随着海上油气开发力度的加大和海上交通运输业的发展,海上发生溢油事故的风险逐年增加,溢油事故造成的严重后果受到全世界的广泛关注,如何采取有效的方式开展海上溢油监测行动成为亟待解决的问题。无人机因其无人化、自动化、活动范围广、机动灵活的特点,被广泛应用于溢油监测领域。作为一种新型运载工具,无人机的购置成本和使用无人机进行巡航的成本依然较高,合理有效地规划无人机的巡航路径有助于节约巡航成本;同时一旦发生溢油事故,使用无人机快速收集溢油信息也是一项重要任务,对无人机应急监测路径进行优化有助于提高无人机的应急监测能力,从而提升应急效率。因此,本文对无人机的溢油监测路径优化问题进行研究,并从常规巡航与应急监测两个层面对该问题展开细致探讨:针对无人机的溢油监测常规巡航路径问题,考虑了海上潜在溢油点的特征、无人机的种类以及不同的补给方式,以总成本最小为目标函数,建立了海上溢油监测常规巡航路径优化模型,并突出强调了无人机巡航路径问题最大的不同之处,即无人机不仅可在岸上基地进行燃油补给,也可在部分要访问的节点进行补给。使用遗传算法进行了算例求解,并分析了监测任务时间限制和监测目标构成这两种因素影响下的监测方案的变化。针对无人机的溢油应急监测路径问题,考虑了监测对象,即海上油膜的动态漂移特征,以及应急监测的时效性要求,以总监测时间最短为目标函数,建立了海上溢油应急监测路径优化模型,强调了路径中节点之间的距离具有时变特征,并对动态路径中的无人机行程进行了分析。使用遗传算法进行了算例求解,并对出动无人机的数量、无人机的速度和对目标的信息提取时间对应急监测时间的影响进行了分析。本文的研究充实了溢油监测体系,为常规巡航和应急监测两个场景设计了对应的路径优化方案,对降低巡航成本、提高应急效率有较大意义,可以为决策者提供高质量的决策支持。