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空中ビッターリッヒ法-ドローンによる簡便な森林調査法の開発-

研究課題

研究課題/領域番号 21K05690
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40010:森林科学関連
研究機関近畿大学

研究代表者

井上 昭夫  近畿大学, 農学部, 教授 (80304202)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードドローン / 針葉樹 / 人工林 / 森林計測 / 森林調査 / 航空機レーザ / ビッターリッヒ法 / 平田法
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は,針葉樹の人工林を対象として,ドローンを用いた実用的な森林調査法(空中ビッターリッヒ法)を開発することにある。この方法は,ビッターリッヒ法を樹高推定に応用した平田法を,本来の地上からではなく,ドローンを用いて空中から行い,林分の平均樹高と林分密度を推定しようとするものである。本研究では,この方法の基本的な考え方を提示する。次いで,立木位置図によるシミュレーションと現実林分での実証試験を通して,空中ビッターリッヒ法のプロトコルを確立するとともに,推定誤差の範囲と適用可能な条件を明示する。さらに,上層木平均樹高と林分密度から,林分の平均胸高直径を推定するためのモデルも開発する。

研究実績の概要

本研究の目的は,針葉樹の人工林を対象として,UAVを用いた実用的な森林調査法を開発することにある。令和5年度には,令和3年度に考案した「空中ビッターリッヒ法」について,立木位置図上でのシミュレーションをさらに発展させ,実施した。前年度と同様,具体的には,紀伊地方のスギ人工林を対象とし,林齢20年,40年,60年および80年の収穫表に示された値をもとに林分を復元し,ドローンの飛行高度,1林分あたりの写真の撮影地点,定角の大きさを変化させることで,これら3つの条件の最適な組み合わせについて検討した。ここで,シミュレーション用の立木位置図の作成に際し,前年度は植栽位置を正方形植栽と仮定し,ランダムに立木を間引くことで作成していた。これに対し,今年度は,細田らの方法をもとに,植栽位置と本数減少に乱数を用い,より実際に近い条件でのシミュレーションを実施した。その結果,最適な組み合わせ条件のもとで空中ビッターリッヒ法を行うことにより,90%以上の場合において,±1.0 m以内の誤差で平均樹高を推定できることがわかった。このことは,前年度の知見に矛盾しなかった。また,前年度に開発した上層木平均樹高と林分密度から平均胸高直径を推定するためのモデルについて,スギとヒノキを対象としたパラメータの決定と精度検証を行い,(1)実用に耐えうる精度で平均直径を推定できること,(2)モデルによる推定値が樹幹表面積と樹高と胸高直径との積との関係の回帰式に対してロバストであることの2点を明らかにした。これらの成果について論文をまとめ,Journal of Forest Researchに公表した。さらに,今年度はアカマツとカラマツのデータをもとに,パラメータの決定と精度検証を行い,スギ・ヒノキの場合と同様の結果を得た。これにより,わが国における針葉樹人工林の90%を占める4樹種のパラメータを明らかにできた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

シミュレーション方法の改善を優先したため,現地調査による検証に遅れが生じている。

今後の研究の推進方策

令和5年度においては,シミュレーションによる方法論の検討と並行して,スギとヒノキの人工林において,ドローンによる写真を撮影した。令和6年度においては,これらの写真の解析を進めることで,空中ビッターリッヒ法の精度を検証するとともに,従来のドローン画像による森林調査法との比較検討を試みることを計画している。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] A model for predicting mean diameter at breast height from mean tree height and stand density2024

    • 著者名/発表者名
      Kohtaro Umemi, Akio Inoue
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 29 号: 3 ページ: 186-195

    • DOI

      10.1080/13416979.2024.2311946

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] スギ同齢単純林における林木の直径成長パターンと空間分布との関係2023

    • 著者名/発表者名
      小澤瑞樹,井上昭夫
    • 雑誌名

      森林計画学会誌

      巻: 57 号: 1 ページ: 3-13

    • DOI

      10.20659/jjfp.57.1_3

    • ISSN
      0917-2017, 2189-8308
    • 年月日
      2023-12-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Possibility of the use of bamboo powder into vegetable seedling soils2023

    • 著者名/発表者名
      Yada Taki, Inoue Akio
    • 雑誌名

      Bamboo Journal

      巻: 33 ページ: 10-22

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predicting changes in the carbon stocks of bamboo forests in Japan from 1985 to 20052023

    • 著者名/発表者名
      Maho Yamamoto, Akio Inoue
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 28 号: 6 ページ: 407-415

    • DOI

      10.1080/13416979.2023.2229984

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Climate, soil, and plant controls on early-stage litter decomposition in Moso bamboo stands at a regional scale2022

    • 著者名/発表者名
      Orrego Marly, Ugawa Shin, Inoue Akio, Laplace Sophie, Kume Tomonori, Koga Shinya, Hishi Takuo, Enoki Tsutomu
    • 雑誌名

      Frontiers in Forests and Global Change

      巻: 5 ページ: 921028-921028

    • DOI

      10.3389/ffgc.2022.921028

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A new taper index based on form-factor: application to three bamboo species (Phyllostachys spp.)2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Akio、Sato Motohiro、Shima Hiroyuki
    • 雑誌名

      European Journal of Forest Research

      巻: 140 号: 6 ページ: 1533-1542

    • DOI

      10.1007/s10342-021-01416-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geometric Attributes of Polygonal Crack Patterns in Columnar Joints2021

    • 著者名/発表者名
      Akiba Y.、Takashima A.、Inoue A.、Ishidaira H.、Shima H.
    • 雑誌名

      Earth and Space Science

      巻: 8 号: 5

    • DOI

      10.1029/2020ea001457

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 九州地方の木本植物における胸高直径と樹高との関係の上限線2024

    • 著者名/発表者名
      井上昭夫
    • 学会等名
      第135回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シミュレーションによる空中ビッターリッヒ法の検討2024

    • 著者名/発表者名
      小澤瑞樹,井上昭夫
    • 学会等名
      第135回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 平均樹高と林分密度による平均直径の推定2023

    • 著者名/発表者名
      井上昭夫・梅見弘太郎
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マダケ属3種における稈高曲線の検討2023

    • 著者名/発表者名
      矢田 滝・井上昭夫
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 空中ビッターリッヒ法(予報)2022

    • 著者名/発表者名
      井上昭夫
    • 学会等名
      第78回九州森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 針葉樹における樹幹の発達にともなう細りの変化2022

    • 著者名/発表者名
      井上昭夫・前田桐子・池田拓実
    • 学会等名
      第133回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 樹幹表面積の保存則と自己間引き指数2021

    • 著者名/発表者名
      井上昭夫
    • 学会等名
      明治大学先端数理科学インスティチュート共同研究集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 樹幹形の効率的かつ安定的な定量化指標2021

    • 著者名/発表者名
      井上昭夫・佐藤太裕・島 弘幸
    • 学会等名
      第77回九州森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Bamboo Science and Technology2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shima, Akio Inoue, Motohiro Sato
    • 総ページ数
      428
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [図書] Bamboo Science and Technology2023

    • 著者名/発表者名
      Shima Hiroyuki, Inoue Akio, Sato Motohiro
    • 総ページ数
      29
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789819900145
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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