JP2018005467A - Farmwork plan support device and farmwork plan support method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、農作業計画支援装置及び農作業計画支援方法に関する。 The present invention relates to a farm work plan support apparatus and a farm work plan support method.
本技術分野の背景技術として、特開2007−310463(特許文献1)がある。この公報には、「管理対象圃場が含まれる地域を撮影した衛星画像データの波長成分に基づき管理対象圃場における作物品種の生育状態を認識する第1のステップと、作物品種の生育状態に応じた作業条件及び作業内容を格納したデータベースから、前記第1のステップで認識した作物品種の生育状態に対応する作業条件が格納されているかを検索し、格納されていた場合には、当該作業条件に関連付けて格納されている作業内容を読み出し、その作業内容を管理対象圃場毎に出力する第2のステップとを実行し、管理対象圃場における農作業を支援する。」と記載されている(要約参照)。 As a background art in this technical field, there is JP-A-2007-310463 (Patent Document 1). According to this publication, “first step for recognizing the growth state of a crop variety on the management target field based on the wavelength component of the satellite image data obtained by photographing the area including the management target field and the growth state of the crop variety” It is searched from the database storing the work conditions and the work contents whether the work conditions corresponding to the growing state of the crop varieties recognized in the first step are stored. The work contents stored in association with each other are read out, and the second step of outputting the work contents for each management target field is executed to support the farm work in the management target field (see summary). .
特許文献1に記載の技術は、農作業を実行する適切なタイミングを推定するが、当該適切なタイミング以外において農作業を実行する場合における、損失等に関する情報を提供していない。例えば、農作業を実行するリソース等の制限により、当該適切なタイミングに必ずしも農作業を実行することができるとは限らない。
The technique described in
従って、特許文献1に記載の技術は、当該適切なタイミングに農作業を実行できない場合における、農作業計画の生成を支援することはできない。そこで本発明の一態様は、管理圃場における農作業の作業適正度の推移を推定することを目的とする。
Therefore, the technique described in
上記課題を解決するために、本発明の一態様は以下の構成を採用する。管理圃場における農作業の計画の生成を支援する農作業計画支援装置であって、プロセッサと記憶装置とを含み、前記記憶装置は、画像特徴量と圃場の状態との対応を示す特徴量情報と、前記管理圃場の画像特徴量と、農作業の作業内容及び圃場の状態の組み合わせと、作業適正度の推移を示す作業適正度曲線と、の対応を示す作業適正度情報と、を保持し、前記プロセッサは、前記管理圃場について、作業適正度推定処理を実行し、前記作業適正度推定処理において、農作業の作業内容の入力を受け付け、前記特徴量情報が示す画像特徴量と、前記管理圃場の画像特徴量と、を比較して、前記管理圃場の状態を推定し、前記作業適正度情報を参照して、前記入力を受け付けた作業内容及び前記推定した状態の組み合わせに対応する作業適正度曲線を決定し、前記決定した作業適正度曲線が示す推移を、表示装置に出力する、農作業計画支援装置。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention employs the following configuration. A farm work plan support apparatus that supports generation of a farm work plan in a management field, including a processor and a storage device, wherein the storage device includes feature amount information indicating a correspondence between an image feature amount and a state of the field, and The processor stores image suitability information indicating the correspondence between the image feature amount of the managed field, the combination of the work contents and the state of the farm work, and the work suitability curve indicating the transition of the work suitability, and the processor Then, a work suitability level estimation process is executed for the management field, and in the work suitability level estimation process, an input of the work content of farm work is received, and an image feature value indicated by the feature value information and an image feature value of the management field And the state of the management field is estimated, the work suitability corresponding to the combination of the work content that has received the input and the estimated state with reference to the work suitability level information To determine the curve, the transition indicated by the work adequacy curve with the determined, to output to the display device, farm work plan support device.
本発明の一態様によれば、管理圃場における農作業の作業適正度の推移を推定することができる。上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to estimate the transition of the work suitability of farm work in a managed farm field. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that this embodiment is merely an example for realizing the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. In each figure, the same reference numerals are given to common configurations.
本実施形態は、複数の管理圃場に対する農作業計画の生成を支援する農作業計画支援装置を説明する。農作業計画支援装置は、例えば、管理圃場情報や、空中画像を解析して得られた管理圃場状況等を用いて、各管理圃場における各日の作業適正度を算出する。空中画像は、人工衛星や航空機等の空中のプラットフォームから撮影された1以上のバンドのスペクトル画像である。空中画像を解析することで、空中画像範囲内の全ての管理圃場の状況を考慮した作業経路を決定することができる。 This embodiment demonstrates the agricultural work plan assistance apparatus which supports the production | generation of the agricultural work plan with respect to a some managed farm field. The farm work plan support device calculates the work suitability level of each day in each managed farm using, for example, managed farm field information, a managed farm field situation obtained by analyzing an aerial image, and the like. An aerial image is a spectral image of one or more bands taken from an aerial platform such as an artificial satellite or an aircraft. By analyzing the aerial image, it is possible to determine a work path that takes into account the status of all the management fields within the aerial image range.
種まき、田植え、害虫駆除、農薬散布、肥料散布、収穫及び農業調査はいずれも農作業の一例である。管理圃場状況は、例えば、管理圃場における農作業の進度、生育の進度、生育不良、倒伏、及び害虫発生等の、本実施形態において管理圃場の外観(空中画像)から判断される状況である。管理圃場情報は、管理圃場において作付されている作物、管理圃場の面積等の、本実施形態において管理圃場の外観(空中画像)を用いずに入力される情報である。 Seeding, rice planting, pest control, pesticide spraying, fertilizer spraying, harvesting and agricultural surveys are all examples of agricultural work. The management field situation is a situation determined from the appearance (aerial image) of the management field in this embodiment, such as the progress of farm work, the progress of growth, the growth failure, the lodging, and the generation of pests in the management field. The management field information is information that is input without using the appearance (aerial image) of the management field in the present embodiment, such as the crop planted in the management field and the area of the management field.
図1は、本実施例の農作業計画支援システムの構成例を示すブロック図である。農作業支援システムは、ネットワーク300を介して互いに接続された、農作業計画支援装置100と1以上の管理端末200と、を含む。ネットワーク300は、農作業計画支援装置100と管理端末200との間のデータ転送のための経路を提供する。ネットワーク300は任意の種類のデータ転送経路を提供してもよい。ネットワーク300は、例えば、有線LAN(Local Area Network)、無線LAN、及び携帯電話網を含む。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a farm work plan support system according to the present embodiment. The farm work support system includes a farm work
農作業計画支援装置100は、プロセッサ(CPU)131、メモリ133、補助記憶装置132及び通信インターフェース134を有する計算機によって構成される。プロセッサ131は、メモリ133に格納されたプログラムを実行する。メモリ133は、不揮発性の記憶素子であるROM及び揮発性の記憶素子であるRAMを含む。ROMは、不変のプログラム(例えば、BIOS)などを格納する。RAMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサ131が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。
The farm work
補助記憶装置132は、例えば、磁気記憶装置(HDD)、フラッシュメモリ(SSD)等の大容量かつ不揮発性の記憶装置であり、プロセッサ131が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置132から読み出されて、メモリ133にロードされて、プロセッサ131によって実行される。なお、メモリ133に格納されているデータの一部又は全部が補助記憶装置132に格納されていてもよいし、補助記憶装置132に格納されているデータの一部又は全部がメモリ133に格納されていてもよい。
The
農作業計画支援装置100は、入力インターフェース135及び出力インターフェース136を有してもよい。入力インターフェース135は、キーボード137やマウス138などが接続され、オペレータからの入力を受けるインターフェースである。出力インターフェース136は、ディスプレイ139やプリンタなどが接続され、プログラムの実行結果をオペレータが視認可能な形式で出力するインターフェースである。
The farm work
通信インターフェース134は、所定のプロトコルに従って、他の装置との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。また、通信インターフェース134は、例えば、USB等のシリアルインターフェースを含む。
The
プロセッサ131が実行するプログラムは、例えば、リムーバブルメディア(CD−ROM、フラッシュメモリなど)又はネットワークを介して農作業計画支援装置100に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置132に格納される。このため、農作業計画支援装置100は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。
The program executed by the
農作業計画支援装置100は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、同一の計算機上で別個のスレッドで動作してもよく、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。
The farm work
プロセッサ131は、データ受信部107、データ送信部113、空中画像解析部109、作業適正度計算部110、移動コスト計算部115、及び作業計画判定部112を含む。例えば、プロセッサ131は、メモリ133にロードされた空中画像解析部プログラムに従って動作することで、空中画像解析部109として機能し、メモリ133にロードされた作業適正度計算プログラムに従って動作することで、作業適正度計算部110として機能する。プロセッサ131に含まれる他の部についても同様である。
The
データ受信部107は、通信インターフェース134を介してネットワーク300から受信したデータをプロセッサ131内の各部に送信する。データ送信部113は、プロセッサ131内の各部からデータを受信し、受信したデータを、通信インターフェース134を介してネットワーク300に送信する。なお、データ受信部107とデータ送信部113はデータ送受信部として一体で構成されてもよい。なお、以下、農作業計画支援装置100による処理の説明において、データ受信部107及びデータ送信部113による処理の説明を省略する。
The
空中画像解析部109は、例えば、管理圃場状態を推定する。人工衛星又は航空機に搭載されたセンサによって得られた画像は空中画像の一例である。なお、空中画像解析部109は、スペクトル算出部121と管理圃場状態推定部122とを含む。スペクトル算出部121は、例えば、各管理対象圃場の空中画像データの画像特徴量の一例であるスペクトル特徴量を算出する。管理圃場状態推定部122は、例えば、スペクトル算出部121が算出したスペクトル特徴量を用いて、各管理圃場の状態を推定する。作業適正度計算部110は、空中画像解析部109が推定した管理圃場状態を用いて各日における作業適正度を計算する。
For example, the aerial
作業適正度は、農作業を実施する適正度を示す指標であり、農作業ごとに異なってもよい。例えば、管理圃場における収穫量、管理圃場における収穫作物の単価、及び管理圃場における(収穫量)×(収穫単価)は、いずれも農作業の一例である「収穫」に対する作業適正度の一例である。農作業の一例である「農業調査」に対する作業適正度の例については後述する。 The work suitability is an index indicating the suitability of performing farm work, and may be different for each farm work. For example, the harvest amount in the managed field, the unit price of the harvested crop in the managed field, and (harvested amount) × (harvest unit price) in the managed field are all examples of work suitability for “harvest” which is an example of farm work. An example of work suitability for “agricultural survey”, which is an example of farm work, will be described later.
