2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high precision estimation method for tree species resource of natural broadleaved trees using next generation laser sensing
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17H03827
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
加藤 正人 信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (40345757)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リモートセンシング / レーザセンシング / レーザ計測 / ドローン / スマート林業 / 精密林業 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究概要は「森林調査をせずに，広域の森林について樹種別の本数や森林資源内容を精度よく把握できれば，森林管理が格段に効率化するだけでなく，木材生産と再生可能エネルギーの資源利用に極めて有効である。」申請者は，人工衛星の高分解能光学データから，針葉樹人工林の単木樹冠抽出技術をもとに樹木本数の半自動カウントを特許技術として開発してきた。さらに、三次元計測できるレーザセンシング（レーザ計測）を用い、国際的にオリジナルな発想から針葉樹林について高精度な樹冠抽出から材積までの森林資源量を算定する新技術を開発した（特願2016-227207）。これら研究成果を踏まえ本研究は、レーザ計測を含めたリモートセンシング技術の林業分野への応用として、究極の目的である高精度な広葉樹天然林の樹種別資源量の算定技術を開発し、広葉樹資源の有効活用に貢献することを目指す。
30年度の研究実績は、研究フィールドのC.W.ニコル・アファンの森財団において、ドローンレーザを用いて計測して、高精度な樹冠抽出から材積までの森林資源量を算定し、現場からの森林資源調査の省力化技術に対するニーズをもとに、新技術を開発した。
1.ドローンと地上携帯レーザによる新しいアルゴリズムを用いた、広葉樹天然林の樹種分類を行う。
2.導き出された広葉樹の樹冠形状の関係式をもとに、1つの樹冠ごとに樹種分類を行う。
本技術は、森林調査をせずに普及型ドローンの空撮から、オリジナルなアイデアをもとに、1本単位での精密な森林資源情報を提供する。当該手法は、航空機、ドローンなどのレーザ計測の点群データにも使用でき、適用範囲が広い。林野庁、県・市町村、林業生産事業体が求める森林管理と日本林業の成長産業化に貢献する技術として、極めて有効な実用技術である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
空からのレーザ計測のみで、多大な労力と費用を要している森林調査と資源管理が効率的になり，経費の削減効果が大きい。未利用資源として扱われている広葉樹林の価値の見直し、林産業、バイオマス資源として有効利用できることから、学術的かつ産業的な貢献もでき、大きなインパクトを与えることができる。
平成30年度は、（１）海外研究協力者らと、新しいアルゴリズムを用いた、広葉樹天然林の樹種分類、材積とバイオマス算定に取り組んだ。
（２）導き出された広葉樹の樹冠形状の関係式をもとに、1つの樹冠ごとに樹種分類に取り組んだ。(３)技術の実用化と人材育成にむけて日本林業成長産業化シンポジウム「ＩＣＴスマート精密林材業によるサプライチェーンシステムin東京」を１月１７日に主催した。場所：東京星陵会館、３５０名参加。
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| Strategy for Future Research Activity |
森林タイプの異なる広葉樹天然林をもつ北信州森林組合、C.W.ニコル・アファンの森財団において、ドローンレーザを用いて以下に取り組む。
1.広葉樹林の春の芽吹きから秋の紅葉、落葉までの生態的変化の樹種特性を捉えるため、ドローンによる四季撮影を行う。
2.樹葉に含まれる葉緑素や色素、水分含有量の違いを特定するための新型センサを搭載したドローンを活用することで、樹種分類精度を高める。
3.様々なドローンの計測データから広葉樹の単木樹冠を自動抽出する。自動抽出した樹冠から樹冠形状因子（面積、長さ、傾き、凹凸）と反射強度、RGBの色情報、樹冠点群密度を算出する。樹高と樹冠形状因子から胸高直径（DBH）を算定する。
4.海外研究協力者であるフィンランド国最先端レーザ研究所のHyyppa教授の研究室を訪問し、最新航空レーザ計測技術の意見交換と共同研究による広葉樹資源量把握に取り組む。
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| Remarks |
スマート精密林業の実践、林業の成長産業化に貢献します
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