JPWO2019035306A1 - 植物生育指標算出方法、植物生育指標算出プログラム及び植物生育指標算出システム - Google Patents
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Abstract
Description
Eq=0.000075+0.001868cos(θ0)+0.032077sin(θ0)−0.0014615cos(2θ0)−0.040849sin(2θ0) … (式2)
h=(JST−12)π/12+標準子午線からの経度差+均時差Eq … (式3)
A=arcsin[sin(Y)sin(δ)+cos(Y)cos(δ)cos(h)] … (式4)
NDVI=(赤外反射率−可視反射率)/(赤外反射率+可視反射率) … (式6)
反射率=反射光強度/入射光強度 … (式7)
より、
NDVI=(Ri/Si−Rv/Sv)/(Ri/Si+Rv/Sv)
=(Ri−Rv×Si/Sv)/(Ri+Rv×Si/Sv) … (式8)
となる。
Si=直達成分Sid+散乱成分Sis … (式9)
Sv=直達成分Svd+散乱成分Svs … (式10)
であるから、太陽高度Aを用いると、
NDVI=(Ri−Rv×(Sid×A+Sis)/(Svd×A+Svs))/(Ri+Rv×(Sid×A+Sis)/(Svd×A+Svs)) … (式11)
となる。
11 反射光測定装置
12 太陽光測定装置
13 制御装置
20 反射光測定部
21 GPS部
22 方位計
23 傾斜計
30 太陽光測定部
31 散乱反射板
32 受光部
33 光遮蔽部
34 筐体
35 支柱
40 制御部
41 情報取得部
42 太陽角度演算部
43 太陽方向演算部
44 拡散度演算部
45 葉密度演算部
46 生育指標演算部
50 記憶部
51 補正情報記憶部
52 生育情報記憶部
60 時計部
70 I/F部
80 電源部
Claims (36)
- 制御装置と、前記制御装置の指示に基づいて、複数の葉を持つ測定対象の反射光強度を測定する反射光測定装置と、前記制御装置の指示に基づいて、太陽光の光強度を測定する太陽光測定装置と、を含むシステムにおける植物生育指標算出方法であって、
前記反射光測定装置が、第1波長及び前記第1波長とは異なる第2波長で前記測定対象の反射光強度を測定する第1処理と、
前記太陽光測定装置が、第3波長及び前記第3波長とは異なる第4波長で前記太陽光の光強度を測定する第2処理と、
前記制御装置が、前記反射光測定装置から取得した前記測定対象の反射光強度情報と前記太陽光測定装置から取得した前記太陽光の光強度情報とを用いて、前記測定対象における生育の度合いを表す植物生育指標を算出する第3処理と、を実行し、
前記第3処理では、前記太陽光の光強度情報、前記測定対象及び前記測定対象を生育する圃場のうち少なくとも一に関する補正情報に基づいて、前記測定対象の反射光強度情報を補正して、前記植物生育指標を算出する、
植物生育指標算出方法。 - 前記第3処理では、前記太陽光の光強度情報を直達成分と散乱成分とに分離し、前記直達成分と前記散乱成分とに基づいて、前記反射光強度情報を補正する、
請求項1に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記第3処理では、前記直達成分と前記散乱成分とに基づいて拡散度を算出する、
請求項2に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記第3処理では、前記太陽光測定装置の設置位置の経度及び緯度と、前記太陽光測定装置が前記太陽光の光強度を測定した日時情報と、に基づいて、太陽高度を算出し、前記測定対象の反射光強度情報と、前記太陽光の前記直達成分及び前記散乱成分、又は、前記拡散度と、前記太陽高度と、に基づいて、前記植物生育指標を算出する、
請求項2又は3に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記太陽光測定装置は、入射した太陽光を散乱反射する散乱反射板と、前記散乱反射板に対向配置された受光部と、前記散乱反射板に入射する太陽光を遮蔽する光遮蔽部と、を有し、
前記第2処理では、前記散乱反射板に入射する太陽光が前記光遮蔽部によって遮蔽された状態で前記受光部に入射する太陽光の光量QAと、前記散乱反射板に入射する太陽光が前記光遮蔽部によって遮蔽されない状態で前記受光部に入射する太陽光の光量QBと、を測定し、
