2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of a monitoring method for the estimation of plant height and stem number of rice plants in wide areas using a non-survey-grade multi-laser LiDAR
| Project/Area Number |
18K05901
|
|---|
| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
|---|
Principal Investigator |
高橋 一義 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (00332651)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | LiDAR / ドローン / 生育モニタリング / 水稲 / 草丈 / 茎数 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
製作した計測システムは，計測対象範囲が数十から百メートル四方と狭く，地上に位置座標の基準となるGCPを設置可能なことから，高性能なIMUによるLiDARの姿勢補正は考えず，アクティブジンバルによりLiDARの姿勢を一定に保持する形態を採用した。
また，LiDARのプラットフォームとなる産業用ドローン（マルチロータ機）の位置情報を高精度化するため，単周波のRTKシステムをドローンに導入した。さらに対象領域全体の3D点群を生成するため，ROS LOAMパッケージを利用した3D点群生成方法とLiDARが出力する原データとドローンの位置情報から3D点群を生成する方法の２つを実施した。その結果，市街地や森林域とは異なり地表面の凹凸や対象物の形状特徴の違いが少ない水田地帯では，ROS LOAMを利用する方法では3D点群がうまく生成できないことを確認した。
既存ドローンシステムによる低高度からの水稲のLiDAR計測では，農家から提供された実水田と新潟県農業総合研究所の試験水田において計測を実施した（コシヒカリを対象，ドローンの高度5m）。実水田では 3~4日間隔，試験水田では約10日間隔でLiDAR計測を実施した。計測実験の結果，試験水田では期間後半までLiDARのレーザ光が群落の下層部に到達し，LiDAR計測した群落層厚さ（LiDAR計測した群落上層と下層の高低差）と草丈の関係が地上実験結果と同様に直線関係で近似できること確認した。一方，実水田では期間の大部分においてLiDAR計測した群落層厚さが一定となり，期間前半においてレーザ光の大半が群落の下層へ到達していない状況が観察された。実水田と試験水田で異なる結果となった原因の一つとして，水稲群落の繁茂度の違いあると考えている。2019年度の計測実験では，水稲群落の繁茂度を植被率にて記録する予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マルチビームLiDAR（非測量級）として車載LiDARを採用し，これを産業用ドローン（マルチロータ機）へ組み込んだ計測システムを製作した。ジンバルへのLiDARを取り付け台座は未完成である（2019年度6月までに制作完了予定）。
|
| Strategy for Future Research Activity |
導入したLiDARの測距性能を勘案し，当初予定予よりも低高度の10mで計測することにする。またLiDAR計測と並行して実施していた草丈・茎数調査の手間を省くため，新たに研究協力が得られた農家が所有・管理する実水田を計測対象とする。
|
| Causes of Carryover |
業務スケジュールの都合により，予定していた国内・国際会議等へ参加・出席を取りやめたため，次年度使用額が生じた。当初計画に加え，動向が活発であるLiDAR関連の会議等への出席や産業用ドローンに係る部品・消耗品費として使用予定である。
|
