航空LiDARデータと高分解能画像による単木レベルでの森林資源解析システムの構築

• 研究課題/領域番号: 16K18716
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 森林科学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: トウ ソウキュウ 信州大学, 先鋭領域融合研究群山岳科学研究所, 研究員 (00772477)
• 研究協力者: Yu Xiaowei ; Gao Tian ; Liang Xinlian ; Wang Yunsheng
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 森林計測 / リモートセンシング / 航空レーザ / 高分解能画像 / 精密樹冠抽出 / 樹種分類 / ドローンレーザ / ドローン画像 / 航空レーザー / 3D樹冠抽出 / Forest Measurement / Airborne Laser Scanning / Multispectral Imagery / Single Tree Delineation / Species Classification

研究成果の概要

航空レーザやドローンレーザデータから精密3D樹冠抽出手法を開発した。そして、レーザデータと高分解能航空写真の組み合わせによる単木レベルでの樹種分類方法を確立した。針葉樹林では単木の抽出率と樹種分類はいずれも90％以上の精度となり、実用化目標の80％以上を達成した。さらに、樹種別の単木樹冠情報を広域に使用して、林分単位での森林バイオマス推定手法を確立した。これらの研究成果は国際英文学術誌にオープンアクセスで掲載され、専門分野の国際学会で講演し、高い評価を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3D情報を持つレーザデータから開発した高精度な単木樹冠抽出手法、樹種分類方法とバイオマス推定方法を用いて、森林調査をせずに森林資源現況とバイオマスが客観的かつ広域的に推定・区分できることから、多大な労力と費用を要している森林調査を基本にした資源把握が効率的になり、コストの削減効果が大きい。解析精度が実用化レベルに達成したため、日本の林業成長産業化に貢献できる。また、日本の森林だけではなく、人工林面積が増えている中国、熱帯広葉樹林の東南アジア、針葉樹天然林の広がる北米など諸外国の森林にも応用可能なことから、国際共同研究に貢献できる。