前記第3処理では、前記光量QAを前記受光部に入射する太陽光の光量のうちの前記散乱成分に設定し、前記光量QBから前記光量QAを減算した光量QCを前記受光部に入射する太陽光の光量のうちの前記直達成分に設定する、
請求項2乃至4のいずれか一に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記第2処理では、前記第3波長及び前記第4波長の各々に対して、前記光量QA及び前記光量QBを測定し、
前記第3処理では、前記第3波長及び前記第4波長の各々に対して、前記直達成分及び前記散乱成分を設定する、
請求項5に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記太陽光測定装置は、太陽と前記散乱反射板とを結ぶ直線上に前記光遮蔽部が配置される第1状態と、太陽と前記散乱反射板とを結ぶ直線上に前記光遮蔽部が配置されない第2状態と、を選択的に作成可能な構造を有する、
請求項5又は6に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記光遮蔽部は、前記受光部及び前記散乱反射板の中心軸を回転軸として等速で回転する、
請求項7に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記第3処理では、前記測定対象及び前記測定対象を生育する圃場のうち少なくとも一方に関する補正情報に基づいて、前記測定対象の反射光強度情報を補正して、前記植物生育指標を算出する、
請求項1乃至8のいずれか一に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記補正情報は、植物の品種に応じた反射光強度を示す品種情報、植物の植付間隔及び植付深度のうち少なくとも一方に応じた反射光強度を示す植付情報、圃場の土壌の状態に応じた反射光強度を示す土壌情報、圃場における水面の割合に応じた反射光強度を示す水面情報の少なくとも1つである、
請求項9に記載の植物生育指標算出方法。 - 前記補正情報は、前記品種と前記植付間隔及び前記植付深度のうち少なくとも一方とから算出される、土壌に対する葉の面積比率を規定する植被率に応じた反射光強度を示す植被率情報を含む、
請求項10に記載の植物生育指標算出方法。 - 品種、植付間隔、植付深度、植被率、土壌の状態、水面の割合の各要素 を変化させた時の反射光強度を予め取得して、前記補正情報を作成しておき、前記第3処理では、作成した前記補正情報を参照して、少なくとも1つの前記要素に対して、前記測定対象及び前記圃場のうち少なくとも一方に対応する反射光強度を、予め定めた基準に対応する反射光強度に合わせるための補正量を算出し、算出した前記補正量を用いて前記測定対象の反射光強度情報を補正する、
請求項10又は11に記載の植物生育指標算出方法。 - 制御装置と、前記制御装置の指示に基づいて、複数の葉を持つ測定対象の反射光強度を測定する反射光測定装置と、前記制御装置の指示に基づいて、太陽光の光強度を測定する太陽光測定装置と、を含むシステムにおける前記制御装置で動作する植物生育指標算出プログラムであって、
前記制御装置に、
前記反射光測定装置から、第1波長及び前記第1波長とは異なる第2波長で測定した前記測定対象の反射光強度情報を取得する第1処理、
前記太陽光測定装置から、第3波長及び前記第3波長とは異なる第4波長で測定した前記太陽光の光強度情報を取得する第2処理、
前記測定対象の反射光強度情報と前記太陽光の光強度情報とを用いて、前記測定対象における生育の度合いを表す植物生育指標を算出する第3処理、を実行させ、
前記第3処理では、前記太陽光の光強度情報、前記測定対象及び前記測定対象を生育する圃場のうち少なくとも一に関する補正情報に基づいて、前記測定対象の反射光強度情報を補正して、前記植物生育指標を算出する、
植物生育指標算出プログラム。 - 前記第3処理では、前記太陽光の光強度情報を直達成分と散乱成分とに分離し、前記直達成分と前記散乱成分とに基づいて、前記反射光強度情報を補正する、
請求項13に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 前記第3処理では、前記直達成分と前記散乱成分とに基づいて拡散度を算出する、
請求項14に記載の制御プログラム。 - 前記第3処理では、前記太陽光測定装置の設置位置の経度及び緯度と、前記太陽光測定装置が前記太陽光の光強度を測定した日時情報と、に基づいて、太陽高度を算出し、前記測定対象の反射光強度情報と、前記太陽光の前記直達成分及び前記散乱成分、又は、前記拡散度と、前記太陽高度と、に基づいて、前記植物生育指標を算出する、
