気球からの低空スペクトル画像計測による作物生育情報の面的評価

気球からの低空スペクトル画像計測による作物生育情報の面的評価

タイトル気球からの低空スペクトル画像計測による作物生育情報の面的評価
要約係留気球から撮影した作物圃場の赤・青・緑・赤外の反射輝度デジタル画像に基づいて、バイオマスおよびクロロフィル濃度を推定する回帰モデルを得るとともに、これら植物生育パラメータの面的分布を高精細度で評価できることを示した。
キーワード係留気球、反射輝度デジタル画像、バイオマス、クロロフィル濃度、面的分布
担当機関(独)農業環境技術研究所 環境管理部 計測情報科 生物情報計測研究室
区分(部会名)農業環境
専門情報管理
専門栽培
研究対象植物
分類研究
背景・ねらい作物や自然植生の生育状態の評価や管理を的確に行う上で、バイオマス、クロロフィル濃度、水ストレスなどの診断情報が重要となる。特に近年、圃場規模の拡大や農業生態系の維持管理の観点から、圃場・小地域スケールでこれらの植物パラメータを面的に計測評価することが必要となっている。そのため、気球からのスペクトル画像計測に基づいて、圃場における作物生育情報の面的分布を高精細度で評価する手法を開発した。
成果の内容・特徴
  1. 係留気球に2台の一眼レフカメラとビデオカメラを搭載したシステムを用いて、上空約150mの高度から、無線操作により圃場の可視・赤外写真を同期的に撮影し、これにより、赤(R)・青(B)・緑(G)・赤外(IR)の4つの広波長帯の反射輝度デジタル画像(500×1000画素、地上分解能約2.5cm×2.5cm)を得た。航空機に比べ簡易かつ頻繁に低コストで高解像度の4バンド分光画像を取得できる。
  2. 4つのバンドの反射輝度値とダイズ個体群のバイオマス(生体重)およびクロロフィル濃度(葉緑素計値)との関係を解析した結果、R、G、B、IR各バンドのバイオマスおよびクロロフィル濃度との単相関は、-0.949、-0.858、0.674、0.982および-0.752、0.707、-0.733、0.754であった(図1)。バイオマスはIRとG、クロロフィル濃度はGとBのそれぞれ2バンド広波長帯の回帰式により推定できることがわかった(図2)。
  3. これらの、評価モデルと画素ごとの反射輝度値から、バイオマスおよびクロロフィル濃度の面的分布を高精細度で推定することができた。空中の任意の角度および高さからの表示も可能である(図3)。
成果の活用面・留意点
  1. 作物圃場のバイオマスおよびクロロフィル濃度の面的分布を一括評価することができる。航空機等による農耕地観測の基礎として有効。係留気球は機動性に限界があるが、将来、圃場・小地域の生体・環境情報を低空から高精細度で評価する新リモートセンサシステム開発の基礎となる。
  2. データの規準化のためには、グレースケールの写し込みが必要。
具体的データ
図1
図2
図3
予算区分総合的開発(軽労化)
研究期間1994~1996
発表論文Estimating Spatial distribution of plant growth in a soybean field based on remotely-sensed spectral imagery measured with a balloon system. 日作紀64巻1号 (1995) ほか
発行年度1994
収録データベース研究成果情報

研究成果情報アクセスランキング

Copyright 2017 農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センター

Tsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council Secretariat