精密な放牧管理に向けたUAV搭載ハイパースペクトルセンシング

• 研究課題/領域番号: 26850174
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 動物生産科学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 川村 健介 広島大学, 国際協力研究科, 准教授 (90523746)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 草地診断 / 飼料分析 / 精密放牧 / ハイパースペクトルセンシング / 放牧管理 / リモートセンシング / GIS / UAV / 飼料成分

研究実績の概要

精密な放牧管理のためには，時々刻々と変化する圃場内の草量と飼料成分（栄養価）の空間的な分布状況をリアルタイムで診断する管理手法の高度化が必要不可欠である。本研究では，無人飛行機（UAV）とハイパースペクトル（HS）センサを利用して，圃場内の草量と飼料成分の空間分布を簡便かつリアルタイムで表示する草地診断技術の開発を目的としている。
広島大学西条ステーション内の放牧地および採草地において，これまでに地上レベルで開発した飼料成分の診断技術，ならびにUAV搭載カメラ画像から草量の空間的分布を簡便に評価する技術を発展し，圃場内の草量に加えて飼料成分の空間的な変動を簡便かつ高頻度で取得可能な空撮システムを開発する。初年度は，UAVに搭載したHSセンサを用いた草量と飼料成分の計測システムの開発を中心に行った。主な調査地は，これまでのデータ蓄積もある広島大学農場内の放牧地（面積1.6ha，人工草地）とイタリアンライグラス採草地（1 ha）を調査地とした。
初年度と同様，放牧期間（4-10月）の3時期において，UAV空撮と地上部の調査を実施した。空撮データとの比較を行うため，地上部でも放牧地内に設置した100 mライン上に10 m間隔で設置した10点において，植生調査および刈り取り，HSセンサを用いた分光計測を行った。以上のフィールド調査で得られた計30地点（5，8,，10月×各10地点）のデータセットを用いて，UAV搭載HSセンサおよび地上HSセンサから草量，飼料成分を推定するモデルの開発と地上観測ハイパースペクトルデータとの検証作業を行った。これまでに草量を推定するモデルの開発を行い，地上HSよりは精度は劣るものの，空撮データから圃場内の空間分布図が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Spring growth stage detection in Italian ryegrass field using a ground-based camera system (2016)
  • 著者名/発表者名: Fan, X., Kawamura, K., Lim, J., Yoshitoshi, R., Yuba, N., Lee, H.J., Kurokawa, Y. and Tsumiyama, Y.
  • 雑誌名: Grassland Science 巻: 61 号: 3 ページ: 188-193
  • DOI: 10.1111/grs.12122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating a hand-held crop-measuring device for estimating the herbage biomass, leaf area index and crude protein content in an Italian ryegrass field (2015)
  • 著者名/発表者名: Lim, J., Kawamura, K., Lee, H.J., Yoshitoshi, R., Kurokawa, Y., Tsumiyama, Y. and Watanabe, N.
  • 雑誌名: Grassland Science 巻: 61 号: 2 ページ: 101-108
  • DOI: 10.1111/grs.12083
  • 査読あり
• [雑誌論文] A preliminary study to predict the spatial distribution of dung from beef cattle in a slope-grazed pasture. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshitoshi, R., Watanabe, N., Yasuda, T., Kawamura, K., Sakanoue, S., Lim, J. and Lee, H.J.
  • 雑誌名: Grassland Science 巻: 61 号: 1 ページ: 50-55
  • DOI: 10.1111/grs.12077
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A preliminarily study for predicting body weight and milk properties in lactating Holstein cows using a three-dimensional camera system (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukako Kuzuhara, Kensuke Kawamura, Rena Yoshitoshi, Toru Tamaki, Shun Sugai, Mai Ikegami, Yuzo Kurokawa, Taketo Obitsu, Miki Okita, Toshihisa Sugino, Taisuke Yasuda
  • 雑誌名: Computers and Electronics in Agriculture 巻: 111 ページ: 186-193
  • DOI: 10.1016/j.compag.2014.12.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of a hand-held crop growth measuring device to estimate forage crude protein mass of pasture (2014)
  • 著者名/発表者名: 1.Watanabe, N., Sakanoue, S., Lee, H.J., Lim, J., Yoshitoshi, R. and Kawamura, K.
  • 雑誌名: Grassland Science 巻: 60 号: 4 ページ: 214-224
  • DOI: 10.1111/grs.12064
  • 査読あり
• [学会発表] UAVと地上ハイパースペクトル計測を用いた韓国の山地放牧地の草地診断 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川村健介, 小倉振一郎, 八代田真人, Lim, J., Jang, S.Y., Moon, S.H.
  • 学会等名: 日本草地学会
  • 発表場所: 石川県立大学
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 航空写真とSfMソフトによるDEMの精度検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 弓場憲生, 川村健介
