¿Es posible detectar o reconocer mamíferos, peces o cualquier otra criatura marina que nada en un océano desde un avión volador?

Ya es posible, con algunas limitaciones.

Actualmente se utilizan drones para investigar cachalotes,

la investigación de aviones es costosa, invasiva y poco práctica. Los aviones grandes no pueden volar cerca de los mamíferos sin alterar su comportamiento.

Los drones mucho más pequeños y silenciosos, por otro lado, son económicos y se pueden volar casi directamente sobre la cabeza.

También se observan tiburones desde el aire.

Entonces, siempre que tu criatura, o tu manada de criaturas, sea lo suficientemente grande y no estés volando demasiado alto sobre el nivel del mar, puedes observarlo desde el aire.

Por supuesto, debe tener una superficie tranquila y agua decentemente clara para poder mirar debajo de la superficie.

Si desea poder detectar una ballena azul (30 metros de largo) desde 2000 m de altura en aguas tranquilas y limpias, su sistema óptico debe poder resolver$2 \arctan(15/2000) = 0.46^\circ$.

LIDAR se está utilizando para observar muchos animales marinos diferentes desde el aire.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lidar

Lidar (también llamado LIDAR, LiDAR y LADAR) es un método topográfico que mide la distancia a un objetivo iluminándolo con luz láser pulsada y midiendo los pulsos reflejados con un sensor. Las diferencias en los tiempos de retorno del láser y las longitudes de onda se pueden usar para hacer representaciones digitales tridimensionales del objetivo.

Este grupo está estudiando cardúmenes de peces y plancton comercialmente importantes.

https://www.esrl.noaa.gov/csd/groups/csd3/instruments/floe/measurements.html

Debido a la profundidad de penetración limitada, LIDAR es más efectivo cuando se estudian peces que viven cerca de la superficie. Los que han sido encuestados con éxito incluyen menhaden, sardinas, caballas, salmón, salmonete, capelán, anchoas, arenques, calamares y medusas. La concordancia entre los resultados del lidar y los resultados de la ecosonda más tradicional es buena si ambos instrumentos cubren la misma área al mismo tiempo, y empeora progresivamente a medida que pasan varios días. Para obtener este acuerdo, los datos LIDAR deben tener un umbral de alguna manera para eliminar el retorno de los niveles de dispersión de fondo.

Para fines de estudio, nos gustaría convertir la señal LIDAR en un perfil de profundidad de la densidad de biomasa para cada especie. Esto significa que necesitamos conocer la reflectividad de cada especie objetivo y debemos poder identificar las especies responsables de nuestras señales. En este momento, se han realizado mediciones de reflectividad láser en tres especies de peces vivos: sardinas, caballas y menhaden.

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2017.00366/full

La escala de la imagen se establece a través de un sistema de registro de datos LIDAR/GPS con alimentación independiente que registra la altitud y la ubicación del GPS a 1 Hz. La calibración fotogramétrica de la cámara y la lente permitió tener en cuenta rigurosamente los parámetros de distorsión durante el análisis de imágenes, a través de una interfaz gráfica de usuario (GUI) programada a medida que se ejecuta en MATLAB. El registrador de datos, los métodos de calibración de la cámara y el software de medición son adaptables a una amplia gama de plataformas UAV. La precisión LIDAR media, medida en 10 puentes de 9 a 39 m sobre el agua, fue del 99,9 %. Realizamos 136 vuelos en las islas Auckland subantárticas de Nueva Zelanda para medir las ballenas francas australes. Las longitudes medias de 10 ballenas individuales, cada una fotografiada entre 7 y 15 veces, tenían CV (DE/media) que oscilaban entre 0,5 y 1,8 % (media = 1,2 %). Las mediciones repetidas de un objetivo de referencia flotante mostraron un error medio de c. 1%. Nuestro sistema es relativamente económico, fácil de armar, produce mediciones precisas y repetibles a partir de imágenes verticales únicas y, por lo tanto, es aplicable a una amplia gama de cuestiones ecológicas en hábitats marinos y terrestres.

El LIDAR de una imagen no se verá como una ballena para una persona. Debe saber cómo se ve la ballena (o el calamar, el banco de plancton o el pez) con LIDAR, por lo que debe establecer una base de imágenes, que es lo que está haciendo el primer grupo con los peces.

LIDAR se puede usar de noche o desde una altitud lo suficientemente alta como para que los animales sintientes no se den cuenta de su presencia.

