| 研究課題/領域番号 |
19KK0269
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
奥田 敏統 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 特任教授 (20214059)
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| 研究分担者 |
金尾 太輔 山形大学, 理学部, 助教 (40758421)
山田 俊弘 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 教授 (50316189)
保坂 哲朗 広島大学, 先進理工系科学研究科(国), 准教授 (50626190)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 熱帯雨林 / フェノロジー / ドローン / 樹冠計測 / マルチスペクトル画像 / 遠隔探査 / 森林管理 / マルチスペクトル / LiDAR / 生物多様性 / 林冠 / 一斉開花 / 反射スペクトル / 一斉結実 / 訪花昆虫 / 気候変動 / 林冠計測 / 生物季節学 / 一斉開花結実 / 林冠生物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
東南アジアの熱帯地域で2～5年の周期で発生する樹木の一斉開花現象に焦点をあて、森林資源を持続的に利用する上で本現象が有する生態学的意義を明らかにする。一斉開花は様々な生物相のダイナミズムを誘引し、熱帯林の生物多様性が高く維持される要因の一つであるが、林冠部での現象であるため確認が難しく未だ知見が乏しい。本研究ではドローンに小型の分光カメラなどを装着し一斉開花を観測し、それを衛星画像と対応付けることで、過去の一斉開花や、広域規模での一斉開花の定量評価ができる技術を開発する。同時に国際研究機関と共同でデータを共有、気候変動との関連性が分析ができる国際観測ネットワークを構築する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、東南アジアの熱帯林で周期的に発生する一斉開花現象に焦点をあて、無人航空機（ドローン）を用いてフェノロジー（植物季節）イベントの定量的評価を目指すものである。2023年９月～10月ころにかけて、小規模ではあったが、一斉開花現象が見られたため、調査地であるパソ保護林内の永久観測プロット（200 x 300m）上空で、マルチスペクトルカメラによる空撮を実施した。その後、一斉開花、結実は、ほぼ終わったが、非開花時と一斉開花時での林冠の反射スペクトルの比較を行うために、同年１０月、１１月、２０２４年2月に、空撮を実施した。今回の一斉開花は、小規模であったため、同一種内での複数開花個体を判定するほどの十分なデータを得ることはできなかったが、調査プロット全体の反射スペクトルが非開花時期に比べて大きく変動することが分かった。このことから、地上分解能がプロットサイズ程度であっても、一斉開花の有無だけであれば、判読できることが分かったが、開花時に伴う新葉の展開や一斉落葉によっても、反射スペクトルが強く影響を受けている可能性が高いため、樹冠サイズや樹高データも同時並行的に収集する必要性があることが分かった。こうしたことから、林冠の反射スペクトルの変化の読み取りが、空撮飛行高度によってどの程度精度よく判読できるかについて、今後調査・検証を続ける予定である。一方、樹木の個体レベルの樹高もドローン空撮によって効果的に計測可能であることから、マルチスペクトルデータに樹冠高を加えた形での樹種判定技術の開発を進めている。その手始めとして、樹高の計測精度（光学写真の立体視）が空撮高度を変化させることによって、どの程度低下するか、検証を行った。その結果、樹木の個体単位では空撮高度が＜200ｍであれば、精度低下はほとんどは見られないことが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
COVID-19の影響をうけ、現地マレーシアでの野外調査が計画よりも遅れたが、渡航調査が可能になったこと、また年度後半には一斉開花現象もみられ、現地での空撮作業を進めることができたこと、などにより、データ取得が順調に進んだ。また現地での研究者と共同で調査を勧めながら、空撮技術の改良や、測定項目のアドオン（追加）などにより、林冠の樹種判定やフェノロジーの観測技術などの向上に結び付けることができた。現地での計測にLiDAR（Light Detection and Ranging）技術を導入し、個体レベルでの樹高や森林の相観レベルでの林冠高の計測が実施可能な体制を整えることができ、フェノロジーと樹高との関係が分析できるようになった。またドローン装着型のLiDARにより有人機搭載のLiDARとほぼ同程度の精度で地盤高抽出が可能になることも現地調査により明らかにした。これらのことから、ほぼ計画通りに研究が進んだといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
マレーシアの調査地で引き続き、ドローンによる空撮を実施し、開花・結実個体の抽出のための調査・分析をおこなう。その際、マルチスペクトルデータに加えて、樹冠高や樹冠サイズなどのデータも加えて、抽出精度がどう変化するかについて検証をおこなう。さらに、空撮高度を変えながら、反射スペクトル画像による樹種判読の精度がどのように変化するか（判読精度が下がるか）についても調査・分析をおこなう。そのうえで、衛星画像を利用した場合の判読精度の比較を行い、スケールアップ技術の可能性を検証する。現地の共同研究機関（マレーシア工科大学）とは、引き続き現地調査を実施しながら、フェノロジー分析のスキルアップのための会合などを開催する予定であるが、他機関の研究者（マレーシア森林研究所、マレーシア科学大学、マレーシアプトラ大学）ともセミナーなどを通じて、当該分野のネットワーク強化を図る予定である。
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