  • 学会等名: 日本写真測量学会
  • 発表場所: 釧路市観光国際交流センター
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] ドローンを利用した草地観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川村健介
  • 学会等名: 雑草の個体群生態学研究会
  • 発表場所: 名城大学名駅サテライト
  • 年月日: 2015-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] 韓国の山地放牧地における草地植生と放牧家畜の摂食植物 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小倉振一郎, 八代田真人, 川村健介, Lim, J., Park J.H, Moon S.H
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] UAV空撮による韓国の山地放牧地における高解像度DEMの作成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川村健介, 小倉振一郎, 八代田真人, Lim J., Park, J.H., Moon, S.H.
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] 放牧地におけるUAVオルソモザイク画像の位置精度の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 弓場憲生, 川村健介, 林 志炫, 吉利怜奈, 範 心硯
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] UAV空撮画像から放牧地の牛糞は検出可能か？ (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉利怜奈, 川村健介, 林 志炫, 弓場憲生, 安田泰輔
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Mapping forage quantity and quality in Italian ryegrass field during growing season using proximal sensing (2015)
  • 著者名/発表者名: Lim, J., Kawamura, K., Yoshitoshi, R., Kurokawa, Y. and Watanabe, N.
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Spectral assessment on herbage biomass and nutritive status of typical and desert steppes in Inner Mongolia, China (2015)
  • 著者名/発表者名: Gong, Z., Kawamura, K., Ishikawa, N., Inaba, M. and Hai, J.
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] 乳牛臀部の3D画像を用いた体重および乳量の推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 間野聡美, 川村健介, 吉利怜奈, 玉木 徹, 菅井 駿, 池上 舞, 松井賢司, 黒川勇三, 小櫃剛人, 沖田美紀, 杉野利久, 安田泰輔
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] 牧草中カロテノイドおよびクロロフィルのサイレージ調整に伴う変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 呂 仁龍, El-Sabagh Mabrouk, 小櫃剛人, 谷口幸三, 杉野利久, 黒川勇三, 川村健介
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Mean-ShiftとRandom-Forestを用いた草地植生図の作成方法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安田泰輔, 杉田幹夫, 川村健介
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] 階層判別による3軸加速度センサーを用いた放牧家畜の行動推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉成悠佑, 板野志郎, 明珍 学, 渡辺也恭, 川村健介
  • 学会等名: 2015年度日本草地学会信州大会
  • 発表場所: 信州大学農学部
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Monitoring phenology and vegetation dynamics in Inner Mongolia grassland using Terra MODIS imageries (2014)
  • 著者名/発表者名: Gong, Z., Kawamura, K., Ishikawa, N., Goto, M., Wulantuya and Jing, H.
  • 学会等名: The 5th China-Japan-Korea Grassland Conference
  • 発表場所: Changchun, China
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-24
• [学会発表] Effects of N fertilization levels and wilting periods on chemical composition and chlorophyll content of Italian ryegrass harvested at different stage (2014)
  • 著者名/発表者名: 12.Lv, R., Obitsu, T., Sugino, T., Taniguchi, K., Kurokawa, Y. and Kawamura, K.
  • 学会等名: The 5th China-Japan-Korea Grassland Conference
  • 発表場所: Changchun, China
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-24
• [備考] 川村健介個人ホームページ
  • URL: http://kamuken.boo.jp/KawamuraK/index.html
• [備考] 川村健介 ホームページ
  • URL: http://kamuken.boo.jp/KawamuraK/
• [備考] 広島大学 大学院国際協力研究科 草地学研究室 ホームページ
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/kamuken/index.html