GROWTH MEASURING APPARATUS FOR CONTROLLED FERTILIZATION TO CROP

• (In Japanese)八谷 満
• (In Japanese)山縣 真人
• (In Japanese)小島 誠

• (In Japanese)国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

高品質小麦の生産を目的とした収量の向上と、子実タンパク質含有率制御を目的とした合理的な肥培管理技術策定に向けて、収量を予測してこれに応じた窒素追肥の情報源の取得が求められている。すなわち、収量性の指標である生育量（繁茂量）の進行した作物群に対して、局所的に窒素葉面施用を行うことにより、収量とタンパク含有率の向上を図るセンシング手法を開発する必要がある。

近年、精密圃場管理（Precision Farming;PF）のセンサとして衛星画像、マシンビジョン、マルチスペクトルセンサ等のリモートセンシング技術が注目され、作物の生育状態や、雑草の認識法など日欧米で研究が加速している。しかし、これらセンシングデータの取得には高コストの装置と複雑な物理信号に基づく処理を要する。

このような先行技術として、次のようなものが発表されている。
▲1▼「産業用無人ヘリコプタを用いた農地情報のリモートセンシングシステム－ほ場空間データのGISマッピング－」
無人ヘリコプタに搭載されたマシンビジョンやレーザー側距器などのセンサから収集・抽出された作物情報を地理情報システム（GIS）を用いてマッピングできるシステムを開発する。ヘリコプタには慣性航法センサ及び地磁気方位センサ（GDS）が搭載されており、機体のロール角、ピッチ角及び絶対方位が計測できる。ポジショニングセンサとしてRTK－GPSを採用し、絶対座標の計測が可能である。ヘリコプタにイメージングセンサを装備したが、センサによって画像を取得する場合、機体姿勢によって画像に外部歪が生じる。その歪を取り除くために画像座標系を絶対座標系へ変換する必要があり、精度の高いマッピングにはヘリコプタの姿勢角センサの精度向上が不可欠である。GDSと姿勢角センサのバイアス同定法を考案し座標変換精度の向上を目指した。高度30mから70mの範囲で撮影した画像を最大誤差で41cmの精度で絶対座標系に変換できた（非特許文献1参照）。

▲2▼「ライトスクリーンシステムによる作物高さの測定」
精密圃場管理（Precision Farming）において、生育過程における作物状態を知ることは、適期適量の追肥、防除作業を行う上で極めて重要な事項である。作物状態を知ることによって、従来のような全面施用ではなく、局所的に必要量を施用することができる。これによって、肥料、農薬などの投資節約からの経済的な利益、さらには、農地周囲環境に対する保全効果などが期待される。生育過程における作物の高さをリアルタイムでセンシングするシステムを開発し、ここでは、トウモロコシを対象にライトスクリーンシステムの適用性を検討する。ライトスクリーンシステムは発光部と受光部、制御ユニットから構成されている。発光部、受光部にそれぞれ40個のビーム素子が19．05mm間隔に並んで取付け螺れ、その全長は742．95mmであった。そして。作物（トウモロコシ）列の高さをリアルタイムで測定した。DGPSを用いて、同時に位置情報も取得した。その結果、作物の高さの測定と同時に、個体数の測定も行えることが確認された（非特許文献2参照）。

▲3▼「マシンビジョンを用いたとうもろこしの成長診断」
精密農法用のセンシングデバイスとしてマシンビジョンが現在注目されている。マシンビジョンは、非接触・非破壊で植物の生育状態が取得できるので、従来の測定法と比べてより多くの情報を同時に取得できる。そのため、施肥や防除時の散布量がリアルタイム制御に利用できる。また、取得した画像情報を元にマップベースでの作業ができるなど応用範囲も広い。マシンビジョンで得られた葉面積率を用いて、とうもろこしの成長診断を行った。また、収量も推定可能であった。このシステムは構成がシンプルなので実用化に向けてコスト面などでも大きなメリットがある（非特許文献3参照）。

【非特許文献1】
農業機械学会誌 65(1):53～61，2003
【非特許文献2】
農業機械学会北海道支部第51回研究会 講演要旨(2000.11):32～33
【非特許文献3】
農業機械学会北海道支部第51回研究会 講演要旨(2000.11):34～35

本発明は、フォーク状センサ、または圧覚センサによる計測値から圃場の局所的な作物生育指標を判定し、作物の生育量に応じた追肥作業が行えるようにした作物可変施肥のための生育量計測装置に関する。

• A01C  21/00      Methods of fertilising
• A01B  69/00      Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track

• 2B043AA04 Devices related to guiding control
• 2B043AB20 Others
• 2B043BB04 Fertilizing machines, seeders or transplanting machines
• 2B043EA06 Position of a vehicle with respect to a reference mark
• 2B043EB07 Contact sensors
• 2B052BC05 Riding fertilizer machines
• 2B052DC07 Amount distributed
• 2B052DC09 Location of distribution
• 2B052DC13 Mechanical sensors
• 2B052DD03 Control of feeder
• 2B052EB11 Adjustment of the amount of fertilizer distributed