補助記憶装置132は、管理圃場DB(DataBase)102、地図DB103、農作業DB104、リソースDB105、気象DB106、空中画像DB108、及びスペクトルDB114を保持する。各DBについての説明は後述する。なお、本実施例では、補助記憶装置132は、地図DB103、農作業DB104、及びリソースDB105を保持しなくてもよい。
The
なお、本実施形態において、農作業計画支援システムが使用する情報は、データ構造に依存せずどのようなデータ構造で表現されていてもよい。例えば、テーブル、リスト、データベース又はキューから適切に選択したデータ構造体が、情報を格納することができる。なお、後述する各DBの詳細な説明では、補助記憶装置132が保持する各データがテーブル構造で表現されている例を示す。
In the present embodiment, the information used by the farm work plan support system may be expressed in any data structure without depending on the data structure. For example, a data structure appropriately selected from a table, list, database or queue can store the information. In the detailed description of each DB described later, an example in which each data held in the
管理端末200は、例えば、プロセッサ、メモリ、補助記憶装置、通信インターフェース、入力インターフェース、出力インターフェースを含む計算機によって構成される。例えば、管理端末200は、位置情報取得機能を有する持ち運び可能な端末である。また、例えば、管理端末200は、ディスプレイやスピーカ等の出力装置を含み、当該出力装置に情報を出力提示する携帯電話やタブレット端末等であってもよい。
The
図2は、管理圃場DB102の一例である。管理圃場DB102は、例えば、管理圃場ID欄201、座標データ欄202、作物欄203、品種欄204、生育ステージ欄205、及び面積欄206を含む。管理圃場ID欄201は、管理圃場を識別する管理圃場IDを格納する。
FIG. 2 is an example of the
座標データ欄202は、各管理圃場の位置を特定する座標を格納する。例えば、管理圃場が正方形及びひし形を含む矩形で特定される場合、座標データ欄202は、当該矩形の四隅の座標を格納する。また、例えば、管理圃場が円で特定される場合、座標データ欄202は、例えば中心の座標及び半径を格納する。また、座標データ欄202は、例えば、管理圃場の重心等の代表点のみを格納してもよい。なお、本実施形態における座標は、例えば、世界測地系で用いられる緯度及び経度で示される値である。
The coordinate
作物欄203は、管理圃場に作付されている作物の名称を格納する。品種欄204は、作物の品種名を格納する。なお、本実施形態では、1つの管理圃場において、1つの品種が作付されるものとする。生育ステージ欄205は、作物の生育ステージを格納する。面積欄206は、管理圃場の面積を格納する。
The
図3は、地図DB103の一例である。地図DB103は、例えば、管理圃場間経路欄301、使用リソース欄302、距離欄303、及び経路情報欄304を含む。管理圃場間経路欄301は、管理圃場間の経路を識別する情報を格納する。本実施形態において、管理圃場間経路欄301の値が「x−y」である経路は、管理圃場IDが「x」である管理圃場から管理圃場IDが「y」である管理圃場からの経路を示す。
FIG. 3 is an example of the
使用リソース欄302は、当該経路を移動するリソースの名称を格納する。距離欄303は、当該リソースが当該経路を移動する場合における移動距離を格納する。経路情報欄304は、当該経路を示す情報を格納する。例えば、経路情報欄304の値が、「(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)」である経路は、始点(xa,ya)から点(xb,yb)へと直進し、点(xb,yb)から終点(xc,yc)へと直進する経路である。また、経路情報欄304に格納される経路は曲線を含んでもよく、この場合、経路情報欄304は、例えば、当該曲線を特定する関数を格納する。
The used
本実施例では、同じ管理圃場間の移動であっても使用リソースによって、距離は異なる。例えば、コンバインは道路に沿って移動する必要があるが、UAV(Unmanned Arieal Vehicle)などの飛行隊は道路に沿って移動する必要はないからである。なお、本実施例は、1つのリソースがある管理圃場から他の管理圃場へ向かう経路が1種類である例を説明するが、1つのリソースがある管理圃場から他の管理圃場へ向かう複数種類の経路が存在してもよい。 In the present embodiment, the distance varies depending on the resources used even when moving between the same managed fields. For example, a combine needs to move along a road, but a squadron such as UAV (Unmanned Arial Vehicle) does not need to move along a road. In addition, although a present Example demonstrates the example where the path | route which goes from the management field with one resource to another management field is one type, it is multiple types which go to another management field from the management field with one resource. There may be a route.
図4は、農作業DB104の一例である。農作業DB104は、例えば、作業対象欄401、作業内容欄402、使用リソース欄403、毎時作業面積欄404、毎時作業中移動コスト欄405、毎時管理圃場間移動コスト欄406、及び管理圃場間移動速度欄407を含む。
FIG. 4 is an example of the
作業対象欄401は、作業対象である作物の名称を格納する。作業内容欄402は、農作業の名称を格納する。使用リソース欄403は、対応する農作業に使用されるリソースの名称を格納する。毎時作業面積欄404は、対応する使用リソースが、対応する作業対象に対して、対応する作業内容を実施した場合における毎時作業面積を格納する。
The
毎時作業中移動コスト欄405は、対応する使用リソースが、対応する作業対象に対して、対応する作業内容を実施した場合における毎時作業中移動コストを格納する。毎時管理圃場間移動コスト欄406は、対応する使用リソースの毎時管理圃場間移動コストを格納する。毎時作業面積欄404は、対応する使用リソースの管理圃場間移動速度を格納する。
The hourly work
なお、本実施形態において「毎時」という記載は一例であり、「所定時間あたり」と読み替えることができる。また、移動に必要とされる金銭は、移動コストの一例である。また、移動コストは、例えば移動に必要とされる燃料の量等によって表されてもよい。なお、作業対象と作業内容との1つの組み合わせに対して、複数のリソース情報が格納されてもよい。具体的には、例えば、「コメ」の「収穫」に複数のリソースが使用されてもよい。 In the present embodiment, the description “every hour” is an example, and can be read as “per predetermined time”. Moreover, the money required for movement is an example of movement cost. In addition, the movement cost may be represented by, for example, the amount of fuel required for movement. A plurality of resource information may be stored for one combination of work target and work content. Specifically, for example, a plurality of resources may be used for “harvesting” “rice”.