En los artículos vinculados se mencionan las imágenes infrarrojas, pero no estaba claro si están usando LIDAR infrarrojo o si se trata de una modalidad de imagen adjunta.

Ya que nadie ha publicado esto antes:

Fuente: http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=4903

La fuente da crédito a la NOAA por el diagrama. Una investigación rápida mostrará en su mayoría los mismos resultados de otras fuentes... Incluyo este diagrama por su integridad y simplicidad.

Otras longitudes de onda tampoco son útiles. El radar y el microondas funcionarán aún peor. Probablemente necesitará rayos gamma para penetrar más de 200 metros, pero no sé si sería posible tener una resolución razonable con eso (y creo que quiere que los animales se mantengan saludables después de ser detectados).

Por lo tanto, si desea detectar animales mirándolos , solo rozará la superficie. Dado que muchos de ellos han desarrollado algún tipo de camuflaje en sus espaldas (es decir, orcas, grandes tiburones blancos), estás en un problema aún mayor.

Está limitado al contacto visual si desea detectar animales individuales. Si abandonas ese requisito, es decir, si quieres saber si hay vida o no, puedes seguir una ruta diferente. La espectrografía le mostrará dónde hay clorofila y otras sustancias en la superficie. Busque los orgánicos, son signos reveladores de vida.

Finalmente, también puede detectar floraciones de algas y nubes de krill desde muy lejos (incluso desde el espacio, si desea agregar imágenes satelitales como respaldo), visual o espectrográficamente. Acecha sobre esas áreas y será más probable que veas bestias de todos los tamaños, desde focas hasta ballenas azules si eres lo suficientemente paciente.

1. Actualmente puedes usar visión térmica y normal para ver peces. Sin embargo, la visión térmica solo funciona con animales marinos de sangre caliente.

2. Por el momento, los barcos usan sonar para detectar enjambres de peces y otras cosas bajo el agua. Es muy posible que, dentro de los próximos 50 años, fabriquen otros dispositivos que no utilicen sonido, sino quizás otro tipo de ondas que no se reflejan en la superficie del agua. Es muy plausible.

Plausible pero más futurista: los tiburones escanean campos electromagnéticos para localizar a sus presas. Esto también podría ser realista en el futuro.

E / M no penetra lo suficiente como para ser útil para detectar peces por debajo de unos diez metros, como han indicado las otras respuestas.

Me gustaría recuperar la detección sónica. Hay formas de inducir y medir ondas de sonido a distancia, por lo que no necesitaría interactuar mecánicamente (sin boyas, etc.). El sistema tecnológico no está disponible en 2018, pero todos los componentes sí lo están, así que supongo que con el caso de negocio correcto podría desarrollarse.

Para cada material, hay ciertas frecuencias de láser e intensidades de campo locales que inducen a un material no solo a calentarse, sino a ablacionarse directamente. Esto se usa actualmente en el marcado láser. El proceso de ablación induce una pequeña onda de choque en el material, por lo que al cronometrar las ablaciones, se puede introducir cualquier onda de sonido en un medio. Esto se usa actualmente en la ciencia de los materiales y se investiga como una forma de destruir los cálculos renales mediante ultrasonido inducido. El uso de más de un sitio incluso introduciría la posibilidad de crear una matriz en fase, lo que le brinda la capacidad de crear ondas de sonido direccionales. Así que ahora tiene una fuente de sonido (o incluso fuentes) sintonizable y giratoria en el agua. La lectura remota de la señal de retorno también está dentro de nuestro alcance tecnológico, los láseres, utilizando señal y onda de interferencia, ya se emplean para escuchar conversaciones leyendo la vibración de las ventanas. Una vez más, la creación de más de un punto de escucha mejora la recepción por las oportunidades de procesamiento de señales que ofrece una matriz (direccionalidad, supresión de ruido, localización).

Sin embargo, las imágenes basadas en sonido solo son capaces de detectar cosas cuya impedancia acústica es marcadamente diferente del medio circundante, por lo que las criaturas exclusivamente blandas como las medusas no serían detectables.

Sí, siempre y cuando el animal que buscas esté cerca de la superficie.

El sonido es prácticamente el único medio para la detección a larga distancia, y eso requiere tocar el agua. De lo contrario, estará utilizando radiación electromagnética de alguna forma, ya sea luz visible, radar o infrarrojos.