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リモートセンシングを用いた農業環境のモニタリングに関する研究

Research Project

Project/Area Number 14J05253
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Agricultural environmental engineering/Agricultural information engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

薗部 礼  北海道大学, 農学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords合成開口レーダ(SAR) / 分類 / 生育モニタリング / 土壌水分 / 機械学習アルゴリズム
Outline of Annual Research Achievements

合成開口レーダ(SAR)によって取得されるデータは水分や地表面における凹凸に関する情報を多く含んでいるため,土壌水分や作物のバイオマス量,作付け状況などの農作業や農地の管理に有効な情報を抽出できる可能性が高い。この性質を利用して,SARデータを活用した以下の3課題に取り組んだ。
1. 作物作付マップ作成:本研究では,TerraSAR-Xデータから算出した後方散乱係数,コヒーレンス及びPolarimetric parametersを用いて,北海道十勝地方において作付けされている作物の作付状況の分類可能性を評価した。解析の結果,support vector machineを適用し,後方散乱係数とPolarimetric parametersを使用することによって,95.0%と非常に高い全体精度で作付作物を分類することができた。
2. 作物生育のモニタリング:秋播き小麦,甜菜,豆類及びトウモロコシに関しては,後方散乱係数と自然草高の間に有意な関係を見出すことができた。また,秋播き小麦を対象に後方散乱係数とバイオマス量の関係を調査したが,乾物重量と後方散乱係数の比においてのみ5%水準で有意な関係を確認できたものの,全体の39%を説明しているに過ぎなかった。一方,含水率と後方散乱係数の比を用いると,決定係数0.92で両者の関係を表現することができた。
3. 土壌水分推定に関する研究:既存のImproved Water Cloud モデルに使用されている後方散乱係数をgamma naught の値にすることにより,簡略化をはかった。また,表面粗度の指標としては表面高さの標準偏差(s)だけでなく,相関長さ(l)も考慮されたZs を用いた。本研究で開発されたモデルを使用すると,植生被覆がある条件において,6.3-6.4%のRMS 誤差で土壌の体積含水率を推定することができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Discrimination of crop types with TerraSAR-X-derived information2015

    • Author(s)
      Rei Sonobe, Hiroshi Tani, Xiufeng Wang, Nobuyuki Kobayashi, Hideki Shimamura
    • Journal Title

      Physics and Chemistry of the Earth

      Volume: in press Pages: 2-13

    • DOI

      10.1016/j.pce.2014.11.001

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Parameter tuning in the support vector machine and random forest and their performances in cross- and same-year crop classification using TerraSAR-X2014

    • Author(s)
      Rei Sonobe, Hiroshi Tani, Xiufeng Wang, Nobuyuki Kobayashi, Hideki Shimamura
    • Journal Title

      International Journal of Remote Sensing

      Volume: 35 Issue: 23 Pages: 7898-7909

    • DOI

      10.1080/01431161.2014.978038

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SPOT-6データを用いた小麦作付地の抽出2014

    • Author(s)
      薗部礼,谷宏,王秀峰,小林伸行
    • Journal Title

      環境情報科学論文集

      Volume: 28 Pages: 269-274

    • NAID

      130005162715

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TerraSAR-Xデータを用いた秋播き小麦圃場における土壌水分の推定2014

    • Author(s)
      小林伸行,薗部礼,谷宏,王秀峰,大木隼人
    • Journal Title

      環境情報科学論文集

      Volume: 28 Pages: 263-268

    • NAID

      130005162712

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TerraSAR-Xデータを用いた農作物の生育モニタリング2014

    • Author(s)
      大木隼人,薗部礼,谷宏,王秀峰,小林伸行
    • Journal Title

      環境情報科学論文集

      Volume: 28 Pages: 275-280

    • NAID

      130005162714

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TerraSAR-Xによる北海道十勝地方における作付作物の分類2014

    • Author(s)
      薗部礼,谷宏,王秀峰,小林伸行,島村秀樹
    • Journal Title

      農業農村工学会論文集

      Volume: 82 Pages: 141-146

    • NAID

      220000165086

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] TerraSAR-Xデータを用いた既取得教師データによる作付作物の分類2014

    • Author(s)
      薗部礼,谷宏,島村秀樹,望月貫一郎,王秀峰,小林伸行
    • Organizer
      日本写真測量学会平成26年度秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      サンポートホール高松(香川県高松市)
    • Year and Date
      2014-11-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] TerraSAR-Xによる後方散乱係数を用いた作付作物の分類2014

    • Author(s)
      薗部礼,谷宏,王秀峰,小林伸行,島村秀樹
    • Organizer
      農業農村工学会平成26年度大会講演会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2014-08-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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