格安RTK‐GNSS機器の製作 ‐その2‐
前回は、M8T基板とアンテナを接続して人工衛星の信号を受信するところまでの話でした。今回は、信号データを電子媒体（SDカード）に記録する方法を紹介します。
2016年から試験的に導入したRTK-GNSSですが、当初は受信情報の記録方法がわからず、WindowsのノートPCやWindows
格安RTK-GNSS導入当初のシステム
そこで、前述の問題を解決するために受信情報をSDカードに書き込む方法に改造を行います。電源供給はスマフォなどで使うモバイルバッテリに変更することで１回の充電で１日以上の計測が可能となります。
今回使う機材
| OpenLog | スイッチサイエンス（1900円）。オープンソースの小型ロガーでmicroSDに記録。電源ONにすると同時に書込みを開始。 |
| ０Ω抵抗 | 秋月電子通商（100円：200個入）。 |
| ケーブル | M8T基板とOpenlogの接続。 |
| ケース | 基板が入れば何でもいい。 |
基板改造
１）M8T基板のダイオードを０Ω抵抗に取り替え
交換する理由はよくわかっていませんが・・・詳しくはこちら（濱くん・OSQZSS）を参照し
１mmぐらいの大きさのトランジスタを取り外して、０Ω抵抗を半田付けするのはかなり大変です
取り外しには、先の尖ったピンセットがあると作業しやすい
２）M８TとOpenlogの結線
下の写真のように結線します。電源を入れるとOpenlogのLEDが青色に点滅します。これで衛星からの受信情報はmicroSDカードに書き込まれていきます。
BaseとRoverの２台を作成
３）ケース
基板剥き出しのままだと静電気や断線などの心配や見た目も格好悪いのでケースを作成しました。３Dプリンタで作るのに憧れますが、プリンタを持っていないので手元にあるもので作成します。
100均でケースを作るか・・・いろいろと考えていたところ、子供が使っているレゴが目に飛び込んできました。これはと思い、さっそく組み立てると・・・想像通りに素晴らしいケースが出来上がりました。
もう一つは、今ではなかなか手に入らないフィルムケースで作りました。M８Tの大きさにピッタリです。ケーブル用の穴とOpenlog用の切れ込みを入れたら完成です。
M８T専用レゴケース
ここまで出来たら、動作テストをしてみます。
ケーブルをアンテナと基板に、そして基板をモバイルバッテリーにそれぞれ接続し起動させます。基板のLEDが緑色に点滅、Openlogは青色に点滅すればOKです。
しばらく計測してみたら、SDカードに保存されたテキストファイルをu-centerで読み込んでみましょう。
今回はここまでの内容で終了です。次回は、屋外で計測する内容を紹介する予定です。
研究会終了
昨年末にご紹介した「スマート農業のためのリモートセンシング技術に関する研究会」（千葉大松戸キャンパス）は、50名以上を超える参加者がありました。ありがとうございました。
研究会の一コマ
研究者だけではなく、各県の農試関係者、ドローンやカメラのメーカ、すでに日本各地の農作物をモニタリングしているメーカなどの多くの方々に参加していただきました。午前中は水稲の発表を中心に、午後からは畑作のモニタリングについての話があり、いろいろ勉強になりました。私が行っているモニタリングは対地高度50mから撮影していますが、畑作のモニタリングでは約15~30ｍが中心でかなり高い解像度の画像を必要としている印象を受けました。
私からは「モニタリングの指標によく使われるNDVIはいつ計測すればいいのか？」を議題に発表しました。2019年に設置した地上センサおよびドローンを用いて上空から同時計測した結果から、生育ステージごとにNDVIを計測する最適な時間を提案しました。来場者の方も実際にNDVIを計測しているので、興味を持ってもらえた内容だったと思います。
懇親会も含め、本当に有意義な議論や情報交換をすることができました。また、発表者および来場者のみなさんの（ドローンを用いた）スマート農業に対する熱意がビシビシ伝わってきました！！
格安RTK‐GNSS機器の製作 ‐その1‐
2020年の最初の記事は「格安RTK-GNSS」を複数回にわたって紹介していきます。
私自身は2016年から格安RTK-GNSSに手を出しましたが、今まで触れることなかった専門知識・技術が多岐にわたっていたので、しばらく様子を見ていました。最近になって私の周りの人が導入したことによって、いろいろ教えてもらえる環境になりました。先日紹介した１月25日の研究会でも格安RTK-GNSSの簡単な紹介があります。
さて、今回紹介するRTK-GNSSというのは、複数の人工衛星からの信号を受信して、cm単位で地球上の位置を計測することができる技術です。世の中では「GPS」という言葉が定着していますが、RTK-GNSSはアメリカのGPS以外にもロシアのGLONASS、EUのGalileo、中国のBeiDouや日本のみちびきといった複数の人工衛星を使うシステムになります。cm単位の高精度な位置を求める技術になりますが、農業分野では無人トラクタや無人田植機に使われるなど、これからのスマート農業には必要な技術になってきます。
測量分野では、数十年前から現場で使われています。ただし、測量用の検定に合格した機器は何百万円と非常に高価であったため、個人で手を出すことはできませんでした。
しかし、センサの小型化や低価格化によって、個人でもcm単位で計測できる時代がついに到来しました。素晴らしいっ!!
