低空經濟的政策背景和產業(yè)進展，隨后重點討論智慧植保技術體系，包括低空飛行技術、物聯(lián)網與傳感技術、大數(shù)據(jù)與云計算技術及人工智能技術。盡管智慧植保技術在提高農業(yè)生產效率和促進可持續(xù)發(fā)展方面具有巨大潛力，但同時也面臨技術成熟度、經濟成本、用戶認知和法規(guī)政策等方面的挑戰(zhàn)。最后，該文展望智慧植保技術未來的發(fā)展方向，包括多學科融合、高度自主作業(yè)、無人作業(yè)能力增強及引領產業(yè)變革等，強調持續(xù)技術創(chuàng)新和政策支持在推動智慧植保技術發(fā)展中的重要作用。

關鍵詞：低空經濟;智慧植保;無人機;現(xiàn)代農業(yè);技術創(chuàng)新與政策支持

中圖分類號：F562" " "文獻標志碼：A" " " " "文章編號：2096-9902（2025）02-0005-04

Abstract： With the dual promotion of scientific and technological progress and economic growth， low-altitude economy， as an emerging economic model， is playing a key role in the transformation of modern agriculture. This paper first analyzes the policy background and industrial progress of low-altitude economy， and then focuses on discussing the smart plant protection technology system， including low-altitude flight technology， Internet of Things and sensing technology， big data and cloud computing technology， and artificial intelligence technology. Although smart plant protection technology has great potential to improve agricultural production efficiency and promote sustainable development， it also faces challenges in terms of technology maturity， economic costs， user awareness， and regulatory policies. Finally， this paper looks forward to the future development direction of smart plant protection technology， including multi-disciplinary integration， highly autonomous operations， enhanced unmanned operation capabilities， and leading industrial transformation， and emphasizes the importance of continuous technological innovation and policy support in promoting the development of smart plant protection technology.

Keywords： low-altitude economy; smart plant protection; drone; modern agriculture; technological innovation and policy support

在科技快速進步與社會經濟穩(wěn)定增長的雙重驅動下，低空經濟作為一種新興的經濟模式，正日益展現(xiàn)出其強大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。其影響力不僅在航空業(yè)領域產生了深刻影響，更在現(xiàn)代農業(yè)的轉型與升級過程中發(fā)揮了關鍵作用，為我們打開了一條引領未來農業(yè)發(fā)展的綠色、可持續(xù)之路。低空經濟的興起，標志著人類在開發(fā)利用空中資源方面邁入了新的階段，同時也預示著未來經濟活動的空間將得到進一步的拓展和深化。

2021年出臺的《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》首次將低空經濟納入國家級戰(zhàn)略規(guī)劃，這無疑彰顯了國家對低空經濟作為新型經濟形態(tài)的高度認可與期待。2023年，國家空管委制定的《國家空域基礎分類方法》進一步細化了低空經濟的運行框架，通過增設真高300 m以下的G類空域和真高120 m以下的W類空域，為低空經濟的有序發(fā)展提供了更為精準的空間定位與管理依據(jù)。同年5月，國務院與中央軍委聯(lián)合發(fā)布了《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》，為低空經濟中的無人駕駛航空器應用提供了法律保障與規(guī)范指導，此舉無疑加速了低空經濟從理論構想到現(xiàn)實落地的進程。2024年4月，《2024—2026年農機購置與應用補貼實施意見》的發(fā)布實施，使植保無人機迎來新的歷史性發(fā)展機遇。

在一系列政策利好與產業(yè)發(fā)展的刺激下，低空經濟概念持續(xù)升溫，2024年被廣泛視為低空經濟發(fā)展的關鍵轉折點，標志著低空經濟或將邁入全面爆發(fā)的元年[1]，人類社會即將迎來一個充滿機遇與挑戰(zhàn)的新經濟時代。

1" 低空經濟與智慧植保概述

1.1" 低空經濟的定義與特征

低空經濟主要活動范圍一般包括在垂直高度1 000 m以下、根據(jù)實際需要延伸至不超過3 000 m的空域[2]，依托各類有人駕駛或無人駕駛航空器，開展商業(yè)化運營和服務的綜合性經濟形態(tài)。低空經濟產業(yè)具有產業(yè)鏈條長、輻射面廣、成長性和帶動性強的特點，發(fā)展低空經濟是推動“平面經濟”向“立體經濟”轉型和升級的重要手段。

