Ist es möglich, Säugetiere, Fische oder andere Meeresbewohner, die in einem Ozean schwimmen, von einem fliegenden Flugzeug aus zu erkennen oder zu erkennen?

Es ist mit einigen Einschränkungen bereits möglich.

Derzeit werden Drohnen zur Erforschung von Pottwalen eingesetzt,

Flugzeugforschung ist kostspielig, invasiv und unpraktisch. Große Flugzeuge können nicht nahe an die Säugetiere geflogen werden, ohne ihr Verhalten zu ändern.

Deutlich kleinere, leisere Drohnen hingegen sind preiswert und können fast direkt über ihnen geflogen werden.

Auch Haie werden aus der Luft beobachtet

Solange Ihre Kreatur oder Ihr Rudel Kreaturen groß genug ist und Sie nicht zu hoch über dem Meeresspiegel fliegen, können Sie sie aus der Luft beobachten.

Natürlich braucht man eine ruhige Oberfläche und einigermaßen klares Wasser, um unter die Oberfläche blicken zu können.

Wenn Sie einen Blauwal (30 Meter lang) aus 2000 m Höhe auf ruhigem und sauberem Wasser sehen wollen, muss Ihr optisches System in der Lage sein, aufzulösen$2 \arctan(15/2000) = 0.46^\circ$.

Mit LIDAR werden viele verschiedene Meerestiere aus der Luft beobachtet.

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

Lidar (auch LIDAR, LiDAR und LADAR genannt) ist ein Vermessungsverfahren, das die Entfernung zu einem Ziel misst, indem das Ziel mit gepulstem Laserlicht beleuchtet und die reflektierten Impulse mit einem Sensor gemessen werden. Unterschiede in den Laserrücklaufzeiten und Wellenlängen können dann verwendet werden, um digitale 3D-Darstellungen des Ziels zu erstellen.

Diese Gruppe befasst sich mit kommerziell wichtigen Fisch- und Planktonschwärmen.

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

Aufgrund der begrenzten Eindringtiefe ist LIDAR am effektivsten bei der Untersuchung von Fischen, die nahe der Oberfläche leben. Zu denjenigen, die erfolgreich untersucht wurden, gehören Menhaden , Sardinen , Makrelen , Lachse , Meeräschen , Lodde , Sardellen , Hering , Tintenfische und Quallen. Die Übereinstimmung zwischen Lidar-Ergebnissen und traditionelleren Echolot-Ergebnissen ist gut, wenn beide Instrumente gleichzeitig denselben Bereich abdecken, und wird nach mehreren Tagen zunehmend schlechter. Um diese Übereinstimmung zu erhalten, müssen die LIDAR-Daten auf irgendeine Weise mit einem Schwellenwert versehen werden, um die Rückkehr von den Hintergrundstreuungspegeln zu entfernen.

Für Übersichtszwecke möchten wir das Lidar-Signal in ein Tiefenprofil der Biomassedichte für jede Art umwandeln. Das bedeutet, dass wir das Reflexionsvermögen jeder Zielart kennen und in der Lage sein müssen, die für unsere Signale verantwortliche Art zu identifizieren. Bisher wurden Laserreflektivitätsmessungen an drei lebenden Fischarten durchgeführt: Sardinen, Makrelen und Menhaden

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

Der Bildmaßstab wird über ein unabhängig betriebenes LIDAR/GPS-Datenerfassungssystem erstellt, das die Höhe und den GPS-Standort mit 1 Hz aufzeichnet. Die photogrammetrische Kalibrierung der Kamera und des Objektivs ermöglichte die rigorose Berücksichtigung von Verzerrungsparametern während der Bildanalyse über eine individuell programmierte grafische Benutzeroberfläche (GUI), die in MATLAB ausgeführt wurde. Der Datenlogger, die Kamerakalibrierungsmethoden und die Messsoftware sind an eine Vielzahl von UAV-Plattformen anpassbar. Die mittlere LIDAR-Genauigkeit, gemessen von 10 Brücken in 9–39 m Höhe über Wasser, betrug 99,9 %. Wir haben 136 Flüge in Neuseelands subantarktischen Aucklandinseln durchgeführt, um Südliche Glattwale zu messen. Durchschnittliche Längen von 10 einzelnen Walen, die jeweils zwischen 7 und 15 Mal fotografiert wurden, hatten CVs (SD/Mittelwert) im Bereich von 0,5 bis 1,8 % (Mittelwert = 1,2 %). Wiederholte Messungen eines schwimmenden Referenzziels zeigten einen mittleren Fehler von c. 1%. Unser System ist relativ kostengünstig, lässt sich leicht zusammenbauen, erzeugt genaue, wiederholbare Messungen aus einzelnen vertikalen Bildern und ist daher auf eine breite Palette ökologischer Fragen in marinen und terrestrischen Lebensräumen anwendbar.

Das LIDAR eines Bildes wird für eine Person nicht wie ein Wal aussehen. Sie müssen wissen, wie der Wal (oder Tintenfisch, oder Planktonschwarm oder Fisch) mit LIDAR aussieht, und daher müssen Sie eine Bildbasis erstellen, was die erste Gruppe mit Fischen tut.

LIDAR kann nachts oder aus einer Höhe verwendet werden, die hoch genug ist, dass empfindungsfähige Tiere Sie nicht bemerken.

