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ハイブリッドペトリネットとディープラーニングを用いた作物生育モデリングと実証

研究課題

研究課題/領域番号 18K05914
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

官 森林  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 上級研究員 (30554092)

研究分担者 鹿内 健志  琉球大学, 農学部, 教授 (20264476)
深見 公一郎  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 上級研究員 (50399424)
名嘉村 盛和  琉球大学, 工学部, 教授 (80237437)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードハイブリッドペトリネット / 作物生育モデル / 生育形質 / ドローン / リモートセンシング / 生育指標 / AI / 並列高速コンピューティング
研究成果の概要

自然環境下の作物は草丈・茎数・葉数・葉色・穂数などの自らの生育形質があり、周りの外的要因(水、栄養等の環境条件や人的関与)の変化に応答しながら時間経過とともに成長していく。本研究では従来の作物生育モデルに適用された生育形質や外的要因が数種類に限らず、作物ライフサイクルにおける全ての生育形質と外的要因を一体化モデリング可能な生育モデルを開発した。このモデルを利用し、稲・麦・サトウキビなどの生育プロセス中、任意の時点に対する生育状態と変化をシミュレーション又は再現し、多数の生育モデルから抽出した生産性が優良な作物生育モデルに従い、収量と品質の向上のため最適な栽培方法を提案することが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した作物生育に対する一体化モデリングする手法は、多くの外的要因に影響される自然環境下の作物に対応できる初めてのモデリング手法である。また、生育形質の連続的変化に対する新しい計測機材と方法(特許出願済)は独創的であった。
開発したモデルを利用し、作物の生育が時間経過に伴う状態と変化を可視化または予測することができ、営農生産中の適期管理が可能となった。また、大豆・トウモロコシ・飼料作物などの全ての土地利用型作物に応用可能であるため汎用性は高い。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] ドローンを利用した広域でのほ場単位の生育診断2020

    • 著者名/発表者名
      大段秀記, 官森林
    • 雑誌名

      農研機構技報

      巻: 5 ページ: 26-29

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GNSS,ドライブレコーダを活用した農作業データの収集2020

    • 著者名/発表者名
      鹿内健志,官森林
    • 雑誌名

      農作業研究

      巻: 55(3) ページ: 163-167

    • NAID

      130008053896

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 沖縄本島南部地域におけるGPSと車載カメラを用いた小型サトウキビ収穫機の作業分析とその利用可能性2019

    • 著者名/発表者名
      鹿内健志・世嘉良康太・官森林
    • 雑誌名

      農作業研究

      巻: 54 号: 2 ページ: 85-92

    • DOI

      10.4035/jsfwr.54.85

    • NAID

      130007769621

    • ISSN
      0389-1763, 1883-2261
    • 年月日
      2019-06-20
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Assessing Correlation of High-Resolution NDVI with Fertilizer Application Level and Yield of Rice and Wheat Crops using Small UAVs2019

    • 著者名/発表者名
      Guan Senlin、Fukami Koichiro、Matsunaka Hitoshi、Okami Midori、Tanaka Ryo、Nakano Hiroshi、Sakai Tetsufumi、Nakano Keiko、Ohdan Hideki、Takahashi Kimiyasu
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 11 号: 2 ページ: 112-112

    • DOI

      10.3390/rs11020112

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Practical scheduling problem for sugarcane-farming corporations and its solution2018

    • 著者名/発表者名
      Guan Senlin、Shikanai Takeshi、Nakamura Morikazu、Fukami Koichiro、Takahashi Kimiyasu
    • 雑誌名

      Engineering in Agriculture, Environment and Food

      巻: 11 号: 4 ページ: 211-219

    • DOI

      10.1016/j.eaef.2018.07.002

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] RTK-GNSSドローンを用いた人口密集地の農用施設や敷地地形の計測方法2021

    • 著者名/発表者名
      官森林・中野恵子・高橋仁康・山崎篤・赤星光男
    • 学会等名
      2021年農作業学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドローンリモートセンシングにおけるRTK-GNSS高精度測位とその活用2020

    • 著者名/発表者名
      官森林, 中野恵子, 趙元在, 深見公一郎, 大段秀記, 高橋仁康
    • 学会等名
      2020年農作業学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドローン空撮画像によるサトウキビの生育診断2020

    • 著者名/発表者名
      上地涼子・鹿内健志・官森林・深見公一郎
    • 学会等名
      2020年農作業学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドローン空撮画像によるサトウキビの生育診断2020

    • 著者名/発表者名
      上地涼子・鹿内健志・官森林・深見公一郎
    • 学会等名
      日本農作業学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ドローンリモートセンシングにおけるRTK- GNSS高精度測位とその活用2020

    • 著者名/発表者名
      官森林・中野恵 子・趙元在・深見公一郎・ 大段秀記・高橋仁康
    • 学会等名
      日本農作業学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 空中写真から作成したサトウキビ圃場の三次元モデルによる生育解析2019

    • 著者名/発表者名
      上地 涼子・鹿内 健志・官 森林
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ドローン空撮画像を利用したリモートセンシングに及ぼす雑草の影響2019

    • 著者名/発表者名
      大段秀記・官森林・深見公一郎
    • 学会等名
      九州雑草防除研究会第77回例会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ドローンを用いた100haの高速リモートセンシング2019

    • 著者名/発表者名
      官森林・大段秀記・深見公一郎・佐々木豊・中野恵子・高橋仁康
    • 学会等名
      日本農作業学会2019(平成31)年度 春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム(作物の管理方法、管理時期の提示システム)2021

    • 発明者名
      官森林・深見公一郎・高橋仁康・松中仁
    • 権利者名
      官森林・深見公一郎・高橋仁康・松中仁
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-039461
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム2021

    • 発明者名
      官森林・高橋仁康・深見公一郎・中野恵子・大段秀記
    • 権利者名
      官森林・高橋仁康・深見公一郎・中野恵子・大段秀記
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-018888
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 対空標識、熱画像生成装置、熱画像生成方法、及びプログラム2021

    • 発明者名
      官森林・高橋仁康・本部朗利
    • 権利者名
      官森林・高橋仁康・本部朗利
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-012401
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 食害推定装置及び食害推定システム2021

    • 発明者名
      高橋仁康・官森林・深見公一郎
    • 権利者名
      高橋仁康・官森林・深見公一郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-050211
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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