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ドローンレーザと多波長センサによる単木レベルでの広葉樹林資源量解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K15870
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分40010:森林科学関連
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拠点, 特任助教 (00772477)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード森林計測 / リモートセンシング / ドローンレーザ / 多波長画像 / 広葉樹単木解析 / 樹種分類 / 広葉樹資源解析 / 単木抽出 / 多波長センサ
研究開始時の研究の概要

林業の成長産業化のため、森林整備の促進により森林資源の循環利用と地球温暖化対策のために広葉樹林も含めた正確な森林資源情報が求められている。森林調査をせずに、広域の森林において樹種別の本数や単木材積を精度よく把握できれば、森林管理が格段に効率化するだけではなく、地球環境モニタリングや再生可能エネルギー資源利用に極めて有効である。本研究は、ドローンレーザデータとUAVカメラ画像の組み合わせから樹種別の立木位置、樹高、胸高直径と材積を算出することができ、林層構造が複雑な広葉樹林にも適用できる高精度な森林資源解析技術を開発し、広葉樹資源の有効活用に貢献することを目指す。

研究成果の概要

高点密度の落葉期ドローンレーザ点群から精密広葉樹単木抽出手法を開発した。そして、ドローンレーザデータから解析した単木情報と高分解能UAV多波長画像を用いて単木レベルでの樹種分類方法を確立した。解析精度について、全木の抽出率と正確率は94.6%と89.6%であり、上層木の抽出率と正確率は96.6%と94.3%であった。そして、全樹種の上層木の分類精度は約73%~86%であった。さらに、単木情報を広域に適用し、林分単位での森林材積推定手法を確立した。これらの研究成果は知財になる特許出願を行い、国際英文学術誌にオープンアクセスで掲載され、専門学会で発表し高い評価を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、ドローンレーザデータとUAV多波長画像の組み合わせから樹種別の立木位置、樹高、胸高直径と材積を算出することができ、林層構造が複雑な広葉樹林にも適用できる森林資源解析技術を開発し、広葉樹資源の有効活用に貢献できる。本研究で開発した広葉樹林の樹種別資源量を高精度に把握し、森林調査をせずに毎木の森林資源量が客観的かつ広域的に把握できることから、コストの削減効果が大きい。解析精度が実用化レベル以上に達成したため、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、広葉樹林の広い中国や東南アジアなど諸外国の森林にも応用可能なことから、国際共同研究にも貢献できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] フィンランド国立測地研究所 (FGI)(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 中国科学院瀋陽応用生態研究所/南京林業大学/中南大学(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] フィンランド国立測地研究所(FGI)(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 中国科学院瀋陽応用生態研究所/南京林業大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] フィンランド国立測地研究所(FGI)(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 中国科学院瀋陽応用生態研究所/南京林業大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Aboveground biomass density models for NASA’s Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) lidar mission2022

    • 著者名/発表者名
      Duncanson L., Kellner J., Armston J., Dubayah R., Minor D., Deng S., et al
    • 雑誌名

      Remote Sensing of Environment

      巻: 270(112845) ページ: 1-20

    • DOI

      10.1016/j.rse.2021.112845

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ディープラーニングによる針葉樹の単木樹冠検出と樹種分類2021

    • 著者名/発表者名
      林悠介・トウソウキュウ・加藤正人・中村良介
    • 雑誌名

      森林計画学会誌

      巻: 55 号: 1 ページ: 3-22

    • DOI

      10.20659/jjfp.55.1_3

    • NAID

      130008106057

    • ISSN
      0917-2017, 2189-8308
    • 年月日
      2021-08-20
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terrestrial laser scanning-derived canopy interception index for predicting rainfall interception2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Y., Gao T., Zhu J., Wei X., Guo Q., Su Y., Li Y., Deng S., Li M.
    • 雑誌名

      Ecohydrology

      巻: e2212 号: 5 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1002/eco.2212

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 普及型UAVによる森林資源量と病虫被害木の把握2022

    • 著者名/発表者名
      トウソウキュウ・加藤正人
    • 学会等名
      2021年度森林計画学会春季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] UAVを用いた広葉樹天然林の資源調査2022

    • 著者名/発表者名
      竹中悠輝・トウソウキュウ・中川太人・竹田慎二・加藤 正人
    • 学会等名
      第133回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ドローンを用いたクマ剥ぎ被害の把握と被害木の自動抽出2021

