JP2016156778A - 空中撮影用立体マーカー水位計 - Google Patents

空中撮影用立体マーカー水位計 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来の農業ロボットシステムにおいては、多大な人的労力が水田の水管理にともなってしばしば発生する。
【解決手段】 高さの方向について分割された本体部表面領域112〜114を表面に有する本体部110を備え、本体部表面領域112〜114のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を全面的または部分的に呈し、本体部表面領域112〜114が水に接触しているときにそれぞれ呈する色は全て同じであり、本体部表面領域112〜114が水に接触していないときにそれぞれ呈する色は全て互いに相異なることを特徴とするマーカー水位計100である。
【選択図】 図2

Description

本発明は、水田水位監視システムの空中撮影用立体マーカー水位計に関する。
田植えのみならず、除草剤の散布などの田植え後における種々の農作業は、稲作農家にとって重労働である。
そこで、無人ヘリコプターを利用してそのような農作業の自動化を促進する農業ロボットシステムが、知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2014−76676号公報
ところで、田植え後に散布された除草剤の効果は水が水田に張られている状態が保たれる場合においてより良好に発揮されるので、水田の水管理は日夜の区別なく続けられる。
そして、稲の生育が進むと、さらなる生育に欠かせない作業である土用干しが始められ、水が水田に張られている状態と、水が水田に張られていない状態と、が繰り返される。
しかしながら、前述された従来の農業ロボットシステムにおいては、多大な人的労力が水田の水管理にともなってしばしば発生する。
より具体的には、4.5ha(150m×300m)程度の点在している多数の水田の水位が主として目視によって監視され、それらの水量が人手を介して調節されることが、大規模農家においては普通である。
本発明は、前述された従来の課題を考慮し、水田の水管理にともなって発生する人的労力を低減することが可能な空中撮影用立体マーカー水位計を提供することを目的とする。
第1の本発明は、高さの方向について分割された複数の領域を表面に有する本体部を備え、
前記複数の領域のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を全面的または部分的に呈し、
前記複数の領域が水に接触しているときにそれぞれ呈する色は全て同じであり、前記複数の領域が水に接触していないときにそれぞれ呈する色は全て互いに相異なることを特徴とする空中撮影用立体マーカー水位計である。
第2の本発明は、前記本体部は、錐状であることを特徴とする、第1の本発明の空中撮影用立体マーカー水位計である。
第3の本発明は、前記本体部を支持する基部を備えることを特徴とする、第1の本発明の空中撮影用立体マーカー水位計である。
第4の本発明は、前記高さの方向が鉛直方向であるように水田に設置され、
空中撮影されることを特徴とする、第1の本発明の空中撮影用立体マーカー水位計である。
本発明によって、水田の水管理にともなって発生する人的労力を低減することが可能な空中撮影用立体マーカー水位計を提供することができる。
本発明における実施の形態の水田水位監視システムの模式的な平面図 本発明における実施の形態の水田水位監視システムの模式的な斜視図 (a)本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用前のマーカー水位計の模式的な正面図、(b)本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用前のマーカー水位計の模式的な平面図 (a)本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計の模式的な正面図(その一)、(b)本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計の模式的な平面図(その一) (a)本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計の模式的な正面図(その二)、(b)本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計の模式的な平面図(その二) 本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な斜視図(その一) 本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な斜視図(その二) (a)本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な正面図(その一)、(b)本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な平面図(その一) (a)本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な正面図(その二)、(b)本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な平面図(その二) 本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な斜視図(その三) 本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計の模式的な斜視図(その四)
