Hace cuatro siglos, Galileo inició una revolución apuntando su telescopio al cielo. Ahora, un equipo multidisciplinar formado por astrofísicos y ecólogos ha invertido la perspectiva, apuntando sus cámaras hacia la tierra para ayudar a la conservación de especies en peligro de extinción. En este caso, la revolución consiste en combinar el uso de aviones no tripulados (drones), equipados con cámaras infrarrojas, con técnicas de detección utilizadas para analizar las imágenes astronómicas.
Una parte importante de la investigación en conservación consiste en vigilar la distribución y densidad de las poblaciones de animales, tarea que generalmente se realiza mediante sondeos sobre el terreno (a pie o en coche), desde el aire con aviones tripulados o desde el espacio usando satélites. En los últimos años, el uso de drones equipados con cámaras ha permitido abaratar los costes de estos estudios, así como llegar a zonas de difícil acceso.
Hasta ahora, la mayor parte de los estudios con drones ha utilizado cámaras en el rango visible (la luz que detecta del ojo humano), lo que tiene dos limitaciones. Por un lado, estas cámaras son útiles solo durante el día, de forma que no pueden usarse para monitorizar la actividad de un gran número de especies que son activas por la noche o identificar la caza furtiva. Por otro lado, en el visible todos los objetos tienen un brillo muy similar, lo que dificulta enormemente hacer una separación automática entre los objetos estudiados y todo lo que los rodea. Las cámaras infrarrojas, por el contrario, pueden utilizarse tanto de día como de noche y, además, la diferencia entre la temperatura corporal de los animales y el entorno hace que sus emisiones en el rango infrarrojo térmico estén bien diferenciadas.
Sin embargo, las herramientas de análisis en el rango infrarrojo están menos desarrolladas que en el visible y, de hecho, muchos estudios utilizan técnicas manuales tediosas para la detección e identificación de especies. El estudio que se publica hoy en la revista International Journal of Remote Sensing, liderado por investigadores de la Universidad John Moores de Liverpool (LJMU) y en el que participa el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Johan Knapen, ha utilizado software libre de detección de fuentes astronómicas para aplicarlo a la detección de seres humanos y diferentes especies de animales en imágenes infrarrojas obtenidas con drones.
Steven Longmore, científico del Instituto de Investigación Astrofísica de la LJMU y primer autor del artículo, explica cómo ha sido esto posible: "Los astrofísicos hemos usado cámaras infrarrojas desde hace décadas. Lo que ha resultado crucial en este estudio es que las técnicas que hemos desarrollado para encontrar y caracterizar los objetos más distantes del Universo son exactamente las que hacen falta para encontrar e identificar animales en imágenes térmicas con drones”. Cada especie tiene un perfil de calor diferente que actúa como una ‘huella térmica’. “Nuestro objetivo – apunta Longmore- es construir una completa base de huellas y un programa automatizado de identificación que sirva como base para todos los esfuerzos futuros en este campo."
Johan Knapen ve esta nueva aplicación con emoción: “No sólo es una colaboración fantástica entre dos campos de la ciencia: la astronomía y la ecología, sino que también introduce el uso de los drones en el conjunto de herramientas tecnológicas que utilizamos para obtener imágenes térmicas, incluyendo telescopios espaciales y terrestres”.
La experiencia en el uso de drones la ha aportado Serge Wich, profesor de la Facultad de Ciencias Naturales y Psicología de la LJMU y fundador de conservationdrones.org . Este pionero en el uso de drones para el trabajo de conservación comenta: "Como un ojo en el cielo, los drones de conservación están ayudando a la lucha contra la deforestación ilegal, la caza furtiva y la fragmentación del hábitat, que afectan a muchas especies en peligro de extinción, incluyendo rinocerontes, orangutanes y elefantes. Ahora, asociados a técnicas de análisis astrofísicas, podemos intentar hacerlo de forma más eficiente”.
La pérdida de biodiversidad y el consecuente colapso de los ecosistemas es uno de los diez peligros más importantes que enfrenta la humanidad. “A la larga –dice Wich-, esperamos que esta investigación ayude a abordar estos problemas al permitir que cualquier persona en cualquier lugar del mundo pueda cargar sus datos aéreos y, en tiempo real, tener las geo-localizaciones de lo que haya fotografiado, ya sean supervivientes de desastres naturales, cazadores furtivos acercándose a especies en peligro de extinción o, incluso, el tamaño, peso y salud del ganado."
Esta nueva tecnología de drones forma parte de la creciente innovación tecnológica de la LJMU. El Instituto de Investigación Astrofísica de esta universidad está desarrollando también el telescopio robótico más grande del mundo, una versión a escala del Telescopio Liverpool, ubicado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos, en isla de La Palma.
Vídeos:
Vídeo de una manada de rinocerontes obtenido con dron y cámara infrarroja térmica en el Knowsley Safari Park (Reino Unido). Los contornos de color son los diferentes objetos (rinocerontes) encontrados en la película por el algoritmo de detección automatizado. Créditos: Serge Wich, Andy Goodwin (Remoteinsights), James Crampton, Maisie Rashman, Maria de Juan Ovelar, Steven Longmore. LJMU y el Knowsley Safari Park.
Otros vídeos muestra de la investigación con drones y cámaras térmicas aquí. Créditos: Steve Longmore, Serge Wich, Andy Goodwin, Ron Collins y Simon Pfeiffer.
Artículo científico: ‘Adapting astronomical source detection software to help detect animals in thermal images obtained by unmanned aerial systems’. International Journal of Remote Sensing. (astro-ph IM: https://arxiv.org/abs/1701.01611)
