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Development of precise stem volume estimate technology for broad-leaved forests using laser sensing

Research Project

Project/Area Number 22K05743
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

トウ ソウキュウ  信州大学, 先鋭領域融合研究群山岳科学研究拠点, 特任准教授 (00772477)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords森林計測 / レーザセンシング / ドローンレーザ / モバイルレーザ / 広葉樹単木解析 / 立木幹材積 / 広葉樹林 / TLS・MLS・UAVLS
Outline of Research at the Start

既存の単木材積計算法は林野庁の昭和45年頃に出版した立木幹材積表が一般的になっている。しかし、林業現場のデータからこの方法で計算した広葉樹林の立木材積と実際に収穫した木材の材積が大きくずれていることが課題とされといる。一方、申請者は科研費のサポートでレーザデータから高精度な単木抽出と樹種分類技術を開発し、特許出願を行った。上記課題を解決するため、本研究では空(ドローン)と陸(地上)からの高精度なレーザセンシングを統合することで、単木レベルでの樹冠と幹の3D情報から広葉樹林の精密な立木幹材積算定技術を開発し、広葉樹資源の有効活用に貢献することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

林業の成長産業化のため、林野庁、自治体、林業事業体は広葉樹林も含めた高精度な森林資源量情報を求めている。既存の単木材積計算法は林野庁の昭和45年頃に出版した立木幹材積表が一般的になっている。しかし、林業現場のデータからこの方法で計算した広葉樹林の立木材積と実際に収穫した木材の材積が大きくずれていることが課題とされている。この課題を解決するため、本研究は空(ドローン)と陸(地上)からの高精度なレーザセンシングを統合することで、単木レベルでの樹冠と樹幹の三次元点群情報から広葉樹林の精密な立木幹材積算定技術を開発し、広葉樹資源の有効活用に貢献することを目的として実施した。
令和5年度は岐阜県飛騨市と群馬県嬬恋村にある広葉樹天然林、長野県木島平村にあるカラマツ林を中心として、多様な樹種を含む合計約80ヘクタールの面積で落葉期のドローンレーザ、モバイルレーザとRGB画像を撮影し、現地調査を行った。全域の点群データの後処理と単木解析を実施し、約20,000本の単木結果を目視確認で修正した。そして、令和5年4月に木登りで検証用の対象木11本(有効なデータは9本)を実測した。根元から50cmの位置をベースに高さ1mごとに12.5mまで樹幹直径を実測し、これを精度検証の真値とした。また、落葉期のドローンレーザデータとモバイルレーザデータを用いて単木樹幹直径解析手法を開発した。解析精度について、ドローンレーザから解析した樹幹直径は処理手法によって誤差平均が-0.73cm~1.14cmの範囲となった。モバイルレーザから解析した樹幹直径は、全ての高さの結果では誤差平均が-4.56cmとなって、11m以下の結果では誤差平均が-1.09cmとなった。
研究成果として、知財になる特許出願を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究の基盤となる高精度なデータの取得、ソフトウエアの購入、データの解析、研究成果の発表は計画通りに進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

三年目は研究計画の通りで単木樹幹直径解析精度の検証、高精度な立木幹細り表の作成、丸太材積推定技術の開発を行っていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] フィンランド国立測地研究所(FGI)(フィンランド)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 武漢大学/南京林業大学/中南大学(中国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] フィンランド国立測地研究所(FGI)(フィンランド)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 武漢大学/南京林業大学/中国科学院瀋陽応用生態学研究所(中国)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 中南大学/湖南省林業科学院(中国)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ドローンおよびモバイル型レーザースキャナを用い た相対幹曲線式の作成2023

    • Author(s)
      光門舞花・加藤正人・鄧送求・殷暁・唐澤亮
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] UAV 画像を用いたクマ剥ぎ被害木の自動分類2023

    • Author(s)
      陌間芳野・加藤正人・鄧送求・岩塚伸人
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] UAVを用いたクマ剥ぎ被害の把握と被害木の自動分類(2)2022

    • Author(s)
      陌間芳野・加藤正人・鄧送求
    • Organizer
      第12回中部森林学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 林相区分図作成装置、林相区分図作成方法及びプログラム2023

    • Inventor(s)
      加藤正人、トウソウキュウ、竹中悠輝
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人信州大学、精密林業計測株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-038748
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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