雑草抽出

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ドローン水稲モニタリングは試験サイト(約3反)の他にも行っています。
すぐ隣の圃場で大きさは約1反程度です。この圃場は試験サイトと全く同じ手法(肥料等も同じ)で栽培しています。

最近、小さい方の圃場では雑草が目立ち始めてきました。
小さい圃場も6月上旬に除草剤を散布しましたが、散布後に強風によって風下側に流されてしまいました。そのため、若干土壌が高いところでは雑草が発生してしまいました。
ちなみに、試験サイトは翌日(風が弱い)に散布したため、目立った雑草は発生していません。

下の写真は圃場内部に入って取り除いた雑草です。現在までにバケツ4杯分を除去しましたが、全く追いついていません。

雑草抜き

取り除いた雑草バケツ1杯分(作業着は泥だらけ)

 

今回はモニタリングによって雑草がどのように撮影されているかを紹介します。
下の画像は可視画像・近赤外画像・DSM(地表面の高さ:草高)になります。可視画像・近赤外画像において、雑草が発生している部分は周辺の水稲と比べると明らかに色が異なります。また、DSMで見ても水稲の草高より雑草は高くなっていることがわかります。

 

雑草抽出

図 雑草抽出位置(左:可視画像、中央:近赤外画像、右:DSM)

クリックすると大きい画像サイズで確認できます。

 

下の写真は雑草を抽出した場所を地上から撮影したものです。

 

タイヌビエ

タイヌビエ(雑草を見やすくするために画像を加工)

クサネム

クサネム(雑草を見やすくするために画像を加工)

以前、紹介した水稲株位置を用いれば水稲と雑草の区別ができるので、雑草の位置および生育状況の把握は可能だと思います。しかし、今回のように雑草が生育してしまうと、取り除くのはかなりの労力が必要となります。


圃場空撮動画

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2016年6月26日にモニタリングを実施したインターバル画像(可視画像)を動画にまとめてみました。

 

 


中干し確認

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先月の24日(金)から始めた中干し(10日経過)も順調に進み、地面にひびが入る程度になりました。

畦畔周辺は簡単に確認できるのですが、圃場の中央部は畦畔からの目視では判断できません。圃場内に立ち入れば確認できますが、あまり圃場内を荒らしたくもありません。

 

中干し畦道

畦畔から撮影した中干しの様子

今回は週一のドローンモニタリングに加えて、超低空(対地高度約5m)のマニュアル飛行で圃場内部の様子を撮影しました。

その結果、圃場内部も地面にひびが入っていることを確認できました。写真では、水稲の陰で見にくくなっていますが、条間にひびが入っていることがわかります。
今日で中干しは終了。明日からは間断潅水の水管理に移行です。

 

中干し終了

超低空撮影による圃場内部の中干しの様子

 


中干し&水稲株カウント

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田植えから34日が過ぎ、茎数が平均22本(圃場内8箇所80サンプル)になったので、今日から10日程度中干しを実施します。

中干しは、無効分げつを抑えて、土壌内部に酸素を供給して根を健全にします。特に無効分げつを抑えることで、収量アップやお米の品質を向上させることができます。

【水稲株数】前回、紹介した水稲株位置をメッシュごとにまとめてみました。

2016株数

単位面積あたりの株数(株/㎡)

 
圃場内全体では単位面積あたり16.8(株/㎡)【坪あたり55株】となりました。今年は田植機の設定を株間18cm【坪あたり60株】で行いましたが、ドローンによる計測では若干少ない結果となりました。途中でジャムってしまったことも影響しているかもしれません。また、同じように田植機を操作していてもばらつきがあることが、メッシュごとに計算することでわかってきました。


水稲株の位置抽出

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今日は週一でモニタリングを行っている画像データから水稲株の位置抽出について紹介します。

稲が生長すると、田植機で移植できなかった欠損場所が上空からのモニタリングではっきり分かるようになります。畦畔から内側の欠損場所を特定するのは,ちょっと難しいです。

今回は移植してから28日後の近赤外オルソ画像を使用しました。

近赤外の波長帯は、植生からの反射率が高くなる特性があります。下の写真は地上から撮影した近赤外画像です。植生がある場所は白くなります。

私はいかに安く、価値の高いモニタリングができるかということを基本コンセプにしているので、近赤外カメラは中古のコンデジを2~3万円で購入して改造しました。

まぁ、墜落して壊れても諦めがつく値段です。

近赤外地上

地上から撮影した近赤外画像(植生がある場所は白くなります)

 

S110改造

改造した近赤外カメラ(Canon S110)

 

今回試した解析方法

先行研究では、テンプレートマッチングを用いて移植水稲の株位置を推定する研究例があります(リンク先)。今回は、あまり難しい処理をするのではなく、GISの機能を使って位置を抽出してみました。

1)近赤外オルソ画像にローパスフィルタ処理を施して、ノイズを除去する。

処理1

 

2)ノイズ除去した近赤外オルソ画像にフォーカル統計(指定した近傍内の統計情報を計算)を行う。

処理2

 

3)ラスタ-ベクタ変換で、水稲株をポリゴン化する。それ以外のポリゴンデータを削除する.

処理3

 

4)ポリゴンの重心点を求めて、ポイントデータに変換する.

処理4

 

その結果、圃場内の株数は約5.1万株と求めることができました.