以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。
まず、図1〜3を主として参照しながら、本実施の形態の水田水位監視システムの構成および動作について具体的に説明する。
ここに、図1は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの模式的な平面図であり、図2は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの模式的な斜視図であり、図3(a)は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用前のマーカー水位計100の模式的な正面図であり、図3(b)は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用前のマーカー水位計100の模式的な平面図である。
本実施の形態の水田水位監視システムは、マーカー水位計100と、ビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー211〜213と、マルチローター無人ヘリコプター300と、を備える。
はじめに、マーカー水位計100について説明する。
マーカー水位計100は、本体部110と、基部120と、を備える。
マーカー水位計100の高さHは、30〜60cm程度である。
本体部110は、高さHの方向について分割された本体部表面領域111〜114を表面に有し、円錐状である。
より具体的な、水位計としての機能などと併せて後に詳述されるように、マーカー水位計100は、高さHの方向が鉛直方向であるように水田Fに設置され、空中撮影される。
なお、マーカー水位計100は、本発明の空中撮影用立体マーカー水位計の一例である。
また、本体部表面領域112〜114は、本発明の複数の領域の一例である。
基部120は、本体部110を支持する。
基部120は、基部上面121および基部下面122を有する。そして、基部120は、たとえば、ゴム板で構成されており、マーカー水位計100が風雨によって吹き倒されてしまう恐れを低減するウェイトとしての役割を果たし、ポール(図示省略)を利用して本体部110に固定されるとともに土壌面Sに固定されている。
つぎに、ビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー211〜213について説明する。
ビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー211〜213は、マーカー水位計100と類似する構成を有しており、同様に、水田Fに設置され空中撮影されるが、水位計としての機能をもっていなくてもよく、単なるマーカーとしての機能をもっていればよい。
すなわち、ビット基準マーカー201〜207は二進記数法を利用して水田番号を表現するためのビットを指定しており、水田番号マーカー211〜213はそれぞれ後に設置されているビット基準マーカー201〜203が指定するビットの値が1であることを指定している。
より具体的に説明すると、つぎの通りである。
左から3番目のビット基準マーカー201は第1ビットを指定するマーカーであり、第1ビットの値が水田Fについては1であるので、水田番号マーカー211がビット基準マーカー201の前に設置されている。
左から4番目のビット基準マーカー202は第2ビットを指定するマーカーであり、第2ビットの値が水田Fについては1であるので、水田番号マーカー212がビット基準マーカー202の前に設置されている。
左から5番目のビット基準マーカー203は第3ビットを指定するマーカーであり、第3ビットの値が水田Fについては1であるので、水田番号マーカー213がビット基準マ
ーカー203の前に設置されている。
左から6番目のビット基準マーカー204は第4ビットを指定するマーカーであり、第4ビットの値が水田Fについては0であるので、水田番号マーカーはビット基準マーカー204の前に設置されていない。
左から7番目のビット基準マーカー205は第5ビットを指定するマーカーであり、第5ビットの値が水田Fについては0であるので、水田番号マーカーはビット基準マーカー205の前に設置されていない。
左から1番目のビット基準マーカー206は第6ビットを指定するマーカーであり、第6ビットの値が水田Fについては0であるので、水田番号マーカーはビット基準マーカー206の前に設置されていない。
左から2番目のビット基準マーカー207は第7ビットを指定するマーカーであり、第7ビットの値が水田Fについては0であるので、水田番号マーカーはビット基準マーカー207の前に設置されていない。
したがって、水田Fがもつ水田番号は、
(数1)
7(=1×20+1×21+1×22
である。
そして、本実施の形態の水田水位監視システムは、7個のビット基準マーカー201〜207を備えるので、1から127(=27−1)までの水田番号を表現することができ
、127枚以下の水田を所有する場合において利用可能である。
ビット基準マーカー201〜207の個数が必要に応じて選択されればよいことは、いうまでもない。
たとえば、64(=26)枚の水田を所有する場合においてはビット基準マーカー20
1〜207が全て必要であるが、32(=25)枚の水田を所有する場合においてはビッ
ト基準マーカー207が不要であり、16(=24)枚の水田を所有する場合においては
ビット基準マーカー206および207が不要である。
ビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー211〜213の全部または一部は、単なるマーカーとしての機能をもっているのみならず、水位計としての機能をもっていてもよい。
たとえば、確実に必要である、最下位の第1ビットを指定するビット基準マーカー201が、水位計としての機能をもっていてもよい。すると、マーカー水位計100は不要になるので、水田水位監視システムの構築費用が削減される。そして、ビット基準マーカー201は、ビット基準マーカー201〜207が並んでいるビット基準マーカー列の中央部分にあるので、後述されるヘリコプター空中撮影機構320によって得られる上方からの空中撮影画像に撮り損ねなくほぼ確実に含まれる。
もちろん、個別に水田番号をもつ水田の、経度および緯度などのGPS(Global
Positioning System)位置がGPSモバイル情報端末装置を利用する有人データ収集などを利用してあらかじめ測定され蓄積されている水田水位監視システムにおいては、そもそも、ビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー2
11〜213が不要である。
なぜならば、空中撮影される、水田ごとに設置されているマーカー水位計100のGPS位置が、後述されるヘリコプターGPS機構310を利用して測定可能であるからである。
しかしながら、ヘリコプターGPS機構310のGPS精度は必ずしも高くはないので、たとえば、二つの隣接する水田が測定されたGPS位置によって正確に識別できないことがある。
そこで、本実施の形態の水田水位監視システムにおいては、マーカー水位計100がビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー211〜213とともに空中撮影され、マーカー水位計100が設置されている水田が空中撮影によって得られる水田番号を利用して同定される。
さらに、マーカー水位計100が設置されている水田は、空中撮影によって得られる水田番号を前述されたマーカー水位計100のGPS位置と併用することによって同定されてもよい。
つぎに、マルチローター無人ヘリコプター300について説明する。
マルチローター無人ヘリコプター300は、ヘリコプターGPS機構310と、ヘリコプター空中撮影機構320と、を備える。
ヘリコプターGPS機構310は、GPS位置を測定するための衛星アンテナなどを有する。
ヘリコプター空中撮影機構320は、水田Fをはじめとする水田ごとに設置されている、マーカー水位計100と、ビット基準マーカー201〜207および水田番号マーカー211〜213と、を空中撮影するためのディジタルカメラなどを有する。
たとえば、通信テレメーターシステム(図示省略)による水門開閉およびポンプ駆動停止が、ヘリコプター空中撮影機構320によって得られる空中撮影画像をPC(Personal Computer)画像解析処理することによって生成される水田水位マップを利用して自動的に行われてもよい。すると、水田の水位が自動的に目標水位となるように調節されるので、水田の水管理にともなって発生する人的労力が低減される。
もちろん、このような空中撮影画像は、ヘリコプターGPS機構310によって得られるGPS情報とともに、(1)農薬を散布する際などのマルチローター無人ヘリコプター300の自動運転に利用されてもよいし、(2)マルチローター無人ヘリコプター300に搭載されている落下式電池(図示省略)をその使用後に投下する際などの目標地点の設定に利用されてもよい。
さて、図2および3を主として参照しながら、マーカー水位計100の水位計としての機能などについて詳述する。
本体部表面領域111が水に接触しているかいないかにかかわらず呈する色は、本体部表面領域112〜114が水に接触していないときにそれぞれ呈する色とは、互いに相異なる。
本体部表面領域112〜114のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を呈する。そして、本体部表面領域112〜114が水に接触しているときにそれぞれ呈する色は全て同じであり、本体部表面領域112〜114が水に接触していないときにそれぞれ呈する色は全て互いに相異なる。
より具体的に説明すると、つぎの通りである。
本体部表面領域111が水に接触しているときに呈する色は白色であり、本体部表面領域111が水に接触していないときに呈する色も白色である。
本体部表面領域112が水に接触しているときに呈する色は灰色であり、本体部表面領域112が水に接触していないときに呈する色は青色である。本体部表面領域113が水に接触しているときに呈する色は灰色であり、本体部表面領域113が水に接触していないときに呈する色は黄色である。本体部表面領域114が水に接触しているときに呈する色は灰色であり、本体部表面領域114が水に接触していないときに呈する色は赤色である。
そして、基部上面121が水に接触しているときに呈する色は白色であり、基部上面121が水に接触していないときに呈する色も白色である。
したがって、使用中の本体部110の表面状態はつぎに例示されるように変化し、マーカー水位計100の水位計としての機能が発揮される。
図4に示されているように、基部下面122とほぼ一致している土壌面Sから測定される水深Dが15cm程度であるときには、本体部表面領域114の全面が呈する色は赤色から灰色に変化しており、本体部表面領域113の下半部分が呈する色は黄色から灰色に変化しており、本体部110の表面状態は赤色が空中撮影画像において全く存在しなくなる状態である。