図5は、リソースDB105の一例である。リソースDB105は、例えば、リソース欄501、数量欄502、使用可能期間欄503、雨天作業可否欄504、及び使用時間欄505を含む。リソース欄501は、リソースの名称を格納する。数量欄502は、対応するリソースの保有数量を格納する。使用可能期間欄503は、対応するリソースの使用可能期間を格納する。
FIG. 5 is an example of the
雨天作業可否欄504は、対応するリソースの雨天作業可否を格納する。使用時間欄505は、対応するリソースの単位期間(本実施形態では1日)における最大使用時間を格納する。なお、本実施形態では、単位期間が1日である例を説明するが、単位期間として他の期間が用いられてもよい。なお、リソースDB105は、能力(使用機可能期間、雨天作業可否、及び使用時間等)の異なるリソースを別レコードで管理する。雨天作業可能なコンバインと、雨天作業が不可能なコンバインと、がある場合、例えば、前者の名称をコンバインA、後者の名称をコンバインBとして、両者はリソースDB105では別リソースとして管理される。
The rainy
図6は、気象DB106の一例である。気象DB106は、例えば、管理圃場ID欄601、日付欄602、天気欄603、平均気温欄604を含む。管理圃場ID欄601は、管理圃場IDを格納する。なお、気象DB106は、管理圃場ID欄601に代えて、例えば、地域の名称を格納する地域欄を含んでもよい。この場合、地域の名称と管理圃場IDとの対応が予め補助記憶装置132等に格納されている必要がある。日付欄602は、日付を格納する。天気欄603は、天気を格納する。平均気温欄604は、平均気温を格納する。なお、日付欄602の値が未来の日付である場合、当該日付欄に対応する天気欄603は予想天気を格納し、平均気温欄604は予想平均気温を格納する。
FIG. 6 is an example of the
図7は、空中画像DB108の一例である。空中画像DB108は、例えば、撮影日時欄701、座標データ欄702、使用センサ欄703、及び画像データ欄704を含む。撮影日時欄701は、空中画像の撮影日時を格納する。座標データ欄702は、空中画像に対応する位置を示す座標を格納する。座標データ欄702における座標の説明は、座標データ欄202における座標の説明と同様であるため省略する。
FIG. 7 is an example of the
使用センサ欄703は対応する空中画像の撮影に用いられたセンサの名称を格納する。なお、空中画像は複数のセンサによって得られることもある。従って、使用センサ欄703の1つのセルには複数のセンサの名称が格納されてもよい。なお、空中画像DB108は、各画像データの各ピクセルにおけるスペクトル特徴量をさらに保持してもよい。
The used
図8は、スペクトルDB114の一例である。スペクトルDB114は、例えば、作物欄801、クラス欄802、使用センサ欄803、及び特徴量ベクトル欄804を含む。赤色スペクトル欄805、及び近赤外スペクトル欄806を含む。作物欄801は、作物の名称を格納する。クラス欄802は、管理圃場に作付けされた作物の状態を格納する。使用センサ欄803は、後述する画像を撮影するセンサの名称を格納する。
FIG. 8 is an example of the
特徴量ベクトル欄804は、管理圃場状態の推定に用いられる特徴量ベクトルの各要素を格納する。なお、当該特徴量ベクトルの要素は、1種類以上のスペクトルそれぞれに関する特徴量を含む。また、特徴量ベクトルの要素は、例えば、降水量及び平均気温等の気象情報並びに作物の種別等の情報をさらに含んでもよい。例えば、特徴量ベクトルの要素が降水量情報を含むとき、降水量が所定値以上の場合のクラス欄802の値は、例えば「降水」等の降水が多いことを示すクラスであることが望ましい。降水量が非常に多い場合には、画像から管理圃場の状態を直接的に推測することが容易ではないためである。
The
図8の例では、特徴量ベクトル欄804は、特徴量ベクトルの要素である赤色スペクトル欄805及び近赤外スペクトル欄806を含む。赤色スペクトル欄805は、赤色スペクトルの強度を格納する。近赤外スペクトル欄806は、近赤外スペクトルの強度を格納する。ただし、各スペクトル欄に格納される値は、スペクトルの強度ではなく、反射率でもよい。また、スペクトルの強度及び反射率等の2つ以上の値を組み合わせた値が、各スペクトル欄に格納されてもよい。以下、本実施形態では、特に断らない限り、特徴量ベクトルは、赤色スペクトルの強度及び近赤外スペクトルの強度の2種類の特徴量からなるものとする。
In the example of FIG. 8, the
図9は、作業適正度算出の一例を示すフローチャートである。まず、データ受信部107は、例えば管理端末200等から、管理圃場情報、作業期間、及び作業内容の入力を受け付ける(S901)。なお、管理圃場情報は、例えば、作付されている作物又は品種等の情報、及び農作業の進行情報等を含む。具体的には、管理圃場情報は、管理圃場DB102、気象DB106、及びスペクトルDB114に格納される情報、を含む。なお、各DBはステップS901の処理より前から管理圃場情報を保持していてもよい。また、データ受信部107は、ステップS901において、入力された管理圃場情報を対応するDBに格納する。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of calculation of the work suitability level. First, the
続いて、データ受信部107は、例えば管理端末200等から、各管理圃場を含む空中画像を受信し、受信した空中画像の情報を空中画像DB108に格納し、スペクトル算出部121は、空中画像DB108に格納された画像データから、各空中画像のスペクトル特徴量を算出する(S902)。なお、スペクトル算出部121は、例えば、各空中画像の各ピクセルについて、予め定められたスペクトルに関する特徴量(本実施例では赤色スペクトル及び近赤外スペクトルの強度)を算出する。
Subsequently, the
続いて、管理圃場状態推定部122は、算出されたスペクトルに関する特徴量を用いて、各管理圃場の状態を推定する(S903)。具体的には、管理圃場状態推定部122は、各管理圃場が属するクラスを推定する。以下、図10を用いて各管理圃場の状態の推定方法について説明する。
Subsequently, the managed farm field
図10は、スペクトル特徴量から管理圃場状態を推定する方法の一例を示す説明図である。図10は、管理圃場の状態の推定に用いられる特徴量を軸とする特徴量空間を示す。図10の例では、特徴量a(本実施例における赤色スペクトル強度)と特徴量b(本実施例における近赤外スペクトルの強度)が、作物Aが作付された管理圃場の推定に用いられる。以下、作物Aに対する処理について説明するが、管理圃場状態推定部122は、全てのスペクトルDB114の作物欄801に格納された全ての作物について以下の処理を実行する。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for estimating the management field state from the spectrum feature amount. FIG. 10 shows a feature amount space around the feature amount used for estimation of the state of the management field. In the example of FIG. 10, the feature quantity a (red spectrum intensity in the present embodiment) and the feature quantity b (near infrared spectrum intensity in the present embodiment) are used for estimation of the management field where the crop A is planted. Hereinafter, although the process with respect to the crop A is demonstrated, the management farm field
まず、管理圃場状態推定部122は、スペクトルDB114を参照して、作物欄801の値が作物Aであるレコードに対応する、特徴量ベクトルを抽出し、特徴量空間上にプロットする。なお、管理圃場状態推定部122は、ステップS901で入力された作業内容に対応するクラスの特徴量ベクトルのみを特徴量空間上にプロットしてもよい。当該対応は、例えば、予め定められている。例えば、「収穫」という作業内容に対して、作物の品質低下に繋がる「倒伏」というクラスが予め定められている。なお、抽出した特徴量ベクトルに対応する使用センサが異なる場合、管理圃場状態推定部122は、特徴量ベクトルを規格化した上で、特徴量空間上にプロットしてもよい。
First, the management field
図10の例における倒伏クラスタ1001は、抽出した特徴ベクトルのうち、クラスが「倒伏」である特徴量ベクトルを含むクラスタである。倒伏クラスタ1001は、抽出した特徴ベクトルのうち、クラスが「倒伏」である特徴量ベクトルを含むクラスタである。同様に、収穫適期10日前クラスタ1002は、抽出した特徴ベクトルのうち、クラスが「収穫適期10日前」である特徴量ベクトルを含むクラスタであり、収穫適期2日前クラスタ1003は、抽出した特徴ベクトルのうち、クラスが「収穫適期2日前」である特徴量ベクトルを含むクラスタである。
The
管理圃場状態推定部122は、例えば、抽出した特徴ベクトルのうち、クラスが「倒伏」である特徴量ベクトルを全て含み、かつ当該全ての特徴量ベクトルからの距離が所定値である境界を有するクラスタを、倒伏クラスタ1001として生成する。また、同様に、管理圃場状態推定部122は、抽出した特徴量ベクトルに対応する全てのクラスについてのクラスタを生成する。なお、複数のクラスタが重複する領域があってもよい。
The managed field
また、管理圃場状態推定部122は、例えば、ステップS902で算出された画像のスペクトル特徴量のうち、撮影日時が所定期間であるスペクトル特徴量を特定する。なお、所定期間は、例えば、ステップS902が実施された日や、作業期間の開始日等である。管理圃場状態推定部122は、例えば、管理圃場DB102の座標データ欄202及び作物欄203、並び空中画像DB108の座標データ欄702を参照して、特定したスペクトル特徴量のうち、作物Aが作付された各管理圃場におけるスペクトル特徴量を特定し、特定したスペクトル特徴量を要素に持つ特徴量ベクトルを生成する。
In addition, for example, the management field
なお、管理圃場状態推定部122は、特定したスペクトル特徴量の算出元である画像データに対応する使用センサが異なる場合、各特徴量ベクトルを規格化してもよい。管理圃場状態推定部122は、作物Aが作付された管理圃場それぞれに対して、例えば、当該管理圃場における代表特徴量ベクトルを生成する。例えば、作物Aが作付されたある管理圃場における特徴量ベクトルの平均値は、当該管理圃場における代表特徴量ベクトルの一例である。
Note that the management field
