スマート農業 Smart Agriculture

スマート農業におけるUAVの活用 Practical use of UAV in smart agriculture

  • 高解像度圃場写真による画像判読
  • 草地におけるオルソ画像の活用
  • スペクトルセンサーによる生育把握
  • 圃場の3次元データの活用
  • 鳥瞰映像による観察や作業記録

農業分野において、従来から無人のラジコンヘリなどにより薬剤などを散布していましたが、昨今、UAV(ドローン)を活用したスマート農業がさまざまな目的で期待されています。 特に、これまで衛星によって行われていたリモートセンシングが、UAVを用いることで手軽にかつ適期に実現できます。

高解像度圃場写真による画像判読

UAVによる空撮で、衛星写真に比べ、解像度の高い圃場写真(1画素あたり数センチ程度)が取得できます。これらの画像を用いて、生育ばらつき、倒伏・病害虫被害状況、草種・雑草分布状況、土壌の状況、排水・融雪状況、生産個体や牧草ロールカウント・ハウスなど施設の位置や形状など把握すること可能です。

岩崎では、UAVによる圃場の空撮と高解像度写真の提供を行っています。
また、こうした画像を蓄積し、AI(人口知能)技術を用いることで、草種等の判別が行える可能性が高まります。岩崎では、その手法と運用についてサービス化を検討しています。

左図:衛星写真による草地圃場
右図:UAVによる草地圃場丸で囲った部分→雑草の侵入状況がわかる)

小麦圃場の高解像度写真
(生育のばらつき、トラクタ走行跡などが鮮明にわかる)

道農業改良普及指導員へのUAVによる高解像度写真の活用調査(2015)

草地におけるオルソ画像の活用

岩崎では、UAV を活用した牧草の判別サービスを提供しています。

草地における植生調査の現状は、以下のような多くの課題を有しています。

【課題】

  • 多人数での作業(10人程度必要)
  • 日数を要する(チーム割や打合わせなどの事前段取りも必要)
  • 判別結果にばらつきがある(目視確認のため熟練度が影響)

ドローンによる空撮から得られる解像度の高い広範囲な画像を活用することで、以下のような効果が期待され、作業の効率化と調査精度の向上につながります。

【高解像度画像活用による効果】

  • 現地では空撮を担当する2~3人での作業
  • 短時間で空撮が可能(約5haで10分)
  • 画像から色相や分布形状などを客観的に判別

今後、AIによる画像判別も可能になり、さらに判別結果は、薬剤の高効率散布や可変施肥に活用できます。

圃場における形状の把握や面積の算出
オルソ画像による雑草域の判別

2017/5/22

裸地と雑草の位置がわかる

2017/6/16

雑草が5月と同位置で倒伏した

 2017/7/19

一番草収穫後3週間程度の画像からも、同位置に雑草が確認できる

カタログ

「牧草判読サービス」ちらし(PDF:235KB)

スペクトルセンサーによる生育把握

植物は、緑色に見えます。これは、可視光線(青・緑・赤など)のうち植物の葉が緑色の波長を反射し、赤や青の波長を吸収するためです。また人間の目では見ることのできない波長でも反射しており、生育の活発な植物のクロロフィルが近赤外線を強く反射することが知られています。

葉を挟んで生育を調査するSPAD計も
赤と近赤外線の2波長を使用

そこで、マルチスペクトルカメラなどのセンサーをUAVに搭載することで、植生図を把握し、生育診断が可能になります。
このマルチスペクトルカメラは、複数のバンド(青・緑・赤・レッドエッジなど)による画像を取得できます。さらに、取得した画像からNDVI(Normalized Difference Vegetation Index:正規化植生指数、植生の分布状況や活性度を示す指数)画像を生成することができます。最近では、UAVに搭載専用の小型軽量センサーもあります。

岩崎では、こうしたスペクトルセンサーを用いてUAVで計測し、NDVI図などを作成するサービスを提供します。

様々な生育把握手法(2018 年度ホクレン訓子府実証農場共同試験)

ドローン用マルチスペクトルカメラだけではなく、トラクタ搭載型のレーザー式生育センサーや衛星データを利用して、植生や生育のばらつきを把握することが可能です。岩崎は2018 年度、ホクレン訓子府実証圃場と共同試験を実施することにより、これらの生育図をもとにした可変施肥体系を比較しました。

 

様々な生育図

トラクタから
ドローンから
衛星から
計測 レーザー式生育センサー マルチスペクトルカメラ 衛星画像
生育マップ(S1 値)
NDVI 図 NDRE 図
配信される生育図(光合成量)
特長
  • レーザーは日射の影響がほとんどなく、夜間でも計測可能。
  • リアルタイムに可変施肥を実施できる。
  • 北海道「普及推進事項」技術。
  • 写真解析ソフトによるデータ解析が必要であるが、解像度の高い生育図が得られる。
  • ドローンの操縦技術が必要。
  • 地域により安価に入手可能。
  • いつの配信データを採用するか判断が必要。
  • 大気の状況により、配信されない日もある。

圃場の3次元データの活用

UAVで空撮したデジタルカメラの画像から、3次元点群データを生成することで、植生で覆われている圃場では、穂高が計測でき、生育診断に活用することができます。一方、植生がない場合は、測量結果として地形データが得られ、土地整備に活用できます。

穂高断面図から生育診断
傾斜牧草地の3次元データ取得

鳥瞰映像による観察や作業記録

鳥瞰写真・映像撮影用UAVを使用して圃場の全景や倒伏状況、収穫作業の様子などを記録することができます。 岩崎では、空撮後にその場で撮影データ(写真または動画)をお渡しするサービスもご提供しています。

鳥瞰写真・映像撮影用UAV
傾斜圃場の全景動画 ※キャプチャ
倒伏状況などの調査記録

 


収穫作業の記録動画

実演会・セミナー

スマート農業に関する実演会・セミナー

岩崎では、スマート農業に関する実演会・セミナーを実施しております。スマート農業の最新動向ご紹介や、窒素センサーを用いた可変施肥システム、UAV(ドローン)によるセンシングなど最新技術を応用したスマート農業をご紹介いたします。

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