這種經濟形態(tài)的興起，主要得益于技術革新、政策推動和市場需求。低空飛行器制造能力的進步，以及傳感器、衛(wèi)星導航、無線通信、大數(shù)據(jù)處理等配套技術的成熟，為低空經濟提供了堅實的技術支撐。各國政府逐步放寬對低空空域的管制，出臺一系列鼓勵低空經濟發(fā)展的政策措施，如簡化飛行審批流程、建設低空飛行服務保障體系等，為低空經濟創(chuàng)造了良好的制度環(huán)境。低空經濟所提供的高效、便捷、環(huán)保的服務模式，與農業(yè)領域，對精細化管理、精準作業(yè)、災害快速應對的需求匹配程度高。

1.2" 智慧植保發(fā)展現(xiàn)狀

智慧植保，作為現(xiàn)代農業(yè)技術的重要組成部分，正處在快速發(fā)展與廣泛應用的階段，它依托于現(xiàn)代信息技術與農業(yè)植保技術的深度融合，旨在通過智能化、精準化手段實現(xiàn)作物病蟲害的有效防控和作物健康管理。近年來，無人機技術、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等先進技術的迅猛發(fā)展，為智慧植保提供了強有力的技術支撐。在數(shù)據(jù)采集方面，通過高清攝像頭、多光譜相機、環(huán)境傳感器等設備，能夠實時獲取作物生長狀況、土壤墑情、病蟲害等信息[3]，為科學植保作業(yè)提供數(shù)據(jù)資源支撐。在智能分析決策方面，通過大數(shù)據(jù)技術和人工智能算法，智慧植保系統(tǒng)能夠挖掘出隱藏在海量數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢。同時，基于數(shù)據(jù)分析結果和專家知識庫，能夠為用戶提供科學的種植建議和植保方案。在作業(yè)執(zhí)行方面，無人機等智能化裝備逐漸成為植保作業(yè)的重要工具，它們可根據(jù)地形和作物生長情況，實現(xiàn)精確噴灑農藥或施肥，不僅提高了作業(yè)效率和精度，還降低了勞動強度和成本。

1.3" 低空經濟與智慧植保的關系

低空經濟與智慧植保之間存在著密切的聯(lián)系，二者相互促進，共同構成了現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的重要驅動力。低空經濟為智慧植保提供了重要的技術載體和實施平臺，而智慧植保的發(fā)展則進一步豐富了低空經濟的應用場景，推動了低空經濟的多樣化發(fā)展。低空飛行器是低空經濟的核心組成部分，也是低空經濟背景下智慧植保快速發(fā)展的關鍵一環(huán)。低空飛行器以其靈活性高、作業(yè)效率高、地形適應性強等優(yōu)勢，在農業(yè)植保領域展現(xiàn)出巨大潛力。通過低空飛行器搭載的智能噴灑系統(tǒng)，可以實現(xiàn)精準施藥，大大減少農藥使用量，降低環(huán)境污染，同時提高農藥利用率和作物產量。低空飛行器的廣泛應用，不僅解決了傳統(tǒng)植保方式中人力資源短缺、作業(yè)效率低下等問題，還促進了農業(yè)作業(yè)模式的革新，推動了農業(yè)向精準化、智能化轉型。低空經濟與智慧植保的結合，是現(xiàn)代農業(yè)技術進步的集中體現(xiàn)，它不僅提高了農業(yè)生產效率和質量，保障了糧食安全，還促進了農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，展現(xiàn)了未來農業(yè)發(fā)展的廣闊前景。

2" “低空經濟+智慧植保”技術體系

2.1" 低空飛行技術

低空飛行技術作為“低空經濟+智慧植保”的核心支撐技術，在農業(yè)領域的應用不僅標志著農業(yè)植保手段的重大革新，而且是推動農業(yè)現(xiàn)代化、智能化轉型的關鍵驅動力。在“低空經濟+智慧植保”技術框架下的低空飛行技術，涵蓋飛行器硬件系統(tǒng)、智能導航控制、飛行器遙感及精準施藥等多個方面。飛行器硬件系統(tǒng)的特點是注重機體結構的穩(wěn)定性和負載能力，采用輕質耐久材料，配以高效動力系統(tǒng)與通信模塊，確保作業(yè)指令的準確傳達與執(zhí)行。智能導航控制方面主要融合了衛(wèi)星定位系統(tǒng)、慣性導航系統(tǒng)（INS）、視覺定位系統(tǒng)（VPS）及載波相位差分技術（RTK），實現(xiàn)厘米級定位，結合環(huán)境感知元件，保證飛行器在復雜農田環(huán)境中的自主導航、避障與安全飛行。飛行器遙感技術通過搭載的高分辨率相機和多光譜傳感器等設備，獲取農田的實時數(shù)據(jù)，如土壤墑情、作物長勢、病蟲害等信息，為實現(xiàn)精準施藥和智能化防治提供技術支持。精準施藥技術作為低空飛行器應用于植保作業(yè)的專用技術，它通過變量施藥策略，根據(jù)作物狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)，借助大數(shù)據(jù)與機器學習算法優(yōu)化施藥方案，減少農藥使用，提升利用效率。

