WEKO3
アイテム
UASリモートセンシングによる水田土壌化学性の推定とイネの倒伏レベルの評価に関する研究
http://hdl.handle.net/10076/0002001654
http://hdl.handle.net/10076/00020016543e4d5605-44ec-4e8b-965c-598861d4a2e3
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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2025DB0910.pdf (42.2 MB)
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| アイテムタイプ | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||||||
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| 公開日 | 2025-12-10 | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | UASリモートセンシングによる水田土壌化学性の推定とイネの倒伏レベルの評価に関する研究 | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | Studies on estimation of soil chemical properties in paddy fields and assessment of rice lodging severity using UAS remote sensing | |||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 言語 | ||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||||
| アクセス権 | ||||||||||
| アクセス権 | open access | |||||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||||||
| 著者 |
佐藤, のぞみ
× 佐藤, のぞみ
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| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | 近年， 農業現場にスマート農業技術の導入が推進される中， 分光センシングを用いた非破壊かつ非接触による物体の計測手法が実用されつつある． 本法は対象物のスペクトル情報から目的とする化学組成を定量する手法であり， 農業分野では植物体のクロロフィル量や窒素吸収量， 土壌の全炭素， 全窒素等が測定されている． これらの技術を上空から広範囲で適用したものがリモートセンシングであり， 1970年代から人工衛星により取得される光学画像を利用して作付けや土壌マップの作成等が行われてきた． 2010年代からは小型の無人航空機（ UAS: unmanned aircraft systems ） を用いた UAS リモートセンシングの研究開発が始まり， 衛星と比較して費用対効果，画像の解像度， データ取得地域やタイミングの柔軟性の面から大きな利点を有している． 作物の栄養状態の把握や収穫期および収量の予測等で実用化が進みつつあるが， 土壌物理化学性の直接的なセンシングに関しては統一的な撮影および解析手法がなく， 実用に至っていないのが現状である． またそれゆえ， リモートセンシングで得られた土壌データと植物データの関係を評価した例もない． こうした現況の中， 本論文では水田圃場を対象に UAS リモートセンシングを用いた土壌化学性推定の高精度化に関する研究（ 第2 章） と，UAS で取得したマルチスペクトル画像から土壌肥沃度を推定するとともに， 別途標高データからイネの倒伏レベルの空間分布を把握し， 両者の関係を検証する研究（ 第3章） を行った. 第2 章では， UAS リモートセンシングで得られる分光指数を用いて水田の土壌化学性を推定する際に， 撮影高度の違いとピクセル抽出範囲の大きさが推定精度に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした． 高度 60 m ( 解像度 5 cm/pixel) と 140 m (10 cm/pixel) で取得した水田の裸地と湛水の画像について， 土壌採取地点を中心に4 つのサイズのバッファー円( 半径 0. 3 ，0. 5 ，1. 0 ，1. 5 m)でピクセル抽出範囲を設定して分光指数を作成し， これらの要因が土壌化学性との相関に与える影響を検証した． 高高度の画像は相関が高く， 撮影高度を上げて解像度を下げることにより， 作物残渣や影などの夾雑ピクセルの影響が低減された． また， ピクセル抽出範囲が大きいほど高相関となるが，最大の半径 1. 5 m で相関が低下するケースもあった．マルチスペクトル画像のバンド反射率統計値を検証すると，半径 1. 0 m からデータ範囲が広がることが確認された．ピクセル抽出範囲の拡大に伴って多様なピクセルが含まれることで相関が上がるが，大きすぎると夾雑ピクセルを含むため，バッファー半径を 1. 0m とすることが適切であると考えられた． また， 高解像度の画像をダウンサンプリングした画像では反射率の平均値が変わらないため，推定精度の向上は見られなかった． 高相関となる説明変数には青バンドを含む変数が多いことが新たに確認され， 青バンドが土壌化学性の推定に有効である可能性が示唆された． 第3 章では， UAS 画像から得られる様々なデータを用いてイネの倒伏レベルと土壌可給態窒素の空間分布を把握し， それらの関係性を検証した． 調査圃場は基肥一発肥料を施用したコシヒカリの栽培水田であり，UAS リモートセンシングによりイネの倒伏リスクを予測することを目的とした．UAS 画像から取得される数値表層モデル（ DSM: digital surface model） を用いて草高モデル(CHM: canopy height model) を算出してイネの倒伏レベルを解析し，その空間分布を明らかにした． 土壌可給態窒素の評価では， マルチスペクトル画像から緑と赤バンドの分光指数を選択し， 回帰分析によって土壌可給態窒素の推定式を作成した後，結果を1mメッシュに集約して土壌肥沃度マップを作成した． 両者の空間分布を比較すると， 倒伏レベルが高い領域は土壌可給態窒素が多い領域とほぼ一致した． また，イネの傾斜角と土壌可給態窒素の推定値には負の相関が認められ，土壌可給態窒素が多いほど倒伏レベルが高く， 土壌可給態窒素の適正値内でも倒伏が発生していた． これらの結果から， コシヒカリに基肥一発肥料を施用する際は， イネが吸収可能な窒素量（ 土壌可給態窒素 ＋ 肥料由来窒素） を 200 mg N k g− 1 以下とすることが望ましいと考えられた． 一方で圃場の外縁部では， 土壌可給態窒素が低いにも関わらず倒伏が発生していた． この部分では田植え機が旋回および往復する際に基肥が重複施用されるため， 復路では施肥を停止することが推奨された． 本論文では，UAS リモートセンシングで水田の土壌化学性を推定する際の撮影高度と解析に用いるピクセル値の抽出範囲について，より高い精度が得られる手法を明らかにした．また，DSM を用いてイネの倒伏レベルを評価する手法を開発するとともに， 土壌可給態窒素推定値との比較により， 基肥一発肥料でコシヒカリを栽培する際の窒素管理手法を提言した． 本研究で得られた成果を統合利用することで， 水稲栽培における UAS リモートセンシングの高度利活用と精密農業の実現に大きく貢献するものである． |
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| 言語 | ja | |||||||||
| 内容記述 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | 本文/三重大学大学院生物資源学研究科 | |||||||||
| 内容記述 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | 114p | |||||||||
| 書誌情報 |
発行日 2025-09-25 |
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| フォーマット | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | application/pdf | |||||||||
| 著者版フラグ | ||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||
| 出版者 | ||||||||||
| 出版者 | 三重大学 | |||||||||
| 出版者（ヨミ） | ||||||||||
| 値 | ミエダイガク | |||||||||
| 学位名 | ||||||||||
| 学位名 | 博士(学術) | |||||||||
| 学位授与機関 | ||||||||||
| 学位授与機関識別子Scheme | kakenhi | |||||||||
| 学位授与機関識別子 | 14101 | |||||||||
| 学位授与機関名 | 三重大学 | |||||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||||
| 学位授与年月日 | 2025-09-25 | |||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||||
| 学位授与番号 | 甲学術第2349号 | |||||||||
| 資源タイプ（三重大） | ||||||||||
| 値 | Doctoral Dissertation / 博士論文 | |||||||||