RTK-GNSS測量の機材が格安で購入できるようになったことから、電子機械の雑誌（トランジスタ技術など）でも特集されています。
また、reach社のrs+といったこれまでには考えられない価格で製品化され、既に市販されています。ただし、日本国内で使用するための技適を取得していないため、機器を使用すると電波法に抵触する可能性があります（技適を取得して販売するのをずっと期待しているのですが・・・ダメそうな感じです）。
日本国内では電波法などいろいろ課題もありますが、部品をそろえることで格安にRTK-GNSS（後処理）を自作することはできます。
ドローンを用いたモニタリングでは、GCP（地上基準点）の計測にRTK-GNSSを使います。位置精度が高ければ、より精度の高い3Dモデルを作成することができます。RTK-GNSS測量以外にもTS測量といった方法でも高精度の位置を求めることが出来ます。精度だけでみるとRTK-GNSSよりTS測量の方が精度は高い（RTK-GNSSは数cmの誤差、TS測量は数mmの誤差）のですが、広域にわたる測量の場合はRTK-GNSSの方が効率的です。
また、そのような測量機器がない場合は、地理院地図（WEB地図）で経緯度および標高を求めることができます。私も2014年の運用時では地理院地図を使用していましたが、モニタリングの高精度化にあたってGCPをRTK-GNSS測量およびTS測量による位置座標に変更しました。100mぐらいの狭い範囲であれば、メジャーとハンドレベルでも位置を計測することができます。
前置きが長くなりましたが、本題の格安でcm単位の精度で位置を求めることができるRTK-GNSS測量について紹介していきます。
2018年に２周波の信号を受信できる基板ZED-F9P（u-blox社）が開発されましたが、ここでは１周波タイプのM8T（u-blox社）を使います。詳しいことは、私が参考にしたサイトで紹介されています。
まず、RTK-GNSS測量はBaseとRoverの２台以上が必要になります（※Roverは複数台に増設することも可能）。また、国土地理院が日本国内を整備している電子基準点を利用する場合は１台でも位置を計測することができます。リアルタイムで位置を求める場合は、BaseとRover間をデジタル無線やWi-Fiなどのネットワークを使用します。私の使い方はリアルタイムで位置を知る必要はないので、受信した情報をSDカードに書き込んで後処理解析から位置を計測します。デジタル無線やWi-Fiなどを使用しないので、電波法には抵触しません。
今回使う機材
| M8T（u-blox社） | CSG Shop（１枚あたり67€：約8100円） |
| アンテナ | アンテナはピンからキリまであります。対応する人工衛星によっても価格は大きく変わるので、予算と相談してください。私の場合はTallysmanのTW3710（約20000円）を採用しました。 |
| ケーブル | 基板とアンテナのコネクタの形に注意です。市販品もありますが、任意の長さで調整したかったので部品ごとに購入しました｡なお、ケーブルとコネクタは半田付けが必要ですが、難しい作業ではありません｡ ※同軸ケーブル、TNCプラグ、同軸変換アダプタ（50cmケーブル２本作成：1700円/本） |
M8T基板とTallysmanアンテナ
M8T基板にアンテナを接続して、PC画面（u-center）で見るとアメリカのGPS、中国のBeiDou、日本のみちびきを受信していることが確認できます。パラメータなどの設定はこちらを参考にしてください。
人工衛星（GPS、BeiDou、みちびき）の受信状況
信号を正常に受信できれば、次はその情報を電子媒体に保存していきます。次回は、受信情報をSDカードに書き込むための改造方法を紹介する予定です。