2.2" 物聯(lián)網與傳感技術

物聯(lián)網與傳感技術是低空飛行器實現(xiàn)精準和高效植保作業(yè)的前提，它包括一系列地面?zhèn)鞲泄?jié)點和空中遙感設備，通過實時監(jiān)測農田環(huán)境的各項指標，如土壤水分、養(yǎng)分含量、溫度、光照強度，以及空氣溫濕度、風速風向等參數(shù)，為農業(yè)生產提供了全面而細致的數(shù)據(jù)支持。飛行器搭載或與其配套使用的各種傳感器具有多功能性，能夠實現(xiàn)對農田環(huán)境的全方位監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。這些傳感器通過高精度的測量和采集，生成大量的環(huán)境數(shù)據(jù)，為農田的管理和決策提供了全面的信息基礎。同時，物聯(lián)網系統(tǒng)還通過遠距離無線電（LoRa）、窄帶物聯(lián)網（NB-IoT）等先進的無線通信技術，將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸至云端平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和遠程控制。

2.3" 大數(shù)據(jù)與云計算技術

大數(shù)據(jù)與云計算技術已深度融合進農用低空飛行器的作業(yè)實踐中，以植保無人機為例，現(xiàn)已發(fā)展成一個高效完備的數(shù)據(jù)獲取、傳輸、處理與分析系統(tǒng)。在飛行過程中，植保無人機通過搭載的多源傳感器實時采集農田環(huán)境、作物生長狀況及病蟲害等關鍵信息，形成了海量的原始數(shù)據(jù)流，為農田的精準管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。采集的原始數(shù)據(jù)通過高速無線通信網絡上傳至云端服務器，利用云計算的強大存儲和計算能力進行高效處理和深度分析。同時，云計算平臺還利用先進的數(shù)據(jù)挖掘和機器學習算法，對數(shù)據(jù)進行深度分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性和規(guī)律性，從而為植保決策提供更加精準的支持。

2.4" 人工智能技術

借助人工智能技術和深度學習算法，可以從低空飛行器搭載的視覺傳感器、紅外熱像儀、多光譜相機等多源傳感器收集的數(shù)據(jù)中提取作物表型等高價值信息[4]，實現(xiàn)病蟲害識別與預警，并據(jù)此制定精細化的噴灑方案，提高整體作業(yè)效率。深度學習算法在處理復雜數(shù)據(jù)方面具有獨特優(yōu)勢，它可以通過學習海量的歷史數(shù)據(jù)來訓練模型，進而在新的數(shù)據(jù)集上進行準確的病蟲害識別和預測。這種基于數(shù)據(jù)驅動的方法可以持續(xù)優(yōu)化模型的性能，提升識別和預測的準確性及可靠性。隨著模型性能的不斷提升，用戶能夠更加深入地理解病蟲害的傳播規(guī)律和影響因素，為科學制定植保策略提供強有力的技術支撐。從而進一步完善預警系統(tǒng)，提高農業(yè)生產的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

3" 面臨的困難與挑戰(zhàn)

盡管智慧植保技術展現(xiàn)出巨大的應用潛力和經濟效益，但其在實際推廣和應用過程中仍面臨一系列瓶頸與挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)需要通過持續(xù)的技術創(chuàng)新、成本優(yōu)化、教育培訓、政策支持和法規(guī)完善等多方面的努力來克服。

3.1" 技術成熟度與穩(wěn)定性

硬件可靠性：無人機在復雜氣候條件、農田環(huán)境下的耐用性、續(xù)航能力、載荷能力尚需提升。極端天氣、高濕度、強風等環(huán)境因素可能影響無人機的穩(wěn)定飛行和精準作業(yè)。

