在当今时代，海洋监测对于维护海洋生态平衡、保障海洋资源可持续利用以及防范海洋灾害等方面具有举足轻重的意义。随着科技的飞速发展，无人机凭借其独特优势，如灵活便捷、成本相对较低、可深入危险区等，逐渐在海洋监测领域崭露头角，成为低空经济在海洋领域应用的重要力量。然而，如同任何新兴技术一样，无人机在海洋监测中也面临着诸多严峻挑战。
（一）复杂气象条件干扰飞行稳定性
海洋气象条件复杂多变，强风、暴雨、大雾等恶劣天气频繁出现。强风是无人机飞行的一大劲敌，在开阔的海洋上空，风力往往比陆地更为强劲且风向不稳定，容易使无人机偏离预定航线，甚至导致其失去控制。例如，在台风生成区域附近进行监测任务时，无人机要承受狂风的冲击，即便其具备一定抗风能力，但超出设计风速范围后，飞行安全将受到严重威胁。暴雨会影响无人机的视线，雨滴附着在镜头和传感器上，降低图像和数据采集的清晰度与准确性，还可能导致电路短路等故障。大雾天气则会严重干扰无人机的导航系统，使定位精度大幅下降，增加碰撞风险。
（二）盐雾腐蚀损害机体与设备
海洋环境中高浓度的盐雾对无人机的材料和电子设备具有极强的腐蚀性。无人机长期在海洋上空飞行，盐雾会逐渐侵蚀机体外壳、机翼等结构部件，削弱其机械强度，缩短使用寿命。对于电子设备而言，盐雾的侵蚀可能导致电路短路、焊点腐蚀，影响传感器、飞控系统、通信模块等的正常工作，进而引发数据传输中断、飞行姿态失控等问题。即使采用耐腐蚀材料和防护涂层，在长期的盐雾环境中，无人机的防护性能也会逐渐下降，需要频繁维护和更换受损部件，这无疑增加了运营成本和监测工作的复杂性。
（三）海浪颠簸影响监测精度
海浪的起伏和波动会产生颠簸气流，这对无人机在低空飞行时的稳定性造成显著影响。当无人机贴近海面进行监测，如对海洋表面温度、叶绿素浓度等参数进行测量时，海浪引起的气流变化会使无人机出现上下、左右的晃动，导致搭载的传感器无法稳定地对准监测目标，从而影响监测数据的精度。例如，在进行海洋水质采样监测时，无人机的晃动可能使采样设备无法准确采集到目标水样，或者在进行海洋生物观测时，晃动导致拍摄的图像模糊，难以准确识别和统计海洋生物种类与数量。
目前，大多数无人机的续航能力有限，主要依赖电池供电，其能量密度难以支撑长时间、远距离的飞行。在海洋监测中，广阔的海域面积需要无人机具备较长的续航时间和较大的航程，以实现对大面积海域的连续监测。然而，现有的无人机往往在飞行几十分钟到数小时后就需要返回基地充电，这严重限制了其监测范围和时间的连续性。例如，要对一片面积达数千平方公里的海洋保护区进行全面监测，按照当前无人机的续航能力，可能需要多次往返充电，不仅耗费大量时间，还可能因监测间隔过长而遗漏一些重要的环境变化信息。为了克服续航问题，虽然可以采用增加电池容量的方法，但这又会导致无人机重量增加，进一步影响飞行性能和操控灵活性。
（二）载荷能力有限制约监测功能拓展
无人机的载荷能力决定了其能够搭载的监测设备种类和数量。在海洋监测中，为了获取全面准确的海洋环境信息，需要搭载多种传感器，如用于水质监测的多参数水质传感器、用于海洋生物监测的高分辨率相机和红外传感器、用于海洋地形测绘的激光雷达等。然而，由于无人机的载荷能力有限，往往无法同时搭载所有需要的设备，或者只能选择一些性能相对较低、重量较轻的设备，这在一定程度上限制了监测功能的拓展和监测数据的质量。例如，一些高精度的海洋监测设备体积和重量较大，超出了无人机的载荷范围，使得在实际监测中难以应用，从而影响了对海洋环境复杂参数的精确测量和分析。
（三）通信与定位技术面临难题
