无人机海洋哺乳动物监测

在全球海洋生态保护议题持续升温，蓝色经济与生物多样性保护协同发展成为核心共识的当下，海洋哺乳动物作为海洋生态系统的旗舰物种，其种群监测、行为研究与保护管理正在经历一场由无人机技术驱动的范式变革。过去半个世纪，船舶巡航、航空普查、卫星遥感构成了海洋哺乳动物监测的主流技术体系，但这些方法要么受限于近岸恶劣海况无法作业，要么成本高昂、空间分辨率不足，难以捕捉近岸种群的精细行为变化。随着低空经济与民用无人机产业的成熟，小型多旋翼、固定翼无人机正在成为填补这一技术空白的核心力量，一个专注于海洋生态监测的细分赛道正在快速成型。

传统海洋哺乳动物监测的痛点，是产业发展的起点。长期以来，全球科研机构和保护组织依赖科考船搭载观测团队开展逐区域巡查，对于离岸上百公里的栖息地，船舶不仅通行成本高，还容易惊扰鲸豚等敏感物种，导致观测数据偏差；有人驾驶航空器的普查成本更高，单架次飞行成本动辄数万元，而且受空域管制、天气条件限制，难以开展高频次连续监测；卫星遥感虽然可以实现大范围覆盖，但空间分辨率通常只能达到米级，无法识别小型鲸豚个体，更别说捕捉群体行为细节。据联合国环境规划署2024年发布的《全球海洋哺乳动物保护报告》显示，全球目前有近40%的小型鲸豚种群缺乏连续监测数据，近岸海域种群数量变化的估算误差超过30%，精准保护措施的落地严重受阻。

产业技术的突破，首先来自算法与数据集的基础支撑。2025年12月，国际学术期刊《Machine Learning with Applications》刊发了一项由中国科学院海洋研究所、极飞科技联合完成的研究，该研究聚焦近岸海豚科物种的群体规模估算难题，推出了全球规模领先的海豚科无人机图像数据集，并提出了一套基于深度学习的端到端自动计数方案。这套方案结合了YOLO11目标检测模型与BoT-SORT跟踪算法，通过遗传算法优化模型参数，有效解决了多目标跟踪中的身份碎片化问题，最终将海豚群计数的平均绝对误差控制在1.24，大幅低于传统人工计数5以上的平均误差水平。该数据集公开包含64705张标注完成的海豚科无人机图像，覆盖了我国黄渤海、东海南部等多个核心保护区域的中华白海豚、宽吻海豚等重点保护物种，为全球算法训练提供了高质量的基础数据支撑。作为国内民用无人机龙头企业，极飞科技此次参与研究，也标志着国内无人机制造企业开始深度切入海洋生态监测的细分领域，从单纯提供硬件转向提供软硬一体化的解决方案。

技术落地的验证，已经在多个保护区域展开。2025年1月，国际期刊《Remote Sensing in Ecology and Conservation》刊发的研究结果显示，程序化无人航空器在特定关注区域海洋巨型动物监测方面展现出巨大潜力，该研究依托广东珠江口中华白海豚国家级自然保护区的长期监测项目，使用道通智能提供的EVO Nano+多旋翼无人机开展了为期12个月的常态化监测，累计飞行112架次，覆盖近岸海域187平方公里，共识别记录中华白海豚个体198头，累计目击种群活动频次比过去船舶监测提升了47%，而且没有发生一起因无人机惊扰导致的白海豚群体分散行为，验证了小型民用无人机在近岸海洋哺乳动物监测中的适用性。该项目负责人、中山大学海洋科学学院教授吴玉萍表示，过去保护区每年仅能开展4次大型船舶普查，单次覆盖范围不超过30平方公里，每次普查需要投入8名科研人员，成本超过1.5万元，现在使用无人机开展月度监测，单次成本不足2000元，覆盖范围提升了3倍以上，数据精度也提升了近2倍。