管理圃場状態推定部122は、作物Aが作付された管理圃場それぞれに対して、代表特徴量ベクトルを特徴量空間にプロットし、プロットされた代表特徴量ベクトルが属するクラスタに従って、作物Aが作付された管理圃場それぞれのクラスを決定する。代表特徴量ベクトル1004は、作物Aが作付けされたある管理圃場の代表特徴量ベクトルであり、収穫適期2日前クラスタ1003に属している。即ち、当該管理圃場のクラスは、「収穫適期2日前」である。
The managed field
なお、管理圃場状態推定部122は、各代表特徴量ベクトルについて、代表特徴量ベクトル(特徴量ベクトルが規格化された場合は規格前の特徴量ベクトルから算出した代表特徴量ベクトル)を特徴量ベクトル欄804に、代表特徴量に対応するクラスの値をクラス欄802に、代表特徴量に対応する使用センサを使用センサ欄803に、値「作物A」を作物欄801に、それぞれ格納してもよい。
The managed field
なお、代表特徴量ベクトルがいずれのクラスタに属さない場合、管理圃場状態推定部122は、当該代表特徴量ベクトルに対応する管理圃場のクラスが不明であると推定し、当該推定結果を管理端末200に通知してもよい。また、代表特徴量ベクトルがいずれのクラスタに属さない場合、管理圃場状態推定部122は、当該代表特徴量ベクトルに最も距離が近いクラスタ(最も距離が近い複数のクラスタが存在する場合は、例えば任意に選択した1つの当該クラスタ)に、当該代表特徴量ベクトルが属しているとみなしてもよい。
When the representative feature quantity vector does not belong to any cluster, the management farm field
なお、管理圃場状態推定部122が代表特徴量ベクトルを算出して、代表特徴量ベクトルから各管理圃場のクラスを推定する例を説明したが、各特徴量ベクトルを特徴量空間上にプロットして、各特徴量ベクトルに対応するクラスを特定した後に、特定した各クラスを用いて、各管理圃場のクラスを推定してもよい。例えば、管理圃場状態推定部122は、各管理圃場の特徴量ベクトルに対応するクラスのうち、出現頻度が最大のクラスを、当該管理圃場のクラスと推定してもよい。
In addition, although the managed field
図9の説明に戻る。続いて、作業適正度計算部110は、気象DB106とステップS903で推定された管理圃場状態とを用いて、ステップS901で入力された作業期間の各日の各管理圃場の作業適正度を計算する(S904)。以下、農作業が「収穫」である場合の作業適正度の計算方法の一例を説明する。
Returning to the description of FIG. Subsequently, the work
作業適正度計算部110は、例えば、管理圃場それぞれについて、作業内容及び当該管理圃場のクラスの組み合わせに対応する作業適正度曲線を取得する。作業適正度曲線は、作業適正度の推移を示す曲線である。なお、作業内容及び管理圃場のクラスの組み合わせと、作業適正度曲線と、の対応は、例えば、予め定められている。また、作業適正度計算部110は、気象DB106の情報を用いて、取得した作業適正度曲線を補正してもよい。なお、本実施形態において、作業適正度曲線は、曲線のみならず、直線及び線分を含む概念である。
The work
図11Aは、農作業における作業適正度曲線の第1の例である。図11Aは、作業適正度が(収穫量)×(収穫物の単価)である例を説明する。作業適正度曲線は、例えば、日付を独立変数とし、作業適正度を従属変数とする関数を示す曲線である。なお、原点における日付、即ち適正度算出の開始時点は、推定された管理圃場の状態に対応する日付である。 FIG. 11A is a first example of a work suitability curve in farm work. FIG. 11A illustrates an example in which the appropriateness of work is (amount of harvest) × (unit price of the harvest). The work suitability curve is, for example, a curve indicating a function having the date as an independent variable and the work suitability as a dependent variable. Note that the date at the origin, that is, the start point of the appropriateness calculation is a date corresponding to the estimated state of the management field.
作業適正度曲線1101は、クラスが「収穫適期」である管理圃場に対応する作業適正度曲線の一例である。当該管理圃場においては、開始時点において収穫適期であるため、作業適正度曲線1101において、開始時点から一定期間の作業適正度が最大であり、当該一定期間経過後からは、例えば、収穫物の品質が低下するため、作業適正度が下降する。作業適正度曲線1102において、例えば、収穫適期である10日後に向けて収穫量が向上するため、作業適正度が上昇する。また、作業適正度曲線1102においても、収穫適期開始から一定期間経過後には、作業適正度が下降する。
The
なお、例えば、収穫に対する作業適正度として、例えば、所定の生育ステージ開始時からの積算気温が用いられてもよい。積算気温とは、記録開始日から記録最終日までの日平均気温の合計である。例えば、出穂期は当該所定の生育ステージの一例である。例えば、作業適正度計算部110は、各管理圃場の出穂期の開始時の日付を推定し、気象DB106を参照して、各管理圃場における各日の出穂期からの積算気温を計算する。なお、積算気温の上限を予め定められた収穫適正積算気温としてもよい。なお、収穫適正積算気温は、作物の種類、品種、栽培地域等により異なるものであり、使用者によって予め設定される。
Note that, for example, an integrated temperature from the start of a predetermined growth stage may be used as the work appropriateness for harvesting. The integrated temperature is the total daily average temperature from the recording start date to the recording end date. For example, the heading time is an example of the predetermined growth stage. For example, the work
図11Bは、農作業における作業適正度曲線の第2の例である。作業適正度曲線1103は、クラスが「倒伏」である管理圃場に対応し、かつ降雨予想によって補正された作業適正度曲線の一例である。作物が倒伏している管理圃場においては、雨が降ると作物が水に浸かってしまい、収穫物の質が大幅に低下する。従って、作業適正度曲線1103において、降雨が予想される日から先の作業適正度は急激に下降する。
FIG. 11B is a second example of a work suitability curve in farm work. The
作業適正度曲線1104は、雨が降らない場合における、クラスが「倒伏」である管理圃場に対応する作業適正度曲線1104である。作業適正度計算部110は、作業適正度の計算において、まず、「収穫」及び「倒伏」クラスに対応する作業適正度曲線1104を選択する。続いて、作業適正度計算部110は、例えば、気象DB106を参照して、降雨が予想される日以降の、作業適正度曲線1104が示す作業適正度を定数倍して作業適正度曲線1104を補正することにより、作業適正度曲線1103を算出する。なお当該定数は、例えば、0以上かつ1.0未満の値であり、農作業計画支援装置100のユーザによって設定される。
The
なお、作業適正度計算部110は、算出した各作業適正度に重みづけをしてもよい。作業適正度計算部110は、管理圃場DB102から各管理圃場の面積を取得し、算出した各作業適正度に、当該作業適正度に対応する管理圃場の面積を掛けて、面積の大きい管理圃場の作業適正度を優先的に高くする重みづけをしてもよい。また、例えば、ユーザが管理端末200等を介して、過去の各管理圃場の収穫量等を農作業計画支援装置100に入力し、作業適正度計算部110は、当該収穫量等を重みづけの重みに用いてもよい。
In addition, the work
また、作業適正度計算部110は、農作業の目的に応じて、作業適正度の種別に応じて、作業適正度の補正方法を変更してもよい。具体的には、例えば、農作業が販売用の作物の収穫であり、作業適正度が収穫物の品質を示す指標である場合において、作業適正度計算部110は、作業適正度曲線において、所定の閾値以下である作業適正度を全て所定値(例えば0等)に補正してもよい。品質を示す作業適正度が当該閾値以下である場合には、当該収穫物は販売に適さないため、作業適正度計算部110は、このように作業適正度曲線を補正することにより、収穫する意味がないと判定することができる。
The work
以下、農作業が「農業調査」である場合の作業適正度の例を説明する。ステップS903において、管理圃場状態推定部122は、前述した方法と同様で代表特徴量ベクトルを生成する。また、管理圃場状態推定部122は、例えば、各管理圃場について、当該管理圃場の代表特徴量ベクトルと、スペクトルDB114の各特徴量ベクトルとの距離を算出する。なお、管理圃場状態推定部122は、各管理圃場について、当該管理圃場の代表特徴量ベクトルと、スペクトルDB114の当該管理圃場に作付されている作物に対応する各特徴量ベクトルとの距離のみを算出してもよい。
Hereinafter, an example of the work suitability when the farm work is “agricultural survey” will be described. In step S903, the management field
さらに、ステップS903において、管理圃場状態推定部122は、各管理圃場について、算出した距離のうち最小の距離を当該管理圃場における管理圃場の状態に決定する。当該最小の距離が大きいほど、当該管理圃場の特徴量に類似する特徴量を有する特徴量がスペクトルDB114に格納されていることを示す。
Furthermore, in step S903, the management field
ステップS904において、作業適正度計算部110は、例えば、各管理圃場について、算出された最小の距離の逆数を、当該管理圃場における作業適正度に決定する。なお、この作業適正度は、作業日によらず一定である。つまり、作業適正度計算部110は、作業内容が農業調査であり、かつ管理圃場状態として、当該最小の距離を算出した場合、作業適正度曲線として定数関数を選択し、算出された最小の距離の逆数を当該定数関数の定数に決定する。なお、当該定数は必ずしも当該最小の距離の逆数でなくてもよく、例えば、管理圃場の特徴量と、スペクトルDB114に含まれる特徴量それぞれと、の非類似度のうち、最小の非類似度が大きいほど大きい値であればよい。特徴量ベクトル間の距離は、非類似度の一例である。
In step S904, the work