ここに、図4(a)は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計100の模式的な正面図(その一)であり、図4(b)は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計100の模式的な平面図(その一)である。
図5に示されているように、水深Dが25cm程度であるときには、本体部表面領域114の全面が呈する色は赤色から灰色に変化しており、本体部表面領域113の全面が呈する色は黄色から灰色に変化しており、本体部表面領域112の下半部分が呈する色は青色から灰色に変化しており、本体部110の表面状態は赤色および黄色が空中撮影画像において全く存在しなくなる状態である。
ここに、図5(a)は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計100の模式的な正面図(その二)であり、図5(b)は本発明における実施の形態の水田水位監視システムの使用中のマーカー水位計100の模式的な平面図(その二)である。
本体部表面領域112が水に接触しているとき、および水に接触していないときに呈する色はそれぞれ灰色および青色であり、相互区別性が互いに高い。本体部表面領域113が水に接触しているとき、および水に接触していないときに呈する色はそれぞれ灰色および黄色であり、相互区別性が互いに高い。本体部表面領域114が水に接触しているとき、および水に接触していないときに呈する色はそれぞれ灰色および赤色であり、相互区別
性が互いに高い。
そして、本体部表面領域112〜114が水に接触していないときにそれぞれ呈する色は、青色、黄色および赤色であり、相互区別性が全て互いに高い。
さらに、本体部表面領域111および基部上面121が水に接触しているかいないかにかかわらず呈する色は、白色であり、このような本体部表面領域112〜114が水に接触していないときにそれぞれ呈する色の相互区別性を向上させる。
前述されたマーカー水位計100の水位計としての機能を実現するための設計寸法などについてより具体的に説明すると、つぎの通りである。
本体部表面領域111は、水深Dが30cm程度であるときの水面よりも上にある高さに形成されている。
本体部表面領域112は、水深Dが30cm程度であるときの水面と、水深Dが20cm程度であるときの水面と、の間にある高さに形成されている。本体部表面領域113は、水深Dが20cm程度であるときの水面と、水深Dが10cm程度であるときの水面と、の間にある高さに形成されている。本体部表面領域114は、水深Dが10cm程度であるときの水面と、水深Dが5cm程度であるときの水面と、の間にある高さに形成されている。
そして、基部120は、水深Dが5cm程度であるときの水面よりも下にある高さに形成されている。
したがって、5cm程度の波高をもつ波の影響があっても、(1)赤色が観測されない場合(図4参照)においては、水深Dが5(10−5)cm程度以上であり、(2)赤色のみならず、黄色が観測されない場合(図5参照)においては、水深Dが15(20−5)cm程度以上であり、(2)赤色および黄色のみならず、青色が観測されない場合においては、水深Dが25(30−5)cm程度以上である、と考えられる。
このような本体部110の表面状態の変化は目視によっても容易に認識可能であるので、水田の水管理にともなって発生する人的労力が低減される。
本体部表面領域112〜114のそれぞれが水に接触しているかいないかに応じて異なる色を呈する構成は、たとえば、水に接触すると色が変化する耐水性紙のラミネートによる表面加工処理を利用して実現される。
このような耐水性紙は、(1)マルチローター無人ヘリコプター300の飛行高度は5〜100m程度であるので、水に接触しているかいないかに応じた色の変化が100m程度の高度から認識可能であるように、鋭敏な変色性を有し、(2)水田水位監視システムが降雨の後に速やかに使用可能であるように、速乾性を有することが望ましい。
そして、本体部表面領域112〜114は、風波の影響も考慮された太陽光の表面乱反射に起因する悪影響が抑制されるように、微小凹凸構造を利用して印刷加工されていてもよい。
以上において説明されたように、本実施の形態によれば、高価な通信モジュールが点在している多数の水田ごとに設置されなければならず、実装が短距離通信を利用するためにそもそも困難である無線LAN(Local Area Network)に依存するこ
となく、安価であって信頼性が高い水田水位監視システムが容易に構築される。
なお、前述された実施の形態においては、マーカー水位計100は、高さHの方向について分割された本体部表面領域111〜114を表面に有する本体部110を備え、本体部表面領域112〜114のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を全面的に呈した。
しかしながら、これに限らず、本発明の空中撮影用立体マーカー水位計は、高さの方向について分割された複数の領域を表面に有する本体部を備え、複数の領域のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を部分的に呈してもよい。
たとえば、図6に示されているように、マーカー水位計100は、高さの方向について分割された本体部表面領域111〜113を表面に有する本体部110を備え、本体部表面領域112および113のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を部分的に呈してもよい。
ここに、図6は、本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な斜視図(その一)である。
より具体的に説明すると、つぎの通りである。