除了种群计数，无人机技术还为海洋哺乳动物的行为研究和非侵入式样本采集打开了新窗口。2025年11月12日，美国《Knowable Magazine》刊发的深度报道指出，无人机正在给科研人员提供一个全新的海洋生命观察视角，从收集鲸露（鲸鱼排出的黏液团，业内俗称“鲸痰”“鲸沫”）到捕捉此前从未被记录的罕见行为，无人机正在重塑海洋哺乳动物研究的方法论。过去科研人员尝试用船舶靠近鲸群收集样本，不仅难以靠近，还极易改变鲸的自然行为，导致样本偏差甚至误伤鲸类。现在，搭载了高清长焦摄像头和样本采集网的多旋翼无人机，可以在100米以上的高度悬停观察，既不会惊扰鲸类，还能精准捕捉鲸浮出水面换气时排出的露，获取DNA、激素等关键生物样本。2024-2025年，美国海洋和大气管理局（NOAA）在东北太平洋灰鲸迁徙通道开展的监测项目中，累计通过无人机采集到37份合格的灰鲸露样本，获得了此前10年船舶采样都没能得到的灰鲸种群遗传数据，确认了该区域灰鲸种群的近交衰退风险，为后续保护措施调整提供了核心依据。

从产业发展维度看，目前无人机海洋哺乳动物监测赛道已经进入技术落地向商业化拓展的初期阶段。当前参与市场的主体主要分为三类：第一类是极飞科技、道通智能、大疆创新这类民用无人机制造龙头企业，它们依托成熟的飞控、续航和载荷技术，为科研机构和保护组织提供定制化的无人机平台，部分企业已经开始推出针对海洋监测场景优化的产品方案。比如道通智能针对高湿度高盐雾的海洋环境，推出了防腐蚀机身的定制款无人机，续航提升至55分钟，支持实时图像传输和AI边缘计算，可以在飞行过程中初步识别鲸豚个体，降低后续数据处理成本。第二类是专注于生态监测服务的创业企业，比如国内的蓝湾生态科技、美国的DroneSurvey Ocean，这类企业不生产无人机，而是依托第三方硬件平台，提供从监测规划、数据采集到AI分析的一体化服务，面向地方政府自然保护地、科研机构输出监测报告和种群数据。第三类是科研机构依托自身技术成立的衍生团队，比如中科院海洋所、中山大学等机构，在承担国家级保护项目的同时，也承接地方政府的监测委托，逐步向市场化服务转型。

从市场规模看，目前全球海洋哺乳动物监测的年度投入已经超过120亿美元，其中技术服务占比约15%，也就是18亿美元左右，无人机监测目前占技术服务的比例不到8%，增长空间巨大。根据中国海洋学会2025年发布的《中国海洋生态监测产业发展报告》，我国目前现有国家级海洋自然保护区28个，其中11个涉及海洋哺乳动物保护，现有年度监测经费总规模约12亿元人民币，预计未来5年无人机监测的渗透率将从目前的5%提升至30%，对应的市场规模将从6000万元增长至3.6亿元，复合年增长率超过40%。这样的增长速度，在整个低空经济细分赛道中都处于前列，也吸引了越来越多的资本关注。2025年上半年，蓝湾生态科技完成了千万级人民币的Pre-A轮融资，投资方就是专注于绿色经济赛道的经纬创投，核心投向就是拓展无人机海洋生态监测的业务版图。

不过，产业发展当前也面临着不少痛点。首先是空域管制的限制，近岸海域往往是民航、海事和渔业空域重叠区域，常态化无人机监测需要提前申请空域，流程繁琐，难以实现高频次动态监测。其次是环境适应性问题，近海恶劣天气多，大风、高湿盐雾容易对无人机电子部件造成腐蚀，现有消费级无人机的寿命普遍在1-2年，而专业级海洋定制无人机价格较高，中小保护机构难以承担。最重要的还是数据处理能力的瓶颈，虽然现在已经有了成熟的AI识别算法，但对于远海大规模监测产生的海量图像数据，处理成本依然很高，而且不同区域不同物种的算法适配性还不足，误识别率还维持在10%-15%左右，需要人工复核，推高了整体服务成本。

