2017 Fiscal Year Annual Research Report
アグロフォレストリーのための統合ボクセルモデルの構築
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17H01933
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
高木 方隆 高知工科大学, システム工学群, 教授 (50251468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古沢 浩 高知工科大学, 環境理工学群, 教授 (20282684)
松岡 真如 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (50399325)
本田 理恵 高知大学, 教育研究部自然科学系理学部門, 教授 (80253334)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 環境室定量化・予測 / 地理情報システム / リモートセンシング / 森林工学 / 農林水産物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然界の各種物理量を三次元で表現するボクセルモデルは，これからの社会基盤データとなりうる．本研究は，高知工科大学が管理運営している山林・農地・古民家を実証フィールドとし，植生・地形・地質・土壌・地中水・気象などに関する物理量を統合ボクセルモデルに入力することで，自然環境の変化を詳細に予測するための基盤を構築する．そのデータ基盤をもとに，山林での土地被覆の改変が，微気象と有用植物栽培の適地性にどのように影響するのか，検討するものである．
植生ボクセルモデルは，まずUAVによる空撮画像より，樹冠モデルを生成した．さらに，地上での写真測量により，幹・枝・葉の樹木モデルを生成した．葉と枝との分類は，RGBの値を用いる手法を開発したが，撮影条件によって精度にばらつきが生じたため，RGBをHSVに変換することで分類精度が向上した．しかし，位置精度が不均質であることが分かり，レーザー計測も同時並行して行うことが必要とされた．
地中ボクセルモデルは，ボーリング調査を行うとともに，地温探査による地下水脈分布モデルを生成した．地温探査は，水路からの漏水の影響を受けていることも考えられたため，排水処理後の計測も必要とされた．
気象ボクセルモデルは，拠点に気象ステーションを設置するとともに，IoTを利用した気象観測機器を購入し，計測実験を行った．林内においては，電源と通信の確保が困難なため，省電力でデータロガー付きの省電力の専用機器の利用が必要とされた．
微気象のシミュレーションは，ボクセルモデルをサーフェスモデルに変換して，流体解析を行った．サーフェスモデルに変換する際，１mのボクセルサイズだと，ボクセルの形がそのまま表現されてしまい，微気象に影響を与えることが判明した．今後は変換の際，空間内挿や曲面の当てはめが必要とされた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
植生ボクセルモデルは，葉と枝の分類精度と位置精度が，まだ要求精度に達っしていない．分類精度については，撮影条件を絞り込んで撮影し，一精度については，写真測量をレーザー測量に変更することで，達成できると考えている．
地中ボクセルモデルは，ボーリング調査も予定通り実施し，地下水脈分布が得られ，順調に進んでいる．今後は精度検証が重要な項目となる．
気象ボクセルモデルは，拠点に気象ステーションを設置し，そこでの計測は順調であるが，林内での定常的な計測に至っていない．
気象シミュレーションは，1mのボクセルサイズだと，ボクセルモデルをそのまま流体解析に使うことができなかった．そこで，空間内挿により対応する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
ボクセルモデルの構築は，現地計測は人手が必要で，データ処理もノイズ除去には人手が必要なので，今年度は大学院生を動員して作業を行う予定である．
高知工科大学大学院の授業「社会システム工学論」では，班編成をし，班ごとにテーマを決めて，計測・データ処理・データ解析・考察を行っている．この授業の中でボクセルモデル構築を取り上げ，本研究を推進していく予定である．
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