研究成果

• [国際共同研究] フィンランド国立測地学研究所 （FGI）(フィンランド)
• [国際共同研究] 中国科学院瀋陽応用生態研究所(中国)
• [国際共同研究] フィンランド国立測地学研究所（FGI）(フィンランド)
• [国際共同研究] 中国科学院瀋陽応用生態研究所(中国)
• [国際共同研究] フィンランド国立測地学研究所（FGI）(フィンランド)
• [国際共同研究] 中国科学院瀋陽応用生態研究所(中国)
• [雑誌論文] Forest in situ observations using unmanned aerial vehicle as an alternative of terrestrial measurements (2019)
  • 著者名/発表者名: Xinlian Liang, Yunsheng Wang, Jiri Pyorala, Matti Lehtomaki, Xiaowei Yu, Harri Kaartinen, Antero Kukko, Eija Honkavaara, Aimad E. I. Issaoui, Olli Nevalainen, Matti Vaaja, Juho-Pekka Virtanen, Masato Katoh, Songqiu Deng
  • 雑誌名: Forest Ecosystems 巻: 6 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s40663-019-0173-3
  • NAID: 120007113426
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mapping growing stock volume and biomass carbon storage of larch plantations in Northeast China with L-band ALOS PALSAR backscatter mosaics (2018)
  • 著者名/発表者名: Tian Gao, J. J. Zhu, Q. L. Yan, S. Q. Deng, X. Zheng, J. X. Zhang and G. D. Shang
  • 雑誌名: International Journal of Remote Sensing 巻: 39 号: 22 ページ: 7978-7997
  • DOI: 10.1080/01431161.2018.1479793
  • NAID: 120007113407
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] TREE SPECIES CLASSIFICATION OF BROADLEAVED FORESTS IN NAGANO, CENTRAL JAPAN, USING AIRBORNE LASER DATA AND MULTISPECTRAL IMAGES (2017)
  • 著者名/発表者名: Deng S., Katoh M., Takenaka Y., Cheung K., Ishii A., Fujii N., and Gao T.
  • 雑誌名: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 巻: XLII-3/W3 ページ: 33-38
  • DOI: 10.5194/isprs-archives-xlii-3-w3-33-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DEVELOPMENT OF SMART PRECISION FOREST IN CONIFER PLANTATION IN JAPAN USING LASER SCANNING DATA (2017)
  • 著者名/発表者名: Katoh M., Deng S., Takenaka Y., Cheung K., Oono K., Horisawa M., Hyyppa J., Yu X., Liang X., and Wang Y.
  • 雑誌名: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 巻: XLII-3/W3 ページ: 95-100
  • DOI: 10.5194/isprs-archives-xlii-3-w3-95-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DETECTING FORESTS DAMAGED BY PINE WILT DISEASE AT THE INDIVIDUAL TREE LEVEL USING AIRBORNE LASER DATA AND WORLDVIEW-2/3 IMAGES OVER TWO SEASONS (2017)
  • 著者名/発表者名: Takenaka Y., Katoh M., Deng S., and Cheung K.
  • 雑誌名: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 巻: XLII-3/W3 ページ: 181-184
  • DOI: 10.5194/isprs-archives-xlii-3-w3-181-2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aboveground net primary productivity of vegetation along a climate-related gradient in a Eurasian temperate grassland: spatiotemporal patterns and their relationships with climate factors (2017)
  • 著者名/発表者名: Tian Gao, Bin Xu, Xiuchun Yang, Songqiu Deng, Yuechen Liu, Yunxiang Jin, Hailong Ma, Jinya Li, Haida Yu, Xiao Zheng, Qiangyi Yu
  • 雑誌名: Environmental Earth Sciences 巻: 76:56 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1007/s12665-016-6158-4
  • NAID: 120007113411
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of Tree Species Classifications at the Individual Tree Level by Combining ALS Data and RGB Images Using Different Algorithms (2016)
  • 著者名/発表者名: Songqiu Deng, Masato Katoh, Xiaowei Yu, Juha Hyyppa, Tian Gao
  • 雑誌名: Remote Sensing 巻: 8:1034 号: 12 ページ: 1-22
  • DOI: 10.3390/rs8121034
  • NAID: 120007113412
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Timber production assessment of a plantation forest: An integratedframework with field-based inventory, multi-source remote sensingdata and forest management history (2016)
  • 著者名/発表者名: Tian Gao, Jiaojun Zhu, Songqiu Deng, Xiao Zheng, Jinxin Zhang, Guiduo Shang, Liyan Huang
  • 雑誌名: International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 巻: 52 ページ: 155-165
  • DOI: 10.1016/j.jag.2016.06.004
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Forest resource interpretation at the individual tree level using a SLAM laser scanning system (2019)
  • 著者名/発表者名: DENG SONGQIU, KATOH MASATO
  • 学会等名: 第130回日本森林学会大会
• [学会発表] レーザセンシグによるスマート精密林業技術の実践 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤正人、鄧送求、堀澤正彦、伊藤隆明、大野勝正
  • 学会等名: 第130回日本森林学会大会
• [学会発表] Detection of thinning trees using UAV laser data (2018)
  • 著者名/発表者名: トウソウキュウ・加藤正人・中山智仁・竹中悠輝・張桂安・岩塚伸人・堀澤正彦・南都寛
  • 学会等名: 第129 回日本森林学会大会
• [学会発表] レーザ計測によるスマート精密林業の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤正人・トウソウキュウ・竹中悠輝・張桂安・大野勝正・堀澤正彦
  • 学会等名: 第129 回日本森林学会大会
• [学会発表] Species classification of natural broad-leaved forests in Afan Woodland using airborne laser data (2017)
  • 著者名/発表者名: トウソウキュウ・加藤正人・石井敦司・藤井紀綱
  • 学会等名: 日本森林学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市郡元 1-21-24）
  • 年月日: 2017-03-26
• [学会発表] WorldView-2を用いた松本市の松枯れ被害把握 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹中悠輝・加藤正人・トウソウキュウ
  • 学会等名: 日本森林学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市郡元 1-21-24）
  • 年月日: 2017-03-26
• [学会発表] ドローンレーザによる精密な森林資源把握と定性間伐の検討-長野県塩尻市奈良井国有林を事例として- (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山智仁・トウソウキュウ・加藤正人・岩塚伸人
  • 学会等名: 第7回中部森林学会大会
• [学会発表] Tree species classification of broadleaved forests in Nagano, central Japan, using airborne laser data and multispectral images (2017)
  • 著者名/発表者名: Deng S., Katoh M., Takenaka Y., Cheung K., Ishii A., Fujii N., and Gao T.
  • 学会等名: ISPRS SPEC3D Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Development of smart precision forestry in a Japanese conifer plantation using laser scanning data (2017)
  • 著者名/発表者名: Katoh M., Deng S., Takenaka Y., Cheung K., Oono K., Horisawa M., Hyyppa J., Yu X., Liang X., and Wang Y.
  • 学会等名: ISPRS SPEC3D Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Detecting forests damaged by pine wilt disease at the individual tree level using airborne laser data and WorldView-2/3 images over two seasons (2017)
  • 著者名/発表者名: Takenaka Y., Katoh M., Deng S., and Cheung K.
  • 学会等名: ISPRS SPEC3D Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of tree species classifications at the individual tree level by combining ALS data and true color orthoimages using different algorithms (2016)
  • 著者名/発表者名: トウソウキュウ・加藤正人
  • 学会等名: 中部森林学会
  • 発表場所: 三重大学生物資源学部（三重県津市栗真町屋町1577）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] Worldview-2データを用いた松本市の松枯れ被害の把握 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹中悠輝・加藤正人・トウソウキュウ
  • 学会等名: 中部森林学会
  • 発表場所: 三重大学生物資源学部（三重県津市栗真町屋町1577）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] WorldView-2画像と航空機LiDARデータを用いた雨氷被害の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井辻康大・加藤正人・トウソウキュウ
  • 学会等名: 中部森林学会
  • 発表場所: 三重大学生物資源学部（三重県津市栗真町屋町1577）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] 高解像度衛星データを用いた森林資源解析とモニタリング (2016)
  • 著者名/発表者名: トウソウキュウ・加藤正人
  • 学会等名: 第2回先進光学衛星利用ワークショップ
  • 発表場所: 日経カンファレンスルーム（東京都千代田区大手町1-3-7）
  • 年月日: 2016-07-28
  • 招待講演
• [備考] 第2回先進光学衛星利用ワークショップ
  • URL: http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/conf/workshop/jalos3ws_2016jul.htm
• [産業財産権] 伐採木の確認方法及び確認装置 (2019)
  • 発明者名: 加藤正人、トウソウキュウ
  • 権利者名: 加藤正人、トウソウキュウ
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-001419
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 間伐木の選定方法及び選定装置 (2018)
  • 発明者名: 加藤正人、トウソウキュウ
  • 権利者名: 加藤正人、トウソウキュウ
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-215554
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 森林資源情報算定方法及び森林資源情報算定装置 (2016)
  • 発明者名: 加藤正人・トウソウキュウ
  • 権利者名: 信州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-227207
  • 出願年月日: 2016-11-22