产业发展中也涌现出不少值得关注的创新案例。2024年6月，广西北海市儒艮国家级自然保护区管理中心启动了“中华白海豚无人机常态化监测项目”，项目总预算280万元，由蓝湾生态科技中标，该项目采用道通智能定制的长航时多旋翼无人机，每月开展4次固定航线监测，结合自研的AI识别算法，全年输出12份种群动态监测报告。截至2025年6月，项目运行一周年，累计记录到中华白海豚出没1247次，识别个体超过70头，比过去五年船舶监测累计记录的总数还多3倍，准确估算出保护区内中华白海豚的种群数量为68-72头，误差不超过3头，为保护区调整禁渔区范围、优化船舶通航路线提供了核心数据支撑。该项目目前已经成为国内无人机海洋生态监测的标杆项目，多个沿海保护区已经开始参照该模式推进监测体系升级。

另一个典型案例是深圳大疆创新2025年推出的“海洋生态监测行业解决方案”，该方案整合了大疆M300 RTK无人机，搭载禅丝P1全画幅摄像头，结合第三方开发的鲸豚识别AI模型，可以实现从飞行规划到数据输出的全流程自动化，一套方案的价格不到15万元，比过去传统的航空普查成本低90%，目前已经被国内7个省级海洋环境监测机构采用，累计完成近10万平方公里近岸海域的鲸豚种群本底调查，新发现3处之前没有记录的宽吻海豚聚集产卵场，充分体现了无人机在本底调查中的高效性。

从未来发展趋势看，无人机海洋哺乳动物监测赛道将朝着三个方向演进。首先是平台体系化，单一无人机监测将向“空天地海一体化”监测网络演进，无人机作为近岸高频监测的核心节点，将和船舶声学监测、卫星遥感、岸基观测站形成数据联动，实现从种群分布到行为变化的全维度监测。比如珠江口保护区现在已经构建了“岸基雷达预警+无人机快速响应+船舶定期核查”的监测体系，当岸基雷达发现鲸群出没信号后，立刻派出无人机前往目标区域核查识别，响应速度比过去船舶快了3倍以上，识别准确率提升到95%以上。

其次是算法和数据的持续迭代，随着全球范围内无人机监测数据集的不断扩大，AI识别模型的准确率会持续提升，误识别率未来5年有望下降到5%以下，实现更高程度的自动化，降低人工成本。2025年出现的端到端自动计数方案已经证明了这一点，未来针对不同物种、不同海况的专用模型会不断推出，进一步释放产业效率。

最后是商业化场景的拓展，除了科研和保护领域的政府采购，未来无人机海洋哺乳动物监测还将拓展到生态旅游、海事管理、风电开发环境影响评估等商业场景。比如国内不少近岸鲸豚观赏旅游项目，已经开始采用无人机提前寻找鲸群位置，既可以提升游客观赏体验，又能避免船舶盲目寻找惊扰鲸群，国内多个滨海旅游景区已经和监测服务商合作，推出了“无人机引导观鲸”服务，不仅提升了旅游收入，还降低了对鲸群的干扰，实现了生态保护和经济发展的双赢。再比如海上风电项目开发，需要开展前期的海洋哺乳动物本底调查和运营期的生态监测，这部分市场需求目前已经超过每年10亿元人民币，是推动产业增长的重要动力。

总体来看，无人机技术给海洋哺乳动物监测带来的不仅仅是工具升级，更是整个产业逻辑的重构：过去只有少数国家级科研项目能承担得起的大规模连续监测，现在基层保护机构、地方政府也能负担得起；过去只能依靠人工经验估算的种群数量，现在可以实现厘米级精度的个体识别和计数；过去只能从船舶侧舷观察到的鲸类行为，现在可以从高空俯拍到整个鲸群的互动细节，甚至获取非侵入式的生物样本。随着低空经济的持续开放发展，无人机海洋哺乳动物监测作为一个兼具生态价值和商业价值的细分赛道，未来5年将迎来加速增长期，也将为全球海洋生物多样性保护贡献中国力量。