本体部表面領域112は本体部上側表面領域112aおよび本体部下側表面領域112bを有し、本体部表面領域113は本体部上側表面領域113aおよび本体部下側表面領域113bを有する。そして、本体部上側表面領域112aおよび113aのそれぞれは水に接触しているかいないかに応じて異なる色を呈するが、本体部下側表面領域112bおよび113bのそれぞれは水に接触しているかいないかにかかわらず同じ色を呈する。
複数の領域のそれぞれが水に接触しているかいないかに応じて異なる色を部分的に呈する構成においては、たとえば、前述された表面加工処理が行われる表面積が小さいので、安価である水田水位監視システムが構築される。
また、前述された実施の形態においては、本体部110は、円錐状であった。
しかしながら、これに限らず、本発明の本体部は、円錐状ではない錐状であってもよい。
たとえば、図7に示されているように、本体部110は、四角錐状であってもよい。
ここに、図7は、本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な斜視図(その二)である。
本体部が錐状である構成においては、たとえば、空中撮影用立体マーカー水位計が風雨によって吹き倒されてしまう恐れが低減され、本体部の表面状態の変化が前述された上方からの空中撮影画像によっても正確に認識可能であるので、信頼性が高い水田水位監視システムが構築される。
また、図8に示されているように、本体部110は、半球状であってもよい。
ここに、図8(a)は本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な正面図(その一)であり、図8(b)は本発明における別の実
施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な平面図(その一)である。
本体部110が半球状である構成においては、たとえば、マーカー水位計100が風雨によって吹き倒されてしまう恐れが低減されるので、信頼性が高い水田水位監視システムが構築される。
また、図9に示されているように、本体部110は、楕円半球状であってもよい。
ここに、図9(a)は本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な正面図(その二)であり、図9(b)は本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な平面図(その二)である。
本体部110が楕円半球状である構成においても、たとえば、マーカー水位計100が風雨によって吹き倒されてしまう恐れが低減されるので、信頼性が高い水田水位監視システムが構築される。
また、図10に示されているように、本体部110は、円柱状であってもよい。
ここに、図10は、本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な斜視図(その三)である。
本体部110が円柱状である構成においては、たとえば、大量生産が容易であるので、安価である水田水位監視システムが構築される。
また、図11に示されているように、本体部110は、四角柱状であってもよい。
ここに、図11は、本発明における別の実施の形態の水田水位監視システムのマーカー水位計100の模式的な斜視図(その四)である。
本体部110が四角柱状である構成においても、たとえば、大量生産が容易であるので、安価である水田水位監視システムが構築される。
本発明における空中撮影用立体マーカー水位計は、水田の水管理にともなって発生する人的労力を低減することが可能であり、水田水位監視システムの空中撮影用立体マーカー水位計に利用する目的に有用である。
100 マーカー水位計
110 本体部
111〜114 本体部表面領域
112a、113a 本体部上側表面領域
112b、113b 本体部下側表面領域
120 基部
121 基部上面
122 基部下面
201〜207 ビット基準マーカー
211〜213 水田番号マーカー
300 マルチローター無人ヘリコプター
310 ヘリコプターGPS機構
320 ヘリコプター空中撮影機構
第1の本発明は、高さの方向について分割された複数の領域を表面に有する本体部を備え、
前記複数の領域のそれぞれの全面または一部が、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を呈する機能を有し
前記複数の領域が水に接触しているときにそれぞれ呈する色は全て同じであり、前記複数の領域が水に接触していないときにそれぞれ呈する色は全て互いに相異なることを特徴とする空中撮影用立体マーカー水位計である。

Claims (4)

  1. 高さの方向について分割された複数の領域を表面に有する本体部を備え、
    前記複数の領域のそれぞれは、水に接触しているかいないかに応じて異なる色を全面的または部分的に呈し、
    前記複数の領域が水に接触しているときにそれぞれ呈する色は全て同じであり、前記複数の領域が水に接触していないときにそれぞれ呈する色は全て互いに相異なることを特徴とする空中撮影用立体マーカー水位計。
  2. 前記本体部は、錐状であることを特徴とする、請求項1に記載の空中撮影用立体マーカー水位計。
  3. 前記本体部を支持する基部を備えることを特徴とする、請求項1に記載の空中撮影用立体マーカー水位計。
  4. 前記高さの方向が鉛直方向であるように水田に設置され、
    空中撮影されることを特徴とする、請求項1に記載の空中撮影用立体マーカー水位計。
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