作業適正度計算部110は、当該作業適正度を、農業調査に対する作業適正度として計算することにより、スペクトルDB114に記録されている特徴量と、類似していない特徴を有する管理圃場の作業適正度が高くなり、使用者は種々の特徴を有する管理圃場のデータを集めることができる。
The work
図12は、作業適正度を表示する表示画面の一例である。表示画面1200は、画像上に作業適正度が表示された画面である。表示画面1200は、作業適正度表示領域1201〜1203を含む。作業適正度表示領域1201は、例えば、作業期間の1日目における各管理圃場の作業適正度が示された空中画像を表示する。図12の例では、作業期間の1日目において、管理圃場IDが1である管理圃場の作業適正度が5点、管理圃場IDが2である管理圃場の作業適正度が5点、管理圃場IDが3である管理圃場の作業適正度が1点である。
FIG. 12 is an example of a display screen that displays the appropriateness of work. A
なお、作業適正度表示領域1201内における作業適正度は、数値ではなく、例えば色分け等で表現されてもよい。また、作業適正度表示領域1201には、空中画像の代わりに、各管理圃場の作業適正度が示され、位置情報を含んだ地図、等が表示されてもよい。
Note that the work suitability in the work
また、作業適正度表示領域1202は、作業期間の2日目における各管理圃場の作業適正度を表示し、作業適正度表示領域1203は、作業期間の3日目における各管理圃場の作業適正度を表示する。作業適正度表示領域1202及び作業適正度表示領域1203の説明は、作業適正度表示領域1201の説明と同様であるため省略する。
The work
なお、表示画面1200は、作業期間の全ての日に対応する作業適正度表示領域を有してもよいし、使用者からの指示等に従って決定された作業期間の一部の日、に対応する作業適正度表示領域のみを有してもよい。
The
以下、表示画面1200の生成方法の一例について説明する。作業適正度計算部110は、管理圃場DB102の座標データ欄202と、空中画像DB108の座標データ欄702と、を参照して、空中画像DB108から全ての管理圃場を含む画像データを取得する。作業適正度計算部110は、管理圃場DB102の座標データ欄202を参照して、取得した空中画像上の各管理圃場に作業期間の1日目における作業適正度を表示することにより、作業適正度表示領域1201の表示内容を生成する。
Hereinafter, an example of a method for generating the
作業適正度計算部110は、同様の処理によって、各日における作業適正度表示領域の表示内容を生成することにより、表示画面1200の表示内容を生成する。作業適正度計算部110は、生成した表示画面1200の表示内容を、例えば、ディスプレイ139、又は管理端末200に出力する。
The work
以上、本実施例の農作業計画支援システムは、空中画像を用いて、各日の各管理圃場の作業適正度を算出することができる。また、農作業計画支援装置100は、空中画像を用いて作業適正度を算出するため、例えば、大規模営農等のように、人による監視、又は各管理圃場内へのセンサの設置が物理的及びコスト的に困難な場合に特に有効である。また、本実施例の農作業計画支援システムは、気象情報を考慮することにより、より正確に作業適正度を算出することができる。
As described above, the farm work plan support system according to the present embodiment can calculate the work suitability of each managed farm field on each day using the aerial image. In addition, since the farm work
本実施例の農作業計画支援装置100は、管理圃場から、作業対象圃場を決定し、作業計画を決定する。以下、本実施例では実施例1との相違点を説明する。
The farm work
図13は、本実施例における農作業計画支援システムの構成例を示すブロック図である。プロセッサ131は、移動コスト計算部115、作業計画判定部112、及び作業計画決定部116をさらに含む。移動コスト計算部115は、農作業における移動コストを計算する。作業計画判定部112は、例えば、作業計画実行可能判定部123及び作業計画適正度計算部124を含み、作業計画の実行可能性及び適正度を判定する。作業計画決定部116は、例えば、農作業地域分類部125、地域内作業経路決定部126、地域別作業経路決定部127、及び全体作業経路決定部128を含み、作業計画を決定する。
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of a farm work plan support system according to the present embodiment. The
図14は、作業計画決定処理の一例を示すフローチャートである。まず、データ受信部107は、例えば管理端末200等から、管理圃場情報、作業期間、作業内容、及びリソース情報の入力を受け付ける(S1401)。リソース情報とは、リソースDB105に入力される情報である。なお、リソースDB105は、ステップS1401の処理より前からリソース情報を予め保持していてもよい。続いて、ステップS902〜ステップS904の処理が実行される。続いて、農作業地域分類部125は、管理圃場からなる管理圃場群を1以上の地域に分類する(S1405)。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of the work plan determination process. First, the
以下、管理圃場群を1以上の地域に分類する処理の一例を説明する。農作業地域分類部125は、例えば、管理圃場DB102の座標データ欄202を参照して、各管理圃場の重心を特定し、特定した重心を各管理圃場の代表位置に決定する。農作業地域分類部125は、各管理圃場の代表位置からなる代表位置群を、K−mean法やisodata法等のアルゴリズムを用いて分類することにより、管理圃場群を地域に分類する。なお、農作業地域分類部125は、管理圃場DB102の面積欄206から各管理圃場の面積を取得し、取得した各面積を、分類処理における各管理圃場の重みとして用いてもよい。
Hereinafter, an example of the process of classifying the management field group into one or more areas will be described. For example, the farm work
続いて、作業計画実行可能判定部123は、各地域における農作業が単位期間(本実施例では1日)内で、完了するか否かを判定する(S1406)。なお、本実施例では、1つの管理圃場に対する農作業は1日以内で完了するように、管理圃場は管理圃場DB102において予め定義されている。以下、ある地域における農作業が1日で完了するか否かを判定する方法の一例を説明する。
Subsequently, the work plan
まず、作業計画実行可能判定部123は、ステップS1401で入力された作業内容の使用リソース、毎時作業面積、及び毎時管理圃場間移動速度を農作業DB104から特定する。作業計画実行可能判定部123は、特定した使用リソースのうち、使用可能期間がステップS1401で入力された作業期間に含まれるリソースの数量及び使用時間を取得する。なお、当該リソースが当該農作業で用いられるリソースである。
First, the work plan
続いて、地域内作業経路決定部126は、地図DB103が示す、当該リソースに対応する当該地域の各管理圃場間経路の距離を用いて、当該地域の全ての管理圃場を訪れるための最小の移動距離を、例えば、ダイクストラ法等のアルゴリズムに従って算出する。作業計画実行可能判定部123は、算出された最小の移動距離と、取得したリソースの管理圃場間移動速度から、リソースの移動時間を算出する。
Subsequently, the intra-regional work
また、作業計画実行可能判定部123は、管理圃場DB102を参照して、当該地域の管理圃場の総面積を算出し、算出した総面積と、リソースの毎時作業面積と、から当該地域の農作業にかかる時間を算出する。作業計画実行可能判定部123は、当該地域の農作業にかかる時間とリソースの移動時間との和が、取得したリソースの使用時間を超えている場合、当該地域における農作業が1日で完了しないと判定する。作業計画実行可能判定部123は、当該地域の農作業にかかる時間とリソースの移動時間との和が、取得したリソースの使用時間以下である場合、当該地域における農作業が1日で完了すると判定する。
In addition, the work plan
作業計画実行可能判定部123が、1日で農作業が完了しない地域があると判定した場合(ステップS1406:No)、農作業地域分類部125は、当該地域それぞれを複数の地域にさらに分類し(S1407)、再びステップS1406に遷移する。ステップS1407における分類方法はステップS1405における分類方法と同様であるため説明を省略する。
When the work plan
図15は、1以上の管理圃場からなる地域群の一例である。地域1501、地域1502、及び地域1503は、いずれも1以上の管理圃場を含み、地域内の農作業が1日で完了する地域である。
FIG. 15 is an example of a group of regions including one or more managed farm fields. Each of the
図14の説明に戻る。作業計画実行可能判定部123が、全ての地域において農作業が1日で完了すると判定した場合(ステップS1406:Yes)、作業計画決定部116は、作業計画を決定する(S1408)。以下、作業計画の決定方法の一例を説明する。
Returning to the description of FIG. When the work plan
図16は作業計画決定方法の一例を示す説明図である。図16は、作業期間が3日間であり、管理圃場が地域1、地域2、及び地域3の3つの地域に分類された例を示す。作業計画適正度計算部124は、例えば、ステップS904において算出された地域1に含まれる管理圃場の1日目の作業適正度の和を、地域1における1日目の作業適正度として、計算する。同様にして、作業計画適正度計算部124は、作業期間の各日における各地域の作業適正度を計算する。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a work plan determination method. FIG. 16 shows an example in which the work period is 3 days, and the management field is classified into three regions,
続いて、地域別作業経路決定部127は、各地域間の距離を特定する。地域別作業経路決定部127は、地域1と地域2との距離を特定する場合、地図DB103から、当該農作業の使用リソースに対応するレコードであって、地域1の管理圃場と地域2の管理圃場との経路に対応するレコード、の距離を取得する。地域別作業経路決定部127は、取得した距離のうち最小の距離を地域1と地域2の距離に決定する。地域別作業経路決定部127は、同様の方法で、地域1と地域3との距離、及び地域2と地域3との距離を特定する。