請求項14又は15に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 前記太陽光測定装置は、入射した太陽光を散乱反射する散乱反射板と、前記散乱反射板に対向配置された受光部と、前記散乱反射板に入射する太陽光を遮蔽する光遮蔽部と、を有し、
前記第3処理では、前記太陽光測定装置から、前記散乱反射板に入射する太陽光が前記光遮蔽部によって遮蔽された状態で前記受光部に入射する太陽光の光量QAと、前記散乱反射板に入射する太陽光が前記光遮蔽部によって遮蔽されない状態で前記受光部に入射する太陽光の光量QBと、を取得し、前記光量QAを前記受光部に入射する太陽光の光量のうちの前記散乱成分に設定し、前記光量QBから前記光量QAを減算した光量QCを前記受光部に入射する太陽光の光量のうちの前記直達成分に設定する、
請求項14乃至16のいずれか一に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 前記第3処理では、前記太陽光測定装置から、前記第3波長及び前記第4波長の各々に対して測定した前記光量QA及び前記光量QBを取得し、前記第3波長及び前記第4波長の各々に対して、前記直達成分及び前記散乱成分を設定する、
請求項17に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 前記第3処理では、前記測定対象及び前記測定対象を生育する圃場のうち少なくとも一方に関する補正情報に基づいて、前記測定対象の反射光強度情報を補正して、前記植物生育指標を算出する、
請求項13乃至18のいずれか一に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 前記補正情報は、植物の品種に応じた反射光強度を示す品種情報、植物の植付間隔及び植付深度のうち少なくとも一方に応じた反射光強度を示す植付情報、圃場の土壌の状態に応じた反射光強度を示す土壌情報、圃場における水面の割合に応じた反射光強度を示す水面情報の少なくとも1つである、
請求項19に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 前記補正情報は、前記品種と前記植付間隔及び前記植付深度のうち少なくとも一方とから算出される、土壌に対する葉の面積比率を規定する植被率に応じた反射光強度を示す植被率情報を含む、
請求項20に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 品種、植付間隔、植付深度、植被率、土壌の状態、水面の割合の各要素を変化させた時の反射光強度を予め取得して、前記補正情報を作成しておき、前記第3処理では、作成した前記補正情報を参照して、少なくとも1つの前記要素に対して、前記測定対象及び前記圃場のうち少なくとも一方に対応する反射光強度を、予め定めた基準に対応する反射光強度に合わせるための補正量を算出し、算出した前記補正量を用いて前記測定対象の反射光強度情報を補正する、
請求項20又は21に記載の植物生育指標算出プログラム。 - 制御装置と、前記制御装置の指示に基づいて、複数の葉を持つ測定対象の反射光強度を測定する反射光測定装置と、前記制御装置の指示に基づいて、太陽光の光強度を測定する太陽光測定装置と、を含む植物生育指標算出システムであって、
前記反射光測定装置は、第1波長及び前記第1波長とは異なる第2波長で前記測定対象の反射光強度を測定可能であり、
前記太陽光測定装置は、第3波長及び前記第3波長とは異なる第4波長で前記太陽光の光強度を測定可能であり、
前記制御装置は、前記反射光測定装置から取得した前記測定対象の反射光強度情報と前記太陽光測定装置から取得した前記太陽光の光強度情報とを用いて、前記測定対象における生育の度合いを表す植物生育指標を算出する演算部を備え、
前記演算部は、前記太陽光の光強度情報、前記測定対象及び前記測定対象を生育する圃場のうち少なくとも一に関する補正情報に基づいて、前記測定対象の反射光強度情報を補正して、前記植物生育指標を算出する、
植物生育指標算出システム。 - 前記演算部は、前記太陽光の光強度情報を直達成分と散乱成分とに分離し、前記直達成分と前記散乱成分とに基づいて、前記反射光強度情報を補正する、
請求項23に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記演算部は、前記直達成分と前記散乱成分とに基づいて拡散度を算出する、
