航空LiDARデータと高分解能画像による単木レベルでの森林資源解析システムの構築

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18716
• Research Institution: Shinshu 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所, 研究員 (00772477)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 森林計測 / リモートセンシング / 航空レーザ / ドローンレーザ / ドローン画像 / 精密樹冠抽出 / 樹種分類

Outline of Annual Research Achievements

持続的な森林経営を行う上で、広範囲な森林資源量を単木レベルで正確に算出することは森林管理に必要な基礎情報である。研究代表者は高分解能画像から樹頂点と単木樹冠情報の抽出と樹種判読を行ったが、2D情報を持つ衛星画像や航空写真から単木樹高とDBHの推定は不可能であった。この課題を解決するために、本研究は3D情報を持つ航空レーザデータとマルチスペクトル画像の組み合わせによる樹種別の立木位置、本数、樹高、DBH、材積とバイオマスを推定することができ、広域で多様な森林に適用される森林資源解析システムを確立することを目的として実施した。
H29年度は立木密度と冠層構造が異なるカラマツ人工林を中心として、ドローンレーザデータを用いてH28年度に開発した樹冠抽出技術を改善した。単木の抽出率は林分構造によって78.4%～99.3%であった。推定した単木胸高直径の平均偏差は0.16～0.43cmであり、単木材積の平均偏差は0.012～0.026ｍ3であった。そして、改善した樹冠抽出技術で航空レーザデータから広葉樹天然林の単木抽出を試した。航空レーザデータの点密度が不足のため、広葉樹樹冠の抽出が難しいであることがわかった。点密度の高いドローンレーザデータを用いて広葉樹の単木抽出を要検討である。さらに、広葉樹の樹種分類結果を改善するため、355本サンプル木の追加調査とマルチスペクトルカメラのドローン撮影を実施した。
研究成果として、論文はThe International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciencesにオープンアクセスで掲載された。そして、第7回中部森林学会大会、国際写真測量学会のISPRS SPEC3D Workshopと第129回日本森林学会大会で研究成果を口頭発表した。

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、ソフトウエアの更新、データの解析、研究成果の投稿と発表は計画通りに進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

予定した精度検証用の森林簿のデータの精度が低いため、推定した胸高直径と材積の精度検証は現地調査データに変更した。H29年度に得られた結果を基にして、異なる時期で撮影したデータの解析から樹種分類精度の改善を検討する。そして、今まで得られた結果を基いて、高精度な森林資源解析システムを確立する。

Causes of Carryover

購入物品の納品日が次年度となったため、次年度使用額が生じた。
次年度使用額は6月に納品予定の物品購入に使用する。H30年度請求額は当初の予定通り、物品購入や論文掲載料として使用する計画である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フィンランド国立測地学研究所（FGI）(フィンランド)
  • Country Name: FINLAND
  • Counterpart Institution: フィンランド国立測地学研究所（FGI）
• [Int'l Joint Research] 中国科学院瀋陽応用生態研究所(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 中国科学院瀋陽応用生態研究所
• [Journal Article] TREE SPECIES CLASSIFICATION OF BROADLEAVED FORESTS IN NAGANO, CENTRAL JAPAN, USING AIRBORNE LASER DATA AND MULTISPECTRAL IMAGES (2017)
  • Author(s): Deng S., Katoh M., Takenaka Y., Cheung K., Ishii A., Fujii N., and Gao T.
  • Journal Title: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences Volume: XLII-3/W3 Pages: 33-38
  • DOI: 10.5194/isprs-archives-XLII-3-W3-33-2017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] DEVELOPMENT OF SMART PRECISION FOREST IN CONIFER PLANTATION IN JAPAN USING LASER SCANNING DATA (2017)
  • Author(s): Katoh M., Deng S., Takenaka Y., Cheung K., Oono K., Horisawa M., Hyyppa J., Yu X., Liang X., and Wang Y.
  • Journal Title: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences Volume: XLII-3/W3 Pages: 95-100
  • DOI: 10.5194/isprs-archives-XLII-3-W3-95-2017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] DETECTING FORESTS DAMAGED BY PINE WILT DISEASE AT THE INDIVIDUAL TREE LEVEL USING AIRBORNE LASER DATA AND WORLDVIEW-2/3 IMAGES OVER TWO SEASONS (2017)
  • Author(s): Takenaka Y., Katoh M., Deng S., and Cheung K.
  • Journal Title: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences Volume: XLII-3/W3 Pages: 181-184
  • DOI: 10.5194/isprs-archives-XLII-3-W3-181-2017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Detection of thinning trees using UAV laser data (2018)
  • Author(s): トウソウキュウ・加藤正人・中山智仁・竹中悠輝・張桂安・岩塚伸人・堀澤正彦・南都寛
  • Organizer: 第129 回日本森林学会大会
• [Presentation] レーザ計測によるスマート精密林業の開発 (2018)
  • Author(s): 加藤正人・トウソウキュウ・竹中悠輝・張桂安・大野勝正・堀澤正彦
  • Organizer: 第129 回日本森林学会大会
• [Presentation] ドローンレーザによる精密な森林資源把握と定性間伐の検討-長野県塩尻市奈良井国有林を事例として- (2017)
  • Author(s): 中山智仁・トウソウキュウ・加藤正人・岩塚伸人
  • Organizer: 第7回中部森林学会大会
• [Presentation] Tree species classification of broadleaved forests in Nagano, central Japan, using airborne laser data and multispectral images (2017)
  • Author(s): Deng S., Katoh M., Takenaka Y., Cheung K., Ishii A., Fujii N., and Gao T.
  • Organizer: ISPRS SPEC3D Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of smart precision forestry in a Japanese conifer plantation using laser scanning data (2017)
  • Author(s): Katoh M., Deng S., Takenaka Y., Cheung K., Oono K., Horisawa M., Hyyppa J., Yu X., Liang X., and Wang Y.
  • Organizer: ISPRS SPEC3D Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Detecting forests damaged by pine wilt disease at the individual tree level using airborne laser data and WorldView-2/3 images over two seasons (2017)
  • Author(s): Takenaka Y., Katoh M., Deng S., and Cheung K.
  • Organizer: ISPRS SPEC3D Workshop
  • Int'l Joint Research