【研究領域課題番号】20K21345 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

深層学習 / 樹木 / 点群画像 / ライダー / SfM / 画像生成 / 植生 / リモートセンシング

【研究成果の概要】

前年度に準備を行った上空と地上のライダーデータについては、互いの位置合わせを進め、対応する樹冠内部の位置合わせを行った。そのもとに、ビームの対象樹への照射状況や樹冠内部へのビーム浸透度を確認し、上空と地上単独のデータよりも、両者を合わせることで、ビームの浸透度が高くなることが確認された。本検証は、申請者らが開発したΩ指数というビーム到達領域を判別する指数に基づいて行われた。両者を合わせてもカバーできない領域に関して、画像生成系深層学習ネットワークの学習器生成を試みた。現状、ネットワークの最適化やトレーニングデータの不足などから、ビームが到達できない領域の補間画像の生成には成功していないが、改良を進めている。
本研究の目的である樹木3次元点群画像の補間処理を行うために、個々の樹木を認識したり、異なるカテゴリーの点群から樹木分離する必要があり、そのために点群深層学習などを駆使した処理を新たに開発することができた。また、前年に行ったピクセルベースの分類処理も利用可能であり、本研究にかかわる樹木点群処理の自動化と効率化のための手法を新たに開発することができた。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2020-07-30 - 2023-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】農業環境・情報工学

【研究領域課題番号】17H03898 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ライダー / リモートセンシング / UAV / SLAM / 植生 / ３次元画像 / 画像合成

【研究成果の概要】

ライダーによる植物計測におけるブラインドエリア削減のため、SLAMによる地上測定やUAVによる方法を検討し、測定条件や異なる移動体での比較を行なった。その結果、ブラインドエリアをより削減するための測定条件を確認した。得られた植物３次元画像から、構造情報の抽出法を検討し、葉傾斜角の自動抽出方法を開発した。３次元ライダー画像と２次元カメラ画像をコンポジットする技術を開発した。本方法により、植物のクロロフィル３次元空間分布や、葉温の３次元空間分布を得られることが示され、植物生理や生化学特性の３次元空間分布を得る方法を開発することができた。

【研究の社会的意義】

３次元測定器であるライダーにより植生３次元情報を得ることは、気候変動や大気汚染などの植生への影響モニタリングにおいて極めて有効だが、ライダーのレーザーが届かないエリアであるブラインドエリアの存在がその精度に影響していた。本研究では自動運転などに使われるSLAM技術をもとに、地上、上空から多方向計測によりブラインドエリアの問題を解消しようとしたもので、本研究で得られた知見を使えば、より精度の高い植生モニタリングが可能となる。また、植生の３Dと２Dの画像を統合する技術を開発し、これにより植物の生理的な情報の３次元空間分布も得られ、植物の本質的特性に立脚したモニタリングの可能性を切り開いた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】14404021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

国際研究者交流 / 中国:韓国 / 森林 / 現地調査 / リモートセンシング / 東アジア地域 / 人工衛星データ / 植生

【研究成果の概要】

東アジア地域の森林は,人為的や環境変化などにより年々減少していると言われている。本研究では,人工衛星によるリモートセンシングならびに現地調査により,植生の定量的評価を行った。また,東アジア各国の研究者と共同で現地調査と討論を行い,植生データ,分析技術,研究成果を共有した。
1.衛星データによる森林の定量的評価方法を開発した。高分解能衛星IKONOSのデータから,森林資源である個々の樹冠を抽出し,GIS用データを作成した。さらに,立木密度の分布パターンを定量化する地球統計学的手法を開発した。また,広範囲のNOAA衛星の3年間のデータを使って,各場所の植生季節変動パターンを分類する手法を開発した。
2.日本だけでなく韓国でも被害が拡大しているナラ枯れの現地調査を行った。中国東北部でブナ科植物の分布状況を調査し,ナラ枯れのリスクアセスメントを行うための基礎調査を行った。高分解能衛星データを使ったナラ枯れ被害の検出技術を開発した。
3.韓国,中国および日本において各国研究者が一堂に会して議論を行い,各自の衛星データ解析技術及び研究成果を共有した。
(1)2004年10月に韓国木甫において開催された東アジア生態学国際会議EAFESで,一つのセッションを企画し,発表を行った。
(2)2005年7月に韓国ソウルにおいて開催された地球科学とリモートセンシング国際会議IGARSSで,一つのセッションを企画し,発表を行った。
(3)2005年10月に中国北京において中国の研究協力者が運営した第9回物理的測定とリモートセンシング国際会議ISPMSRSで発表を行った。
(4)2005年11月に韓国および中国の研究協力者を招へいし,金沢大学でリモートセンシングと森林に関する国際会議を開催した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2005