 

水稲株位置抽出

 


KT200 1号機

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先日、テストを行った「KT200」 0号機から、さらに部品の見直しや軽量化などを行った1号機を作成しました。主にフレームを大幅に見直しした結果、さらに重量を落とすことができました。

落とした分は、飛行時間に直結するバッテリーの容量アップに使います(2セル1300mAh)。

 

KT200_1号機

超軽量ドローン「KT200 1号機」

空撮に使用するカメラは、重量が軽いカメラに限られ、さらにインターバル機能を有していることが必要です。こういった条件からカメラを探していくとアクションカメラにたどり着きます。

今回使用したカメラは「GIT2」ですが、なんといっても価格が安く($160)、軽量(64g)です。それに加え、イメージセンサがSONY製の16MPといった高スペックです。ただ、超広角レンズなのが気になるところです。低空撮画像から3Dモデルを作成する際に、カメラおよびレンズの精度が成果を左右します。

今回はレンズも交換しました。カメラを分解して、交換するまでに1時間程度の作業量です。

 

カメラ改造

GIT2レンズの交換

いろいろとテストを行っているKT200ですが、日経新聞で紹介されました。

20160607_200gドローン日経記事


除草剤散布

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田植後、何もしないとあっという間に雑草が発生してしまいます。

圃場内に発生した雑草を除草するのは、かなり大変な労力が必要となります。そのため、雑草が繁茂しないように除草剤を散布します。

下の写真は移植後13日目の様子です。株間・条間にはヒエ・イヌビエなどの雑草が発芽しています。

 

160603状況

 

除草剤には、「コメットジャンボ」を使用しました。コメットジャンボは除草剤が水で溶ける包みで覆われています。これを水に入れると、包みは溶けて、直径7~8mに除草剤が広がります。圃場内を均一に散布するために地図を作成(地図上の赤丸の中心点を目安)して、散布しました(10aあたり300g)。ドローンによる散布は、申請なしでは改正航空法に抵触するため、圃場内に入って人力で散布しました。

 

【使用農薬】

・コメットジャンボ(3成分):除草剤

 

コメット

 

 

コメット溶け出し

 

除草の効果を高めるためには、散布してから1週間は落水しないように水管理を行います。

 

 


田植え

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いよいよ、この地域周辺の田植えが到来です。近所の農家さんも朝から準備で大忙しです。

ビニールハウスの苗も順調に育ちました。

 

田植え直前苗

 

今年から栽培方法を若干変更します。例年なら株間を16cmで植えていましたが、今年は18cmに変更です。

用意した育苗箱も例年の150箱から130箱に節減です。株間を25cmまで広げても今までと同等の収量が得られるという研究報告もあります。

田植え機に移す前に、育苗箱にはいもち病などの対策に「ルーチンアドスピノ箱粒剤」を50g計測して、苗の上から均一になるように振りかけます。その後は、圃場に移植していきます。まだまだ、田植え機の運転が甘く、圃場の縁辺部の植え方が未熟で、余分な空白地帯が残ってしまいました。

 

田植え機

試験サイトの田植えの様子

田植え機と同時に肥料も撒いていきます。肥料は基肥一発肥料「コシヒカリ一発 LP485」です。10aあたり35~40kgになります。今回田植えを行った約6反分で13袋(260kg)になります。

田植え機の調子もよく、順調に移植でき、朝9時から始めて午後5時には終わりました。

田植え後夕日

田植え後の夕日

【使用農薬】

・ルーチンアドスピノ箱粒剤(2成分):殺虫殺菌剤

箱苗剤

ルーチンアドスピノ箱粒剤

【使用肥料】

・コシヒカリ一発 LP485

一発肥料

コシヒカリ一発 LP485

 


代かき直後のDSM計測

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本来ならば代かきを終えたら、すぐに水を入れて湛水状態にします。

しかし、今回は代かきを行うことによって、どのぐらい圃場内の凸凹を均平にすることができたかを計測するために、あえて水を入れませんでした。

近所の農家さんからは不思議がられましたが...。

ドローンや地上レーザーを用いて、代かき直後のDSM計測は困難でした。なぜなら、圃場内に水を張ってしまうと、水の反射によって正確な高さが求めることができません。しかし、代かきでどのぐらい土壌を移動させ、均平化できたかを数値化してみたいと思い、代かきを実施してから水がなくなった3日目にドローンによるDSM計測を行いました。

 

代かき直後DSM

 

圃場の西側にある取水口側で圃場全体の平均高より約2cm高く、東側の排水口では約2cm低くなっていることがわかりました。水管理を考えると問題ない範囲と考えられます。

 

代かき直後オルソ画像

代かきを実施してから3日後に空撮し、作成したオルソ画像

代かき直後(地上撮影)

地上から撮影した代かき3日後の様子

例年は代かき後に雑草防除初期剤である農将軍フロアブル(3成分)を散布していましたが、今年から散布をやめました。

少しずつですが、農薬を減らす方針で「どろーん米」の栽培を行っていきたいと思います。

 

 


収穫・品質を左右する代かき

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今までのモニタリング結果から、代かきはその年の収穫量・品質を決める重要な作業になります。

代かき前にいろいろと圃場の均平化を試しましたが、圃場内の土を最も多く移動できるのは代かきになります。

今回はドローンで計測したDSMをもとに、まず「土寄せ」を行いました。

圃場の平均高より高い場所を中心に低い方へ...

 

代掻き1

 

ある程度の土寄せが終われば、いよいよ代かきです.

 

代掻き2

 

約3反の圃場にかかった時間は5時間(土寄せ+代かき)です。これでも自分の思い通りの結果にはなりませんでした。

 

代かき後の圃場にうつる夕日です。

次週は田植えになります。5月はいろいろと作業が続きます。

 

代掻き後