| 研究課題/領域番号 |
15K07675
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
米澤 千夏 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60404844)
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| 研究分担者 |
渡邉 学 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (10371147)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 合成開口レーダ / フルポーラリメトリックSAR / Ｌバンド / 散乱成分 / 圃場 / 水稲 / 大豆 / そば |
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| 研究実績の概要 |
１、衛星搭載全偏波観測合成開口レーダ(SAR: Synthetic Aperture Radar)を用いた水稲圃場抽出手法の開発とその定量的評価
衛星搭載LバンドSARであるALOS-2 PALSAR-2で水稲が生育した時期に取得された全偏波観測データの解析から水稲作付圃場の抽出が可能であることを, 2時期のLANDSAT 8 OLI観測データを用いた解析結果との比較によって定量的に示した。抽出に最も有効なパラメータとして, 固有値解析による偏波依存性をあらわす指標であるα角が挙げられる。α角による判別が有効であることは, 水稲は十分に生育すると地面にほぼ直立し, 他の作物との形状のちがいが明瞭であるためであると説明できる。
２、山間部耕作地への適用可能性の検討
標高200～300 mに位置する耕作地を対象に、航空機搭載LバンドSARであるPi-SAR-L2の全偏波観測によって2016年6月に観測されたデータの解析をおこなった。対象地域においては水稲のほか、転作作物としてそばの栽培がおこなわれている。圃場の大きさはおよそ1～30 a程度であった。現地調査によって、そばにおいては生育ステージが様々であることを確認した。各画像の目視判読の結果、圃場間の畦畔は1～2画素程度の明るい画素として画像上で判読できる場合とできない場合があった。20～30a程度の圃場は識別可能であったが、1 a前後の圃場の識別は困難であった。水稲圃場は水がはいっている状態であったことから、いずれの偏波においても後方散乱係数は小さくなっている。散乱成分への分解を適用したところ、水稲圃場よりも水稲以外が栽培されている圃場で表面散乱の割合が大きくなる結果となった。山間部耕作地においてはデータの地図への重ね合わせも課題となる。
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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
平成28年度に予定していた「圃場単位での作付作物の判別手法の開発」では圃場単位での作付作物を決定する手法を開発した。PALSAR-2の全偏波観測データが，水稲と大豆が主な作付作物である平坦な地域において十分に成長した水稲圃場の抽出に適用可能であることを示した。対象地域は水稲と大豆の作付けが主であることから、まず水稲圃場の抽出に焦点をあて、光学センサであるLANDSAT 8 OLIデータの解析結果を参照することにより定量的な評価をおこなうことができた。二時期のLANDSAT 8 OLI観測データを用いた解析結果と比較すると, 空間分布はよく一致しており, 両者の違いは数・面積とも2%以下となり、良好な結果となった。なお、本成果は国内学会誌に投稿中である。
また、中山間地を航空機搭載SARで観測した条件のよいデータが得られたことから、平成29年度に予定していた「作付作物の判別手法の応用可能性の検討」の一部を実施した。ただし対象地域は当初の予定から変更した。現地調査によって、手法の適用における課題として、同時期の同一の作物でも生育ステージが異なる場合があることがわかった。
ただし、Xバンドデータの解析結果との比較はおこなっておらず、観測周波数帯ごとの散乱メカニズムを明示することには至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
１、大豆およびその他作物作付圃場の判別
大豆・草地・蔬菜・果樹の判別を試みる。特に広域を対象として、光学センサによる観測データをもとに大豆圃場の抽出をおこない、SARデータの解析結果と比較する。対象候補地は仙台市若林区の農地とする。
２、水稲の生育が異なる時期に取得されたデータの解析
Pi-SAR-L2では、作物の複数の生育時期においてデータの取得がおこなわれている。これまでに2012年、2013年、2014年に観測されたデータを入手している。異なる時期に観測されたデータにおいても作付作物の判別が可能かどうかについて検討をおこなう。また、水稲を中心とした作物の生育状況の把握についても解析をおこなう。
３、観測周波数帯の違いによる散乱メカニズムの解明・圃場ポリゴンデータがない場合の作付判別手法の開発
Xバンドデータについての解析結果との比較をおこない、観測周波数帯ごとの散乱メカニズムの違いを明示する。また、圃場ポリゴンデータがない場合の作付状況判別手法について検討をおこなう。また、現地調査において、安定した収穫を得るためには生育むらが大きな問題であり、その検出のためにリモートセンシング技術に対する期待がある。高分解能光学センサによるリモートセンシングが一つの圃場内の作物の生育むらの判別に有効であることをこれまでに明らかにしているが、さらに航空機によるマイクロ波リモートセンシングデータの有効性について検討を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際学会での成果発表（IGARSS2016 北京）の旅費として23万円を予定していたが実際には16万円で済んだため、7.4万円の残額となった。またソフトウェアのモジュールアップデートに50万円予定していたが、一部を大学運営費でおこなったため11万円の残額が生じた。また、当初予定していた論文投稿料8万円を使用しなかった。このほか当初の予定よりも消耗品費、国内発表旅費がそれぞれ5.5万円、1.6万円上回ったものの、打合せ旅費、現地調査旅費、人件費、圃場ポリゴンデータ利用料がそれぞれ2.5万円、4.2万円、4.6万円、4万円下回ったため、結果的に次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
物品費としてデータ保存媒体ほか消耗品費に3万円、GISソフトウェアのモジュールアップデートのために50万円。旅費として国際学会での成果発表（IGARSS2017 アメリカ合衆国・フォートワース）のために40万円、国内学会での成果発表のために8万円、研究分担者との打合せに7万円、現地調査のために2万円。謝金として圃場ポリゴンデータ整理等のデータ整理のために30万円。その他として圃場ポリゴンデータ利用料に46万円、学会参加費（海外1回、国内1回）に10万円、論文投稿料として5万円、英文校閲に2万円を予定する。
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