軟件算法優(yōu)化：病蟲害識別、作物健康診斷等AI算法的準確率雖有顯著提升，但在復雜光照條件、作物種類多樣性、病蟲害變異等情況下仍存在誤判風險。算法的迭代更新與實時校準需持續(xù)投入研發(fā)力量。

數(shù)據(jù)傳輸與處理：植保無人機的作業(yè)環(huán)境對大量高精度數(shù)據(jù)的傳輸、存儲、處理提出更高的挑戰(zhàn)，為減少和避免數(shù)據(jù)傳輸可能發(fā)生的延遲、丟失現(xiàn)象，以及安全性問題，需要進一步優(yōu)化和提升通信網絡帶寬、數(shù)據(jù)中心處理能力和數(shù)據(jù)加密技術。

3.2" 經濟成本與投資回報

初始投資成本：無人機設備、傳感器、數(shù)據(jù)分析平臺等硬件與軟件的購置費用相對較高，加上培訓、維護、更新等持續(xù)投入，對部分農戶和農業(yè)企業(yè)構成較大經濟壓力。

運營成本與服務價格：無人機作業(yè)所需的電池、農藥、人力等運營成本，以及服務提供商的利潤訴求，可能使智慧植保服務價格高于傳統(tǒng)植保方式，影響農戶接受度。

經濟效益評估：智慧植保的長期經濟效益（如減少農藥用量、提高產量、保護生態(tài)環(huán)境等）需經科學評估與量化，以說服農戶和投資者接受初期較高的投入。

3.3" 用戶認知與技能壁壘

技術接受度：部分農戶對新技術持有保守態(tài)度，對無人機操作、數(shù)據(jù)分析等技能缺乏了解，可能對智慧植保持觀望態(tài)度或抵觸心理。

培訓與技術支持：農戶、基層技術人員對無人機操作、數(shù)據(jù)分析等技能的掌握需要專業(yè)培訓，而當前培訓體系與技術支持網絡在部分地區(qū)尚未完善。

社會文化因素：部分地區(qū)農業(yè)文化、社區(qū)觀念可能對無人機等高科技手段持保留態(tài)度，需通過宣傳、示范、政策引導等方式逐步消除社會文化障礙。

3.4" 法規(guī)政策與監(jiān)管環(huán)境

低空空域管理：國內各地區(qū)低空空域開放程度不一，飛行規(guī)則、審批流程、責任歸屬等尚待完善，給大規(guī)模商業(yè)化應用帶來不確定性。農用無人機的安全操作規(guī)范、避障機制、夜間作業(yè)等規(guī)定需要進一步明確。

農藥使用規(guī)定：無人機噴灑農藥的作業(yè)環(huán)境受自然條件影響較大，目前對植保無人機所適用的農藥種類、噴灑方式等尚無統(tǒng)一的規(guī)定，部分地區(qū)可能對無人機噴灑農藥的許可、劑量、噴灑方式等設置嚴格限制，增加了智慧植保的合規(guī)成本。

數(shù)據(jù)隱私與安全：農田數(shù)據(jù)涉及農戶隱私、作物遺傳資源等敏感信息，數(shù)據(jù)采集、存儲、使用的法律法規(guī)尚不完善，可能導致數(shù)據(jù)泄露、濫用等風險。

4" 低空經濟背景下智慧植保發(fā)展趨勢

4.1" 成為多學科融合的創(chuàng)新高地

農業(yè)生產是一個涉及生物學、生態(tài)學、氣象學、土壤學等多個學科的復雜過程。近年來，“低空經濟+智慧植保”這一應用場景的出現(xiàn)，使得農業(yè)生物技術與信息技術、低空飛行技術、機械工程技術、新材料技術等前沿科技的發(fā)展密切相關，進一步增加了其復雜性。低空經濟及相關產業(yè)的興起和發(fā)展，客觀上促進了多學科的交叉融合，不僅為農業(yè)生產帶來了革命性的變革，也為解決植保等復雜農業(yè)問題提供了新的可能。在此背景下，以“低空經濟+智慧植保”為示范應用，吸引各學科領域人才，共同開發(fā)適應不同作物、不同氣候、不同地形特色的智慧植保解決方案，是主動加快多學科創(chuàng)新融合的有效途徑，也是該領域的未來發(fā)展方向。