Subsequently, the regional work
続いて、地域別作業経路決定部127は、農作業DB104から、当該農作業における使用リソースに対応する毎時管理圃場間移動コスト及び管理圃場間移動速度を取得する。地域別作業経路決定部127は、管理圃場間移動速度と各地域間の距離とを用いて、各地域間の移動時間を算出し、算出した移動時間と毎時管理圃場間移動コストとを用いて、各地域間の移動コストを算出する。
Subsequently, the regional work
続いて、地域別作業経路決定部127は、各日における各地域の作業適正度と、各地域間の移動コストと、を用いて地域別作業経路を決定する。具体的には、例えば、地域別作業経路決定部127は、1日目、2日目、及び3日目にそれぞれ違う地域の農作業を実行した場合における地域作業適正度の合計から地域間移動コストの合計を引いた差を作業計画点数として算出する。
Subsequently, the regional work
本実施例では1日に1つの地域の農作業が実行される例を説明するが、1日に複数の地域の農作業が実行されてもよい。地域別作業経路決定部127は、複数の地域からなる地域群それぞれについて、ステップS1406と同様の判定を実行することにより、農作業が1日で完了するか地域群を特定することができる。このような地域群が存在する場合、図16の例で決定される農作業計画における農作業は2日以内に完了する。
In the present embodiment, an example in which one area of farm work is performed per day will be described, but a plurality of areas of farm work may be performed per day. The regional work
例えば、1日目に地域1、2日目に地域2、3日目に地域3において農作業をする作業計画の例を説明する。1日目の地域1の作業適正度は5点であり、2日目の地域2の作業適正度は3点であり、3日目の地域3の作業適正度は4点である。また、地域1から地域2への移動コストは6点であり、地域2から地域3への移動コストは1点である。従って、1日目に地域1、2日目に地域2、3日目に地域3において農作業をする作業計画における作業計画点数は、(5+3+4)−(6+1)=5点である。
For example, an example of a work plan for performing farm work in the
地域別作業経路決定部127は、同様にして、全ての地域巡回順序における作業計画点数を算出する。全体作業経路決定部128は、作業計画点数が高い順に所定個数(例えば1つ)の作業計画を決定する。なお、各地域内における管理圃場の巡回順序は、地域内作業経路決定部126が算出した地域内の圃場間の移動距離が最小になる順序である。
Similarly, the regional work
図14の説明に戻る。続いて、地域別作業経路決定部127は、決定した作業計画を、例えば、ディスプレイ139又は管理端末200に出力する(S1409)。具体的には、例えば、地域別作業経路決定部127は、各管理圃場がどの地域に属するか、いつどの地域の農作業を実行するか、及び各地域における管理圃場の巡回順序を示す情報を、作業計画として出力する。また、地域別作業経路決定部127は、各管理圃場について、作業計画における当該管理圃場の作業日における作業適正度を併せて出力してもよい。
Returning to the description of FIG. Subsequently, the regional work
また、地域別作業経路決定部127は、決定した作業計画を、例えば、作業計画点数とともに、作業計画点数順に出力してもよい。また、地域別作業経路決定部127は、図12の表示画面1200のように、作業計画を空中画像上に出力してもよい。
Further, the regional work
本実施例の農作業支援システムは、作業適性度と移動コストとリソース情報とに基づいて、作業計画を決定することにより、リソースによる制約を満たし、かつコストと作業適正とを最適化する作業計画を決定することができる。 The farm work support system according to the present embodiment determines a work plan based on the work suitability level, the movement cost, and the resource information, thereby satisfying the resource constraints and optimizing the cost and work suitability. Can be determined.
本実施例の農作業計画支援装置100は、作業対象の管理圃場を選択し、選択した管理圃場における作業計画を決定する。例えば、リソースの一例である人が農作業の一例である農業調査を行う場合、一部の管理圃場のみを調査することにより、コストを節約できる。本実施例の農作業計画支援装置100は、例えば、様々な種類の管理圃場の調査結果が得られるよう、かつコストを節約できるよう、当該一部の管理圃場を選択し、作業計画を決定する。以下、本実施例では、実施例2との相違点を説明する。
The farm work
図17は、本実施例の農作業計画支援システムの構成例を示すブロック図である。作業計画決定部116は、作業管理圃場選択部129をさらに含む。作業管理圃場選択部129は、ステップS1406で各地域における農作業が1日で完了すると判定された場合(S1406:Yes)、各地域から作業適正度の高い管理圃場を選択する。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of the farm work plan support system according to the present embodiment. The work
農作業が地域ごとの収穫量調査である場合には、作業管理圃場選択部129は、例えば、各地域における調査対象管理圃場数の入力を使用者等から受け付け、各地域から作業適正度の高い順に調査対象管理圃場数と同数の管理圃場を選択する。なお、地域における管理圃場数が調査対象管理圃場数未満である場合、作業管理圃場選択部129は、例えば、当該地域における管理圃場を全て選択する。
When the farm work is a yield survey for each region, the work management
また、作業管理圃場選択部129は、各地域における、作業適正度の和から移動コストを引いた値が最大になるように、各地域から調査対象管理圃場数と同数の管理圃場を選択してもよい。また、作業管理圃場選択部129は、例えば、各地域から作業適正度が所定の閾値以上である管理圃場を選択してもよい。各地域から作業管理圃場選択部129が選択した管理圃場に対して、ステップS1408以降の処理が実施される。
Further, the work management
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
100 農作業計画支援装置、102 管理圃場DB、103 地図DB、104 農作業DB、105 リソースDB、106 気象DB、108 空中画像DB、109 空中画像解析部、110 作業適正度計算部、112 作業計画判定部、114 スペクトルDB、115 移動コスト計算部、116 作業計画決定部、131 プロセッサ、132 補助記憶装置、133 メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
プロセッサと記憶装置とを含み、
前記記憶装置は、
画像特徴量と圃場の状態との対応を示す特徴量情報と、
前記管理圃場の画像特徴量と、
農作業の作業内容及び圃場の状態の組み合わせと、作業適正度の推移を示す作業適正度曲線と、の対応を示す作業適正度情報と、を保持し、
前記プロセッサは、
前記管理圃場について、作業適正度推定処理を実行し、
前記作業適正度推定処理において、
農作業の作業内容の入力を受け付け、
前記特徴量情報が示す画像特徴量と、前記管理圃場の画像特徴量と、を比較して、前記管理圃場の状態を推定し、
前記作業適正度情報を参照して、前記入力を受け付けた作業内容及び前記推定した状態の組み合わせに対応する作業適正度曲線を決定し、
前記決定した作業適正度曲線が示す推移を、表示装置に出力する、農作業計画支援装置。 A farm work plan support device for supporting generation of a farm work plan in a managed field,
Including a processor and a storage device;
The storage device
Feature amount information indicating the correspondence between the image feature amount and the state of the field;
An image feature amount of the management field;
The work suitability information indicating the correspondence between the combination of the work contents and the state of the farm work and the work suitability curve indicating the transition of the work suitability is retained,
The processor is
For the managed field, perform work suitability estimation processing,
In the work suitability estimation process,
Accept input of farm work details,
Comparing the image feature amount indicated by the feature amount information with the image feature amount of the management field, to estimate the state of the management field,
Referring to the work suitability information, determine the work suitability curve corresponding to the combination of the work content that has received the input and the estimated state,
A farm work plan support device that outputs a transition indicated by the determined work suitability curve to a display device.
