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ICT農業 リモートセンシング技術

ドローンの空撮により農作物の生育状態を見える化

画像から農作物の生育状態を計測し、ICT技術で持続可能な地域農業に貢献する

 コニカミノルタのリモートセンシング技術は、画像解析を用いたICT技術で持続可能な地域のスマート農業に貢献します。 「ドローン撮影による広範囲な観察」と「画像解析を用いた生育状況の可視化および定量化」によって、従来の人手による生育計測を軽減し、地域の効率的な栽培管理を可能にします。1)かん・こつ・経験から脱却する、データを駆使した農業経営の実現、2)必要箇所に必要量の効率的な施肥、農作物の品質と収穫量の向上、3)ICT導入により、就農者減少の影響を受けにくい持続可能な農業実現に貢献することができます。

 これらの生育計測は、日照条件(天候や時間)による影響を低減し、信頼性の高いデータを蓄積することが可能です。また、解析データは、全農が提供する営農管理システム(Z-GIS)に対応した形式で、利便性も考慮されたものになっています。

 現在は、水稲中心にサービスを展開していますが、今後他の野菜や果樹などの作物への対象拡大も検討しています。

技術概要

 農作物の生育状況(活性度合い)を定量化する原理には、植物の「近赤外光を強く反射し、可視光は葉緑素によって吸収する」という特性が利用されています。生育状況によって植物が持つ葉緑素の量は変化するので、これに応じて可視光領域の吸収量は変化します。一方で、近赤外光領域では、反射率は一定です。この近赤外光の反射率を基準とし、可視光の反射率との比をとった指標が、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index: 正規化差植生指数)です。この際に計測する光は、稲全体から反射した光なので、稲の体積情報が反映されています。したがって、NDVIは、草丈や生育量などとの相関が高く、様々な情報を得られる指標です。そのほか、画像内の単位面積当たりの葉の領域から算出した「植被率」により、初期成育では茎数も把握することができます。これらの指標を用いた生育状況の見える化を、ドローンに搭載したマルチスペクトルカメラの空撮画像から自動で解析することができます。

 コニカミノルタが培ってきた画像処理技術は、農業リモートセンシング技術にも使われています。ドローンの空撮画像は、天気や太陽高度といった様々な照明条件変化の影響を受けます。これらの影響を低減し、経時・経年での比較を可能にする3つの補正技術が「太陽光補正」「天気補正」「太陽高度補正」です。「太陽光補正」では、太陽(光源)の位置によって画像内に生じる明暗を補正します。また、「天気補正」は、天気変化による圃場内の影の出方によってコントラストが変化することを利用して、画像のコントラストから補正値を算出します。最後に、「太陽高度補正」は、太陽高度によって稲にあたる光の角度・強度が変化することを、日時情報を使って補正します。これら3つの補正技術の組み合わせで、圃場の経時や経年でのデータ比較・蓄積が可能となります。

全農営農システム(Z-GIS)との連携

解析したNDVIと植被率の結果(カラーマップ、圃場平均値)は、全農営農システム(Z-GIS)で読み込み可能な形式になっています。Z-GISで表示することで、他の営農管理情報と一元管理ができます。

Z-GISでの表示画面

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