4.2" 邁向高度自主作業(yè)新階段

隨著人工智能（AI）與機器學習（ML）技術的飛速發(fā)展，植保無人飛行器逐漸展現(xiàn)出一定的智能化水平，這一技術的進步不僅依賴于算法的優(yōu)化，還融合了先進的傳感器技術與圖像識別系統(tǒng)。不久的將來，植保無人飛行器的自主化程度將越來越明顯，其中，自主避障與自動起降功能的精進，意味著無人機能夠在復雜多變的農田和林地環(huán)境中自由穿梭，規(guī)避障礙物，確保安全穩(wěn)定的飛行，同時大幅減少對操作員的依賴，有效降低人工成本，提高作業(yè)效率與可靠性。這一系列技術迭代，不僅重塑了無人機在農業(yè)領域的應用模式，也為現(xiàn)代農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了強勁動力，展現(xiàn)了科技賦能農業(yè)現(xiàn)代化的廣闊前景。

4.3" 促進無人作業(yè)能力大幅增強

我國植保無人機行業(yè)歷經數(shù)年的穩(wěn)健發(fā)展，已形成一系列起飛重量在60～70 kg范圍內的成熟產品，標志著我國在農用無人機領域的應用達到一定高度。目前，國家密集出臺了相關政策，尤其是《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》中關于最大起飛重量不超過150 kg的農用無人駕駛航空器無需取得運營合格證的規(guī)定，為行業(yè)注入了新的活力。在此背景下，行業(yè)內外對于100～150 kg級植保無人機的研發(fā)熱情空前高漲，這一級別的無人機因其更高的載荷能力和更長的作業(yè)時長，被視為解決大規(guī)模農田作業(yè)需求的關鍵。可以預見，隨著技術的不斷突破和政策的持續(xù)利好，100～150 kg級植保無人機及其配套服務方案將迅速成熟并推廣，進一步加速我國農業(yè)向現(xiàn)代化、智能化轉型的步伐，為實現(xiàn)農業(yè)高質高效發(fā)展貢獻力量。

4.4" 引領智慧植保產業(yè)新變革

當前，我國農業(yè)植保無人機市場仍處在發(fā)展階段[5]。然而，其市場價格普遍偏高，這一情況在一定程度上限制了它在需求潛力巨大的農村地區(qū)的普及和應用。隨著低空經濟持續(xù)深化，無人飛行器產業(yè)的競爭格局預計將經歷革命性變化。伴隨這一變革，預計將有更多具備更大有效載重、更長續(xù)航能力及更優(yōu)性價比的產品被引入市場。基于這些發(fā)展，可以合理預測，植保無人機的價格將經歷一段逐步下調的過程，并最終穩(wěn)定下來。這種價格變動將顯著推動無人機技術在農業(yè)領域的廣泛應用，并帶來積極影響。

5" 結束語

文章探討了低空經濟背景下智慧植保技術的現(xiàn)狀、體系與未來趨勢。低空經濟為農業(yè)現(xiàn)代化開辟了新路徑，智慧植保技術通過整合先進技術推動了農業(yè)的精準化和智能化。文章首先詮釋了低空經濟的內涵，分析了其在農業(yè)轉型中的作用，詳細介紹了智慧植保技術的發(fā)展現(xiàn)狀，并展示了其如何實現(xiàn)精準農業(yè)管理。智慧植保與低空經濟相輔相成，低空經濟提供了技術平臺，而智慧植保豐富了應用場景。技術體系方面，文章討論了飛行技術、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能在智慧植保中的應用，這些技術共同支撐了一個高效智能的植保系統(tǒng)。然而，智慧植保技術面臨著技術成熟度、成本、用戶認知、法規(guī)政策等挑戰(zhàn)。

展望未來，智慧植保技術將在多學科融合、自主作業(yè)、無人作業(yè)能力增強及產業(yè)變革等方面展現(xiàn)潛力。隨著技術進步和政策優(yōu)化，智慧植保將更廣泛地應用，為農業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

參考文獻：

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[3] 李福建.無人機技術對農業(yè)生產效率、資源利用和環(huán)境保護的影響研究[J].數(shù)字農業(yè)與智能農機，2024（6）：27-29.

[4] 張榮昕.無人機多源傳感器掛載設計及其性能研究[D].淄博：山東理工大學，2022.

[5] 任震宇，楊雨濤，彭世杰.農業(yè)植保無人機發(fā)展現(xiàn)狀及分析[J].智慧農業(yè)導刊，2021，1（6）：26-29.

第一作者簡介：陳曉平（1987-），男，碩士，計算機工程師。研究方向為智慧農牧業(yè)。方向為智慧農牧業(yè)。