通信信号易受干扰与中断：在海洋环境中，无人机与地面控制站之间的通信面临诸多挑战。海水对电磁波具有较强的吸收和散射作用，导致通信信号在传输过程中衰减严重，容易出现信号中断或数据丢失的情况。此外，海洋上空的电离层变化、恶劣天气以及远距离传输等因素，也会进一步干扰通信信号的稳定性。当无人机超出通信基站的有效覆盖范围时，通信问题会更加突出，这对于实时获取监测数据、及时调整监测任务以及保障无人机飞行安全极为不利。例如，在远离海岸的深海区域进行监测时，无人机可能会因为通信信号问题而无法及时将采集到的数据传输回地面控制站，或者无法接收地面控制站发出的指令，导致监测任务中断甚至无人机失联。
定位精度受环境影响：准确的定位是无人机在海洋监测中执行任务的关键。然而，海洋环境中的一些因素会影响定位精度。全球卫星导航系统（如 GPS）在海洋上空可能会受到信号遮挡、多路径效应等影响，导致定位误差增大。特别是在靠近岛屿、船舶密集区域或受到恶劣天气影响时，卫星信号的质量会下降，使无人机难以精确确定自身位置。这对于需要在特定海域进行精确监测作业，如对海洋污染源进行定点追踪、对海洋生物栖息地进行精准测绘的任务来说，定位精度不足将严重影响监测结果的准确性和可靠性。
三、成本与人才问题
（一）运营成本居高不下
设备采购与维护成本：用于海洋监测的无人机需要具备较高的性能和防护标准，以适应恶劣的海洋环境，这使得其采购成本相对较高。同时，由于海洋环境对无人机的损耗较大，需要频繁进行维护和保养，更换受损部件，这进一步增加了运营成本。例如，一架具备抗盐雾腐蚀、高稳定性飞行性能的专业海洋监测无人机，其采购价格可能是普通民用无人机的数倍，而且每年的维护费用也相当可观。
数据处理与分析成本：无人机在海洋监测中会产生大量的数据，对这些数据进行有效的处理、分析和存储需要投入专业的软件、硬件设备以及人力成本。海洋环境数据具有复杂性和多样性，需要采用先进的数据处理算法和专业的数据分析人员进行解读，以提取有价值的信息。例如，对无人机拍摄的大量海洋生物影像数据进行识别和分类，需要使用高性能的图像识别软件和具备海洋生物学专业知识的数据分析师，这无疑增加了数据处理与分析的成本。
飞行作业成本：海洋监测任务往往需要无人机在远距离、大面积的海域进行长时间飞行，这涉及到燃油（或电池）消耗、飞行人员培训与薪酬等飞行作业成本。特别是在进行深海监测时，由于需要配备专业的海上起降平台或支持船只，进一步提高了飞行作业的成本。例如，为了保障无人机在远离海岸的深海区域执行监测任务，需要租用专业的海洋监测船作为移动起降平台和数据中继站，这一过程中的船只租赁费用、燃油消耗以及船员薪酬等开支巨大。
（二）专业人才短缺
复合型人才需求难以满足：无人机在海洋监测中的应用需要既熟悉无人机操作技术，又具备海洋科学、环境监测等专业知识的复合型人才。然而，目前这类复合型人才在市场上较为短缺。无人机操作人员通常侧重于飞行操控技能的培养，对海洋监测的专业知识了解有限；而海洋科学专业人员对无人机技术的掌握程度又不足，导致在实际监测工作中，难以充分发挥无人机的优势，实现高效准确的监测。例如，在进行海洋污染监测任务时，操作人员如果不了解海洋污染物的特性和分布规律，就难以根据监测目标合理规划无人机的飞行路线和选择合适的监测设备。
人才培养体系不完善：现有的教育和培训体系在培养无人机海洋监测专业人才方面存在不足。一方面，高校相关专业设置不够完善，缺乏针对无人机海洋监测应用的系统性课程；另一方面，社会培训机构的培训内容往往侧重于无人机的基础操作，对海洋监测相关的专业知识和技能培训不够深入。这使得人才培养的速度和质量难以满足行业快速发展的需求。例如，许多高校的海洋科学专业虽然开设了海洋监测课程，但很少涉及无人机技术在海洋监测中的应用，而无人机培训学校则主要关注无人机的飞行原理、操控技巧等方面的培训，忽略了海洋监测业务知识的传授。
综上所述，无人机在海洋监测中虽然展现出巨大的潜力，但面临的挑战也不容忽视。只有通过不断的技术创新、完善监管法规、降低成本以及加强人才培养等多方面的努力，才能充分发挥无人机在海洋监测中的优势，推动低空经济在海洋领域的可持续发展，为海洋保护和资源开发利用提供有力支持。
文章来源：山东无人机协会微信公众号