    • 著者名/発表者名
      陌間芳野・加藤正人・鄧送求・岩塚伸人
    • 学会等名
      第 11回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ドローンを用いた森林境界明確化の検討2021

    • 著者名/発表者名
      志鎌大成・加藤正人・トウソウキュウ
    • 学会等名
      第 11回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] SfM解析を用いた広葉樹立体モデル作成時におけるブレ画像の除去による精度変化2021

    • 著者名/発表者名
      中川真海・加藤正人・トウソウキュウ
    • 学会等名
      第 11回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 地上レーザデータによる計測した樹木の直径と材積の誤差検証2021

    • 著者名/発表者名
      殷暁・トウソウキュウ・加藤正人
    • 学会等名
      第 11回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルゴリズムの違いによる造林木位置推定結果の比較検証2021

    • 著者名/発表者名
      中川太人・藤平光希・加藤正人・トウソウキュウ
    • 学会等名
      第 11回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] DEMデータを活用した高性能林業機械使用基準マッピング2021

    • 著者名/発表者名
      唐澤亮・加藤正人・鄧送求・堀澤正彦・南都寛
    • 学会等名
      第 11回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Individual tree detection of broadleaved forests using leaf-off UAV laser data2020

    • 著者名/発表者名
      鄧送求・竹中悠輝・加藤正人・増井僚・岩塚伸人
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ディープラーニングを用いた針葉樹の単木樹冠および樹種同時推定2020

    • 著者名/発表者名
      林悠介・鄧送求・加藤正人・中村良介
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] UAVを用いた植栽苗木自動抽出手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中川太人・藤平光希・加藤正人・トウソウキュウ
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] GeoEye-1衛星画像を用いたナラ枯れ被害地抽出方法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      御園大輔・加藤正人・鄧送求・藤田幸人
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いたマツ枯れ被害木の半自動抽出 -長野県上田市の事例-2020

    • 著者名/発表者名
      宮島希実・加藤正人・トウソウキュウ・藤平光希
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] スマートフォンカメラを用いた広葉樹の立体モデル作成2020

    • 著者名/発表者名
      中川真海・加藤正人・鄧送求
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分解能人工衛星、航空レーザ、3種類のドローンを用いた広葉樹の資源解析 ー長野県大町市、下諏訪町の事例―2020

    • 著者名/発表者名
      竹中悠輝・鄧送求・加藤正人・長澤幸一・増井僚
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチスペクトルカメラ画像と機械学習を用いた広葉樹の樹種分類 -C.W.ニコル・アファンの森を事例として-2019

    • 著者名/発表者名
      岩井望禄・トウソウキュウ・加藤正人・石井敦司
    • 学会等名
      第9回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Deep Learningによる針葉樹の単木抽出および樹種分類2019

    • 著者名/発表者名
      林悠介・加藤正人・トウソウキュウ
    • 学会等名
      第9回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ドローンによる造林地検査の省力化技術の開発 -植栽苗木の判別・抽出とha本数測定-2019

    • 著者名/発表者名
      中川太人・トウソウキュウ・加藤正人
    • 学会等名
      第9回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ドローンを用いた定性と列状間伐木の画像抽出2019

    • 著者名/発表者名
      浦野陽平・加藤正人・トウソウキュ ウ
    • 学会等名
      第9回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習による針葉樹の樹種分類 -信州大学構内演習林の事例-2019

    • 著者名/発表者名
      藤平光希・加藤正人・トウソウキュウ
    • 学会等名
      第9回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 森林被害木自動検出方法およびプログラム2022

    • 発明者名
      加藤正人、藤平光希、トウソウキュウ、竹中悠輝
    • 権利者名
      信州大学、精密林業計測(株)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-006647
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 森林資源情報算定装置、算定方法およびプログラム2021

    • 発明者名
      加藤正人、トウソウキュウ、竹中悠輝
    • 権利者名
      信州大学、精密林業計測(株)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-105040
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 植栽木自動検出装置、検出方法及びプログラム2021

    • 発明者名
      加藤正人、中川太人、藤平光希、トウソウキュウ、竹中悠輝
    • 権利者名
      信州大学、精密林業計測(株)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-070641
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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