前記記憶装置は、前記計画における作業期間の前記管理圃場の気象を示す気象情報をさらに保持し、
前記プロセッサは、
前記作業適正度推定処理において、
前記気象情報が示す気象が所定の条件を満たす場合、前記決定した作業適正度曲線を補正し、
前記補正した作業適正度曲線が示す推移を、前記表示装置に出力する、農作業計画支援装置。 The farm work plan support apparatus according to claim 1,
The storage device further holds weather information indicating the weather of the management field during the work period in the plan,
The processor is
In the work suitability estimation process,
When the weather indicated by the weather information satisfies a predetermined condition, the determined work suitability curve is corrected,
A farm work plan support device that outputs a transition indicated by the corrected work suitability curve to the display device.
前記作業内容は、前記管理圃場に作付された作物の収穫作業であり、
前記特徴量情報が示す圃場の状態は、圃場内の作物が倒伏した倒伏状態を含み、
前記プロセッサは、
前記作業適正度推定処理において、
前記管理圃場の状態が前記倒伏状態であると推定し、かつ前記気象情報を参照して前記作業期間に前記管理圃場において降雨が発生すると判定した場合、
前記決定した作業適正度曲線における降雨発生日時以降の作業適正度を、所定の条件に従って低下させる補正を実行する、農作業計画支援装置。 A farm work plan support device according to claim 2,
The work content is a harvesting work of a crop planted in the management field,
The state of the field indicated by the feature amount information includes a lying state in which a crop in the field has fallen,
The processor is
In the work suitability estimation process,
When it is estimated that the state of the management field is the lodging state and it is determined that rainfall occurs in the management field during the work period with reference to the weather information,
An agricultural work plan support apparatus that executes correction for reducing the work suitability after the rain occurrence date and time in the determined work suitability curve according to a predetermined condition.
前記作業内容は前記管理圃場における農業調査であって、
前記作業適正度情報における前記農業調査に対応する作業適正度曲線は、定数関数が示す直線であり、
前記プロセッサは、
前記作業適正度推定処理において、
前記管理圃場の状態の推定において、前記特徴量情報が示す画像特徴量それぞれと、前記管理圃場の画像特徴量と、の距離を算出し、
前記定数関数における定数を、前記算出した距離のうち最小の距離が大きいほど小さい値に決定する、農作業計画支援装置。 The farm work plan support apparatus according to claim 1,
The work content is an agricultural survey in the management field,
The work suitability curve corresponding to the agricultural survey in the work suitability information is a straight line represented by a constant function,
The processor is
In the work suitability estimation process,
In the estimation of the state of the management field, the distance between each image feature amount indicated by the feature amount information and the image feature amount of the management field is calculated,
The agricultural work plan support apparatus which determines the constant in the said constant function to a smaller value, so that the minimum distance is larger among the calculated distances.
前記計画における作業期間は、複数の単位期間からなり、
前記記憶装置は、前記管理圃場の面積を示す面積情報と、農作業の実行に利用されるリソースの所定時間あたりの作業面積を示すリソース情報と、をさらに保持し、
前記プロセッサは、
複数の前記管理圃場それぞれについて、前記作業適正度推定処理を実行し、
前記面積情報と、前記リソース情報と、に基づいて、前記リソースによる前記複数の管理圃場群それぞれにおける農作業が1単位期間以内に完了するよう、前記複数の管理圃場を分類して、1以上の管理圃場からなる複数の管理圃場群を生成し、
前記複数の単位期間それぞれについて、前記決定した作業適正度曲線に基づいて、前記複数の管理圃場群それぞれの作業適正度を算出し、
前記複数の管理圃場群それぞれの作業適正度は、当該管理圃場群を構成する管理圃場の作業適正度の和であり、
前記プロセッサは、
前記複数の単位期間それぞれにおいて農作業が行われる管理圃場群を示す、複数の農作業計画候補を生成し、
前記複数の農作業計画候補それぞれについて、前記複数の管理圃場群それぞれの農作業が行われる単位期間の作業適正度を特定し、前記特定した作業適正度の合計値を算出し、
前記算出した合計値に基づいて、前記複数の農作業計画候補から、農作業計画を選択し、
前記選択した農作業計画を、前記表示装置に出力する、農作業計画支援装置。 The farm work plan support apparatus according to claim 1,
The work period in the plan consists of a plurality of unit periods,
The storage device further holds area information indicating an area of the management farm field, and resource information indicating a work area per predetermined time of resources used for execution of farm work,
The processor is
For each of the plurality of managed fields, the work suitability level estimation process is executed,
Based on the area information and the resource information, the plurality of management fields are classified so that the farm work in each of the plurality of management field groups by the resource is completed within one unit period. Generate a plurality of management field groups consisting of fields,
For each of the plurality of unit periods, based on the determined work suitability curve, calculate the work suitability of each of the plurality of management field groups,
The work appropriateness of each of the plurality of management field groups is the sum of the work appropriateness of the management fields constituting the management field group,
The processor is
Generating a plurality of farm work plan candidates indicating a management field group in which farm work is performed in each of the plurality of unit periods;
For each of the plurality of farm work plan candidates, specify the work suitability of a unit period in which each of the plurality of managed farm groups is farmed, and calculate the total value of the identified work suitability,
Based on the calculated total value, select a farm work plan from the plurality of farm work plan candidates,
A farm work plan support device for outputting the selected farm work plan to the display device.
前記記憶装置は、前記リソースの前記複数の管理圃場間の移動コストを示す、移動コスト情報をさらに保持し、
前記プロセッサは、
前記複数の農作業計画候補それぞれについて、前記移動コスト情報を参照して、当該農作業計画候補が示す管理圃場群の巡回順序に従う管理圃場群間の移動コストの合計値を算出し、前記算出した作業適正度の合計値から前記算出した移動コストの合計値を引いた差を算出し、
前記算出した差に基づいて、前記複数の農作業計画候補から、農作業計画を選択する、農作業計画支援装置。 The farm work plan support device according to claim 5,
The storage device further holds movement cost information indicating a movement cost between the plurality of managed fields of the resource,
The processor is
For each of the plurality of farm work plan candidates, with reference to the movement cost information, calculate a total value of the movement costs between the management field groups according to the circulation order of the management field groups indicated by the farm work plan candidates, and calculate the work suitability calculated Calculate the difference by subtracting the total value of the calculated travel costs from the total value of degrees,
A farm work plan support apparatus that selects a farm work plan from the plurality of farm work plan candidates based on the calculated difference.
前記プロセッサは、
前記面積情報と、前記リソース情報と、に基づいて、前記リソースによる前記複数の管理圃場群それぞれにおける農作業が1単位期間以内に完了するよう、前記複数の管理圃場を分類して、1以上の管理圃場からなる複数の管理圃場群候補を生成し、
前記複数の管理圃場群候補それぞれについて、所定の条件と比較して作業適正度が高い管理圃場を選択し、前記選択した管理圃場からなる作業対象管理圃場群を決定し、
前記複数の管理圃場群は、前記決定した作業対象管理圃場群からなる、農作業計画支援装置。 The farm work plan support device according to claim 5,
The processor is
Based on the area information and the resource information, the plurality of management fields are classified so that the farm work in each of the plurality of management field groups by the resource is completed within one unit period. Generate multiple management field group candidates consisting of fields,
For each of the plurality of management field group candidates, select a management field having a high work suitability compared to a predetermined condition, determine a work target management field group composed of the selected management field,
The farm work plan support apparatus, wherein the plurality of management farm field groups includes the determined work target management farm group.
