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2020 年度 実績報告書

深層学習モデリングによる広域穀物単収予測手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K08037
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

坂本 利弘  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, 上級研究員 (20354053)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードトウモロコシ / 大豆 / 単収予測 / 高頻度観測衛星 / 機械学習 / フェノロジー
研究実績の概要

1. 2020年分のMODIS/Terra, Aqua地表面反射率プロダクト、気象再解析データ(NLDAS-2)、USDA土地利用図、農業統計データ等を収集し、時空間データベースの拡充を行った。
2. 畑作物を対象とした単収早期予測システムには、準リアルタイム作物分類手法の確立が課題となっていた。2020年度は、random forestを利用した新たな作物分類手法の開発に取り組み、rSMF法から推定された発芽日と過去2年分の土地利用データを入力値とする、作物分類アルゴリズムを考案した。本提案手法は、トウモロコシ、大豆、その他の作物の3種類のミクセル率を推定することが可能になり、被覆率に応じてMODIS 250m画素をトウモロコシ、大豆、その他、Mixtureの4種類に分類することが可能になった。
3. 提案手法のOverall accuracyは、DOY215で65.3~68.3%、DOY279で69.7~72.0%であった。MODISデータ観測期間が長くなるほど分類精度が向上することを確認した。トウモロコシ、大豆のUser’s accuracy(UA), Producer’s accuracy(PA)は、DOY215で、トウモロコシUA: 72.2~72.8%, PA:70.0~76.1%, 大豆UA: 69.2~77.2%, PA:60.5~62.7%であった。単収早期予測のための早期分類アルゴリズムとして十分な精度を有することを確認した。これら成果は、原著論文として印刷中である。
4.トウモロコシ・大豆については、早期予測に必要なアルゴリズムすべてを確立した。準リアルタイム予測を実現する統合システムとして、2008~2020年を対象とした検証作業に着手したところである。小麦については、統計データを収集・整理するなど、予備的な解析を行った。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Early classification method for U.S. corn and soybean by incorporating MODISestimated phenological data and historical classification maps in random forest regression algorithm2021

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Sakamoto
    • 雑誌名

      Photogrammetric Engineering & Remote Sensing

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 衛星リモートセンシングデータによる作物生育広域モニタリング2021

    • 著者名/発表者名
      坂本利弘
    • 雑誌名

      日本リモートセンシング学会誌

      巻: - ページ: -

  • [学会発表] 変わりゆく世界の農業環境を見える化:地球観測衛星から考える食料安全保障2020

    • 著者名/発表者名
      坂本利弘
    • 学会等名
      ナイスステップな研究者2019講演会 「近未来への招待状~ナイスステップな研究者2019からのメッセージ~」
    • 招待講演
  • [備考] GAEN-View 世界の農業環境閲覧システム

    • URL

      https://gaenview.rad.naro.go.jp/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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