ハイパースペクトル計測による牧草の品質診断技術の実利用化に向けた基礎研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21880030
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 川村 健介 広島大学, 大学院・国際協力研究科, 准教授 (90523746)
• Keywords: リモートセンシング / 草地診断 / ハイパースペクトル / 放牧管理 / 精密放牧 / PLS回帰分析 / 遺伝的アルゴリズム

Research Abstract

本研究では,リモートセンシング技術の中でも,高い波長分解能と多波長連続測定が可能なハイパースペクトルセンサーの草地・畜産管理技術への実利用に向けて,特に牧草の品質診断における波長特性の把握と,草量・草質の推定方法の開発を目的としている。最終年度は,昨年度と同様の現地調査を継続すると同時に,研究成果の論文執筆を精力的に行った。本研究課題で得られた主な成果は以下のとおりである。
1.ブートストラップを応用した新しい波長選択法を用いた多変量回帰分析により,地上ハイパースペクトル計測で得られた可視・近赤外領域の波長情報(400-2350nm)のうち,マメ科とイネ科の飼料成分含量の差異から,マメ科率の推定に重要な波長がそれぞれ得られた。
2.遺伝的アルゴリズムを応用した波長選択型Partial Least Squares (PLS)回帰によって,草量と窒素(N),粗タンパク質(CP),粗繊維(NDF,ADF)の推定に重要な波長がそれぞれ得られた。また,全課題までの波長選択方法(ステップワイズ重回帰分析,ISE波長選択型PLS回帰など)で得られた波長を使用した回帰分析による推定方法に比べて,その推定精度も向上した。
本研究によって,草量に加え,これまで困難とされてきた草質情報の推定に有効なスペクトル情報に関する知見が得られた。これらの成果は,航空機・衛星画像よる草量・草質の広域的な推定および草地診断技術への応用に有効な情報になり得ると期待される。

Research Products

• [Journal Article] Waveband selection using a phased regression with a bootstrap procedure for estimating legume content in a mixed sown pasture (2011)
  • Author(s): Kawamura, K., Watanabe, N., Sakanoue, S., Lee, H-J., Inoue, Y.
  • Journal Title: Grassland Science Volume: 57(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Potential for spectral indices to remotely sense phosphorus and potassium content of legume-based pasture as a means of assessing soil phosphorus and potassium fertility status (2010)
  • Author(s): Kawamura, K., Mackay, A.D., Tuohy, M.P., Betteridge, K., Sanches, I.D., Inoue, Y.
  • Journal Title: International Journal of Remote Sensing Volume: 32 Pages: 103-124
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Testing genetic algorithm as a tool to select relevant wavebands from field hyperspectral data for estimating pasture mass and quality in a mixed sown pasture using partial least squares regression (2010)
  • Author(s): Kawamura, K., Watanabe, N., Sakanoue, S., Lee, H-J., Inoue, Y., Odagawa, S.
  • Journal Title: Grassland Science Volume: 56 Pages: 205-216
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hyperspectral canopy reflectance as potential tool to estimate and map pasture biomass and quality in a grazed pasture, Hokkaido, Japan (2010)
  • Author(s): Lee, H.J., Kawamura, K., Watanabe, N., Sakanoue, S., Nakagoshi, N.
  • Organizer: The 2nd International Conference of Urban Biodiversity and Design (URBIO2010)
  • Place of Presentation: 名古屋市
  • Year and Date: 20100518-20100522