研究課題/領域番号 |
21K05846
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研究種目 |
基盤研究(C)
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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
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研究機関 | 長岡技術科学大学 |
研究代表者 |
高橋 一義 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (00332651)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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キーワード | LiDAR / レーザ入射角 / フットプリントサイズ / 草丈 / 茎数 / 茎葉の鉛直分布 / レーザフットプリントサイズ / 茎葉鉛直分布 / 精密農業 / レーザスキャナ / 生育モニタリング / ドローンセンシング |
研究開始時の研究の概要 |
ドローンレーザセンシングは、田植え後1ヶ月~出穂直前の水稲の生育量推定に有効な手段である。これまで非測量用LiDARで計測した「群落点群の鉛直分布」を分析し、生育診断等に利用される草丈・茎数を推定するLiDAR計測基礎手法を開発したが、「点群鉛直分布」は計測条件により変動する性質を持つ。本研究では「群落の茎葉鉛直分布」と「計測条件」からLiDAR計測される点群鉛直分布を推定する群落数理モデルの開発やLiDAR計測実験データによる数理モデル同定を通じて点群鉛直分布の計測条件依存性を解明することを目指す。また同定したモデルの入出力を逆転させ、点群鉛直分布群から茎葉鉛直分布を推定することを試みる。
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研究実績の概要 |
ドローンLiDARリモートセンシングによる水稲生育測定手法の汎用化には,レーザ光が水稲群落へ入射する条件(計測条件)と記録されるレーザ計測点の鉛直分布(点群の鉛直分布)の関係を理解する必要がある.本研究では,実測した水稲群落の茎葉鉛直分布と計測条件よりレーザ計測にて記録される点群の鉛直分布を推定する群落数理モデルの開発を通じて,申請者が開発した水稲草丈・茎数推定基礎手法の汎用化を目指す. 当該年度は,ドローンLiDARを用いた水稲群落のレーザ計測と水稲群落の茎葉鉛直分布の実測と群落数理モデルの稼働テストに取り組んだ. ドローンLiDARを用いた水稲群落のレーザ計測では,研究協力が得られた農家の水田を対象に6月~7月の間,概ね10日間隔で,3通りのレーザ入射角(0°,15°,30°)と3通りの飛行高度(10m,20m,30m)にて水稲群落の点群を記録した.期間を通じた計測結果を分析したところ,計測点の鉛直分布がレーザ入射角と計測高度により変化する傾向は予想通りであったものの変動幅は想定よりも小さかった.また,昨年度確立した水稲群落の茎葉鉛直分布の測定方法に従い,1回につき4株の鉛直分布データを取得した.草丈や茎数と同様に茎葉の鉛直分布のバラつきが大きいことを確認した. 水稲群落を鉛直多層モデルで表現し,各層におけるレーザ反射の発生をシミュレートする群落数理モデルの基礎を開発した.ここに,ドローンLiDAR計測時に取得した茎葉の鉛直分布と植被率を用いて,レーザ反射発生確率を試験的に付与し,レーザ計測点の鉛直分布の再現性を定性的に評価した.
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ドローンLiDARによる水稲群落のレーザ計測と茎葉の鉛直分布の実測を所定の回数実施し,異なる生育状態の群落点群の鉛直分布と茎葉の鉛直分布のデータセットを整備できた.しかし,予想よりもレーザ入射角やレーザフットプリントサイズが増加することで,レーザ光が群落内部へ侵入しない状況が確認された.この状況がLiDARシステムのフットプリントサイズの異方性に起因するか計測実験により確認する必要がある.また,フットプリントサイズの異方性により群落点群の鉛直分布が変化する可能性がある場合,群落数理モデルの修正が必要である.
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今後の研究の推進方策 |
昨年度と同様にドローンLiDARによる水稲群落のレーザ計測と茎葉の鉛直分布の実測を複数回実施する.ただし,飛行経路を工夫し,レーザフットプリント形状がLiDARにて取得される計測点の鉛直分布に影響するかを検討するデータを取得する予定である.また,昨年度の実験データを活用し,群落数理モデルが出力する計測点の鉛直分布の再現性の向上に取り組む.
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