前記農作業計画支援装置は、
画像特徴量と圃場の状態との対応を示す特徴量情報と、
前記管理圃場の画像特徴量と、
農作業の作業内容及び圃場の状態の組み合わせと、作業適正度の推移を示す作業適正度曲線と、の対応を示す作業適正度情報と、を保持し、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記管理圃場について、作業適正度推定処理を実行し、
前記作業適正度推定処理において、
農作業の作業内容の入力を受け付け、
前記特徴量情報が示す画像特徴量と、前記管理圃場の画像特徴量と、を比較して、前記管理圃場の状態を推定し、
前記作業適正度情報を参照して、前記入力を受け付けた作業内容及び前記推定した状態の組み合わせに対応する作業適正度曲線を決定し、
前記決定した作業適正度曲線が示す推移を、表示装置に出力する、農作業計画支援方法。 A farm work plan support device is a farm work plan support method for supporting generation of a farm work plan in a managed field,
The farm work plan support device
Feature amount information indicating the correspondence between the image feature amount and the state of the field;
An image feature amount of the management field;
The work suitability information indicating the correspondence between the combination of the work contents and the state of the farm work and the work suitability curve indicating the transition of the work suitability is retained,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
For the managed field, perform work suitability estimation processing,
In the work suitability estimation process,
Accept input of farm work details,
Comparing the image feature amount indicated by the feature amount information with the image feature amount of the management field, to estimate the state of the management field,
Referring to the work suitability information, determine the work suitability curve corresponding to the combination of the work content that has received the input and the estimated state,
A farm work plan support method for outputting a transition indicated by the determined work suitability curve to a display device.
前記農作業計画支援装置は、前記計画における作業期間の前記管理圃場の気象を示す気象情報をさらに保持し、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記作業適正度推定処理において、
前記気象情報が示す気象が所定の条件を満たす場合、前記決定した作業適正度曲線を補正し、
前記補正した作業適正度曲線が示す推移を、前記表示装置に出力する、農作業計画支援方法。 A farm work plan support method according to claim 8,
The farm work plan support device further holds weather information indicating the weather of the management field during the work period in the plan,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
In the work suitability estimation process,
When the weather indicated by the weather information satisfies a predetermined condition, the determined work suitability curve is corrected,
A farm work plan support method for outputting, to the display device, a transition indicated by the corrected work suitability curve.
前記作業内容は、前記管理圃場に作付された作物の収穫作業であり、
前記特徴量情報が示す圃場の状態は、圃場内の作物が倒伏した倒伏状態を含み、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記作業適正度推定処理において、
前記管理圃場の状態が前記倒伏状態であると推定し、かつ前記気象情報を参照して前記作業期間に前記管理圃場において降雨が発生すると判定した場合、
前記決定した作業適正度曲線における降雨発生日時以降の作業適正度を、所定の条件に従って低下させる補正を実行する、農作業計画支援方法。 A farm work plan support method according to claim 9,
The work content is a harvesting work of a crop planted in the management field,
The state of the field indicated by the feature amount information includes a lying state in which a crop in the field has fallen,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
In the work suitability estimation process,
When it is estimated that the state of the management field is the lodging state and it is determined that rainfall occurs in the management field during the work period with reference to the weather information,
A farm work plan support method for executing correction for reducing the work suitability after the rain occurrence date and time in the determined work suitability curve according to a predetermined condition.
前記作業内容は前記管理圃場における農業調査であって、
前記作業適正度情報における前記農業調査に対応する作業適正度曲線は、定数関数が示す直線であり、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記作業適正度推定処理において、
前記管理圃場の状態の推定において、前記特徴量情報が示す画像特徴量それぞれと、前記管理圃場の画像特徴量と、の距離を算出し、
前記定数関数における定数を、前記算出した距離のうち最小の距離が小さいほど大きい値に決定する、農作業計画支援方法。 A farm work plan support method according to claim 8,
The work content is an agricultural survey in the management field,
The work suitability curve corresponding to the agricultural survey in the work suitability information is a straight line represented by a constant function,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
In the work suitability estimation process,
In the estimation of the state of the management field, the distance between each image feature amount indicated by the feature amount information and the image feature amount of the management field is calculated,
The farm work plan support method of determining a constant in the constant function as a larger value as a minimum distance is smaller among the calculated distances.
前記計画における作業期間は、複数の単位期間からなり、
前記農作業計画支援装置は、前記管理圃場の面積を示す面積情報と、農作業の実行に利用されるリソースの所定時間あたりの作業面積を示すリソース情報と、をさらに保持し、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
複数の前記管理圃場それぞれについて、前記作業適正度推定処理を実行し、
前記面積情報と、前記リソース情報と、に基づいて、前記リソースによる前記複数の管理圃場群それぞれにおける農作業が1単位期間以内に完了するよう、前記複数の管理圃場を分類して、1以上の管理圃場からなる複数の管理圃場群を生成し、
前記複数の単位期間それぞれについて、前記決定した作業適正度曲線に基づいて、前記複数の管理圃場群それぞれの作業適正度を算出し、
前記複数の管理圃場群それぞれの作業適正度は、当該管理圃場群を構成する管理圃場の作業適正度の和であり、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記複数の単位期間それぞれにおいて農作業が行われる管理圃場群を示す、複数の農作業計画候補を生成し、
前記複数の農作業計画候補それぞれについて、前記複数の管理圃場群それぞれの農作業が行われる単位期間の作業適正度を特定し、前記特定した作業適正度の合計値を算出し、
前記算出した合計値に基づいて、前記複数の農作業計画候補から、農作業計画を選択し、
前記選択した農作業計画を、前記表示装置に出力する、農作業計画支援方法。 A farm work plan support method according to claim 8,
The work period in the plan consists of a plurality of unit periods,
The farm work plan support device further holds area information indicating the area of the managed farm field, and resource information indicating a work area per predetermined time of resources used for execution of farm work,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
For each of the plurality of managed fields, the work suitability level estimation process is executed,
Based on the area information and the resource information, the plurality of management fields are classified so that the farm work in each of the plurality of management field groups by the resource is completed within one unit period. Generate a plurality of management field groups consisting of fields,
For each of the plurality of unit periods, based on the determined work suitability curve, calculate the work suitability of each of the plurality of management field groups,
The work appropriateness of each of the plurality of management field groups is the sum of the work appropriateness of the management fields constituting the management field group,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
Generating a plurality of farm work plan candidates indicating a management field group in which farm work is performed in each of the plurality of unit periods;
For each of the plurality of farm work plan candidates, specify the work suitability of a unit period in which each of the plurality of managed farm groups is farmed, and calculate the total value of the identified work suitability,
Based on the calculated total value, select a farm work plan from the plurality of farm work plan candidates,
A farm work plan support method for outputting the selected farm work plan to the display device.
前記農作業計画支援装置は、前記リソースの前記複数の管理圃場間の移動コストを示す、移動コスト情報をさらに保持し、
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記複数の農作業計画候補それぞれについて、前記移動コスト情報を参照して、当該農作業計画候補が示す管理圃場群の巡回順序に従う管理圃場群間の移動コストの合計値を算出し、前記算出した作業適正度の合計値から前記算出した移動コストの合計値を引いた差を算出し、
前記算出した差に基づいて、前記複数の農作業計画候補から、農作業計画を選択する、農作業計画支援方法。 A farm work plan support method according to claim 12,
The farm work plan support device further holds movement cost information indicating a movement cost of the resource between the plurality of managed fields,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
For each of the plurality of farm work plan candidates, with reference to the movement cost information, calculate a total value of the movement costs between the management field groups according to the circulation order of the management field groups indicated by the farm work plan candidates, and calculate the work suitability calculated Calculate the difference by subtracting the total value of the calculated travel costs from the total value of degrees,
A farm work plan support method for selecting a farm work plan from the plurality of farm work plan candidates based on the calculated difference.
前記農作業計画支援方法は、
前記農作業計画支援装置が、
前記面積情報と、前記リソース情報と、に基づいて、前記リソースによる前記複数の管理圃場群それぞれにおける農作業が1単位期間以内に完了するよう、前記複数の管理圃場を分類して、1以上の管理圃場からなる複数の管理圃場群候補を生成し、
前記複数の管理圃場群候補それぞれについて、所定の条件と比較して作業適正度が高い管理圃場を選択し、前記選択した管理圃場からなる作業対象管理圃場群を決定し、
前記複数の管理圃場群は、前記決定した作業対象管理圃場群からなる、農作業計画支援方法。 A farm work plan support method according to claim 12,
The farm work plan support method includes:
The farm work plan support device,
Based on the area information and the resource information, the plurality of management fields are classified so that the farm work in each of the plurality of management field groups by the resource is completed within one unit period. Generate multiple management field group candidates consisting of fields,
For each of the plurality of management field group candidates, select a management field having a high work suitability compared to a predetermined condition, determine a work target management field group composed of the selected management field,
The farm work plan support method, wherein the plurality of management farm field groups includes the determined work target management farm group.
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