In den verlinkten Artikeln werden Infrarotbilder erwähnt, aber mir war nicht klar, ob sie Infrarot-LIDAR verwenden oder ob dies eine zusätzliche Bildgebungsmodalität ist.

Da das noch niemand gepostet hat:

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

Die Quelle gibt die NOAA für das Diagramm an. Einige schnelle Recherchen werden meistens die gleichen Ergebnisse aus anderen Quellen zeigen ... Ich füge dieses Diagramm wegen seiner Vollständigkeit und Einfachheit bei.

Auch andere Wellenlängen sind nicht hilfreich. Radar und Mikrowelle werden noch schlechter abschneiden. Sie werden wahrscheinlich Gammastrahlen benötigen, um weiter als 200 Meter einzudringen, aber ich weiß nicht, ob damit überhaupt eine vernünftige Auflösung möglich wäre (und ich denke, Sie möchten, dass die Tiere nach der Erkennung gesund bleiben).

Wenn Sie also Tiere erkennen möchten, indem Sie sie ansehen, werden Sie nur an der Oberfläche kratzen. Angesichts der Tatsache, dass viele von ihnen eine Art Tarnung auf dem Rücken entwickelt haben (z. B. Orcas, große weiße Haie), steckst du in noch größeren Schwierigkeiten.

Sie sind auf Sichtkontakt beschränkt, wenn Sie einzelne Tiere erkennen möchten. Wenn Sie diese Anforderung fallen lassen – das heißt, wenn Sie wissen wollen, ob es Leben gibt oder nicht, können Sie einen anderen Weg einschlagen. Die Spektographie zeigt Ihnen, wo sich Chlorophile und andere Substanzen auf der Oberfläche befinden. Suchen Sie nach den organischen, sie sind verräterische Lebenszeichen.

Schließlich können Sie Algenblüten und Krillwolken auch aus großer Entfernung (sogar aus dem Weltraum, wenn Sie Satellitenbilder als Backup hinzufügen möchten) visuell oder spektroskopisch erkennen. Wenn Sie über diese Gebiete pirschen, werden Sie mit größerer Wahrscheinlichkeit Bestien aller Größen sehen, von Robben bis zu Blauwalen, wenn Sie geduldig genug sind.

1. Im Moment können Sie mit thermischer und normaler Sicht Fische sehen. Thermisches Sehen funktioniert allerdings nur bei warmblütigen Meerestieren.

2. Im Moment verwenden Schiffe Sonar, um Fischschwärme und andere Dinge unter Wasser zu erkennen. Es ist sehr gut möglich, dass sie in den nächsten 50 Jahren andere Geräte herstellen, die keinen Ton verwenden, sondern vielleicht andere Arten von Wellen, die nicht von der Wasseroberfläche reflektiert werden. Es ist sehr plausibel.

Plausibel, aber futuristischer: Haie scannen elektromagnetische Felder, um ihre Beute zu lokalisieren. Dies könnte auch in Zukunft realistisch sein.

E / M dringt nicht genug ein, um für die Erkennung von Fischen unter einigen zehn Metern nützlich zu sein, wie in den anderen Antworten angegeben.

Ich möchte die Schallerkennung wieder aktivieren. Es gibt Möglichkeiten, Schallwellen aus der Ferne zu induzieren und zu messen, sodass Sie nicht mechanisch interagieren müssen (keine Bojen usw.). Das technologische System ist 2018 nicht verfügbar, aber alle Komponenten sind verfügbar, also denke ich, dass es mit dem richtigen Business Case entwickelt werden könnte.

Für jedes Material gibt es bestimmte Laserfrequenzen und lokale Feldstärken, die ein Material dazu bringen, sich nicht nur zu erhitzen, sondern direkt abzutragen. Dies wird derzeit in der Lasermarkierung verwendet. Der Prozess der Ablation induziert eine kleine Schockwelle im Material, sodass man durch zeitliche Abstimmung der Ablation jede Schallwelle in ein Medium einbringen kann. Dies wird derzeit in der Materialwissenschaft verwendet und erforscht, um Nierensteine ​​​​durch induzierten Ultraschall zu zerstören. Die Verwendung von mehr als einem Standort würde sogar die Möglichkeit bieten, ein Phased Array zu erstellen, wodurch Sie gerichtete Schallwellen erzeugen können. Jetzt haben Sie also eine abstimmbare, drehbare Schallquelle (oder sogar Quellen) auf dem Wasser. Das Auslesen des Rücksignals aus der Ferne ist auch in unserem technologischen Bereich, Laser, unter Verwendung von Signal- und Welleninterferenzen, werden bereits verwendet, um Gespräche zu hören, indem sie die Vibration von Fenstern lesen. Auch hier verbessert die Schaffung von mehr als einem Hörplatz den Empfang durch die Signalverarbeitungsmöglichkeiten, die ein Array bietet (Richtwirkung, Rauschunterdrückung, Lokalisierung).

Schallbasierte Bildgebung ist jedoch nur in der Lage, Dinge zu erkennen, deren akustische Impedanz sich deutlich vom umgebenden Medium unterscheidet, sodass ausschließlich weiche Kreaturen wie Quallen nicht erkennbar wären.

Ja, solange sich das gesuchte Tier in der Nähe der Oberfläche befindet.

Schall ist so ziemlich das einzige Medium für die Fernerkennung, und dazu muss man das Wasser berühren. Andernfalls verwenden Sie elektromagnetische Strahlung in irgendeiner Form, sei es sichtbares Licht, Radar oder Infrarot.