請求項24に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記演算部は、前記太陽光測定装置の設置位置の経度及び緯度と、前記太陽光測定装置が前記太陽光の光強度を測定した日時情報と、に基づいて、太陽高度を算出し、前記測定対象の反射光強度情報と、前記太陽光の前記直達成分及び前記散乱成分、又は、前記拡散度と、前記太陽高度と、に基づいて、前記植物生育指標を算出する、
請求項24又は25に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記太陽光測定装置は、入射した太陽光を散乱反射する散乱反射板と、前記散乱反射板に対向配置された受光部と、前記散乱反射板に入射する太陽光を遮蔽する光遮蔽部と、を有し、前記散乱反射板に入射する太陽光が前記光遮蔽部によって遮蔽された状態で前記受光部に入射する太陽光の光量QAと、前記散乱反射板に入射する太陽光が前記光遮蔽部によって遮蔽されない状態で前記受光部に入射する太陽光の光量QBと、を測定し、
前記演算部は、前記光量QAを前記受光部に入射する太陽光の光量のうちの前記散乱成分に設定し、前記光量QBから前記光量QAを減算した光量QCを前記受光部に入射する太陽光の光量のうちの前記直達成分に設定する、
請求項24乃至26のいずれか一に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記太陽光測定装置は、前記第3波長及び前記第4波長の各々に対して、前記光量QA及び前記光量QBを測定し、
前記演算部は、前記第3波長及び前記第4波長の各々に対して、前記直達成分及び前記散乱成分を設定する、
請求項27に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記太陽光測定装置は、太陽と前記散乱反射板とを結ぶ直線上に前記光遮蔽部が配置される第1状態と、太陽と前記散乱反射板とを結ぶ直線上に前記光遮蔽部が配置されない第2状態と、を選択的に作成可能な構造を有する、
請求項27又は28に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記光遮蔽部は、前記受光部及び前記散乱反射板の中心軸を回転軸として等速で回転する、
請求項29に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記反射光測定装置と前記太陽光測定装置と前記制御装置とは別々に構成され、前記反射光測定装置は空撮可能な飛行体に装着され、前記太陽光測定装置は地上に設置される、
請求項23乃至30のいずれか一に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記反射光測定装置と前記太陽光測定装置と前記制御装置とは一体的に構成され、空撮可能な飛行体に装着される、
請求項23乃至30のいずれか一に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記演算部は、前記測定対象及び前記測定対象を生育する圃場のうち少なくとも一方に関する補正情報に基づいて、前記測定対象の反射光強度情報を補正して、前記植物生育指標を算出する、
請求項23乃至32のいずれか一に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記補正情報は、植物の品種に応じた反射光強度を示す品種情報、植物の植付間隔及び植付深度のうち少なくとも一方に応じた反射光強度を示す植付情報、圃場の土壌の状態に応じた反射光強度を示す土壌情報、圃場における水面の割合に応じた反射光強度を示す水面情報の少なくとも1つである、
請求項33に記載の植物生育指標算出システム。 - 前記補正情報は、前記品種と前記植付間隔及び前記植付深度のうち少なくとも一方とから算出される、土壌に対する葉の面積比率を規定する植被率に応じた反射光強度を示す植被率情報を含む、
請求項34に記載の植物生育指標算出システム。 - 品種、植付間隔、植付深度、植被率、土壌の状態、水面の割合の各要素を変化させた時の反射光強度を予め取得して、前記補正情報を作成しておき、前記第3処理では、作成した前記補正情報を参照して、少なくとも1つの前記要素に対して、前記測定対象及び前記圃場のうち少なくとも一方に対応する反射光強度を、予め定めた基準に対応する反射光強度に合わせるための補正量を算出し、算出した前記補正量を用いて前記測定対象の反射光強度情報を補正する、
請求項34又は35に記載の植物生育指標算出システム。
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