【配分額】12,700千円 (直接経費: 12,700千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】11691147 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境モニタリング / 東アジア地域 / 植生 / リモートセンシング / 現地調査 / スペクトル特性 / 観測距離

【研究成果の概要】

森林は,地球上の生物の生存環境を保つ上で重要な役割を演じている。最近,東アジアでは,森林が人為的や環境変化などの理由により年々減少していると言われているが,その定量的な解析は十分に行われていない。本研究では,1.まず,特定の地域における植生について,人工衛星によるリモートセンシングならびに現地調査を行うことにより,リモートセンシングのグランドトルース(Ground truth)を確立する。2.次に東アジア地域の植生の広範囲な時空間解析をリモートセンシングにより行う。ことを目的として,東アジアの研究者が共同で,現地調査と討論を行った。
(I)日本における植生調査ならびに研究打ち合わせ
植生のリモートセンシングのグランドトルースを確立するために,中国の研究者および韓国の研究者を招聘し,現地植生調査と研究討論を行った。
1.本学メインキャンパスの森林域にて,植物の種類ごとのスペクトル特性を測定した。
2.ランドサットTMデータを購入し,センサごとの解析を行った。
3.地上の観測データと衛星データとの対応を検討した。
4.植生に関する研究者および市民に対し研究内容を公開し,討論するためのシンポジウムを開催した。
(II)中国における植生調査のための資料収集ならびに研究打ち合わせ
中国において植生調査ならびに研究討論を行った。
1.中国森林科学研究院の衛星画像解析装置等の視察を行った。
2.内モンゴル地区において樹木および草原のスペクトル特性を測定した。
3.中国科学院にて植生調査の資料を収集するとともに中国の研究分担者と討論した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】7,300千円 (直接経費: 7,300千円)

【研究分野】環境保全

【研究領域課題番号】11794031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

GIS / リモートセンシング / 植生変遷 / 航空写真測量 / DEM / 流出解析 / シミュレーション / 環境共生 / 里山 / 森林成長 / 地球環境 / 植生

【研究成果の概要】

本研究においては、環境共生の議論のシンボルとして注目の集まっている「里山」について、写真測量やリモートセンシングの先端技術と現地観測データをGIS上に統合することによって、その動態を観測する方法論を検討し、取得されたデジタルデータに基づいて、地球温暖化問題とも密接に関わる炭素固定量評価手法の開発を行った。
報告書ではその成果を、第1章:里山の森林成長と二酸化炭素固定量評価の方法論、第2章:リモセン先端技術の森林計測学への応用、第3章:高解像度DEMの精度と応用、第4章:高解像度DEMに基づく丘陵地の流出解析と植生変化、として取り纏めた。
主な成果として、20世紀後半(過去50年間)の里山の自然環境復元をデジタル写真測量技術を応用することで可能とし、森林の変化をGISベースで詳細に解析できるようにした。森林成長を高解像度DEMによりとらえ、植生判別を行った後、針葉樹林および広葉樹林において二酸化炭素固定量を試算した。また、レーザレーダやMSSなど、先端技術を応用して立木の本数や林分材積を算出する方法論の開発を行った。これらを応用することで、二酸化炭素固定量評価手法を高度化できる可能性が示された。一方、高解像度DEM自体の精度検証を、モデル実験を導入して行い、森林動態観測における精度推定の方法論を検討した。さらに、高解像度DEMと現地における流量測定を実施し、植生の違いよる流出特性の違いを明らかにし、植生回復に伴う流出特性変化のシミュレーション手法の開発を行った。
以上を通じて、愛知県瀬戸市を例に、里山の地形的特徴と森林動態を具体的に把握し、その過程をシミュレートする基礎を構築した。

【研究種目】地域連携推進研究費

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,500千円 (直接経費: 13,500千円)