研究会&セミナー
今年は梅雨の長雨によって、収量も前年より落ちてしまいました。また、台風19号による被災によって、10月以降は本当にあっという間に過ぎ去った感じです。
さて、2020年１月25日には、千葉大園芸学部松戸キャンパス戸定が丘ホール（最寄り駅：松戸駅）で「スマート農業のためのリモートセンシング技術に関する研究会」を実施します（主催：千葉大学環境リモートセンシング研究センター）。
この研究会の位置づけは、学会というよりはリモートセンシング分野と農業分野の実務者・研究者が一堂に会し、情報交換や議論することに重きを置いています。
衛星画像・ドローンを活用したスマート農業は、日本各地で官民学が実証実験を行っています。これら実証実験から技術的課題や新たな応用問題などが浮かび上がっています。リモートセンシング分野では衛星データなどを用いたモニタリングの歴史があるので、これらの技術を現場の要求とマッチングすることが次の発展のカギとなります。
研究会では、水稲以外にもサツマイモ・キャベツといった様々な作物でのモニタリング結果やRTK-GNSSといったスマート農業に必要な技術紹介もあります。参加無料・事前予約不要なので、ご気軽にご参加してください。
2020年１月25日研究会ポスター
次に、毎年３月に行っているセミナーを紹介します。申し込みなどの詳細はこちらからご確認ください。
セミナーでは、前年までのモニタリング結果を含んだ内容を発表していますが、今回はさらに地上センサとドローンの同時観測の結果についても追加して紹介します。2018年は地上センサを移植時から刈取り時まで設置したり、気象条件の異なる状況（晴天時・曇天時）で上空から連続観測するなど、多くの人が悩むモニタリングにおける技術的課題を検証してみました。ご興味がある方のご参加をお待ちしております（こちらは有料になります）。講習会の割引については詳細がわかり次第、このブログでもご案内します。
みなさま、良いお年をお過ごしください。
【報告】台風19号(T1919)による葛川氾濫
ここ１カ月以上、ドローンモニタリングなどに関する記事を書いていませんが・・・今回の葛川氾濫について記録を残すことを目的に、簡単な報告書をまとめました。本文については、日本地理学会災害対応委員会で公開されています。
各地で水害が発災した翌日の10月14日夜に国土地理院が荒川水系（入間川・越辺川・都幾川）の浸水推定段彩図を公開しました。
国土地理院が作成した荒川水系（入間川・越辺川・都幾川）の浸水推定段彩図（速報）に加筆
この地図は、13日10時および12時頃に航空機から撮影した情報などをもとに作成されています。しかし、葛川流域については残念ながら航空機の撮影外でしたので、浸水深推定地図も範囲外でした。そのため、葛川氾濫の情報がないというはあまりよろしくないので、ドローン空撮を用いて葛川氾濫の浸水範囲・浸水深推定地図を作成してみました。
葛川氾濫の範囲および浸水深の推定
浸水範囲・浸水深を推定するにあたって、土手沿いに漂流した稲藁や泥など手掛かりにして行いました。漂流物（最大水位時）の標高をRTK-GNSS測量およびドローン空撮から算出しました。
高麗川・葛川の堤防に付着した泥および漂流物から最大水位時の標高値を計測
発災してから３日後にドローンで空撮した画像から最大水位時の標高値を求めた結果、高麗川25.3m・葛川24.8mになりました。最大水位時の標高値が求められれば、国土地理院が公開している高解像度DEMを用いることで浸水深・範囲を推定することができます。
最大水位時の標高値とDEMの差分で浸水深を推定
台風19号による葛川氾濫の浸水範囲・浸水深推定地図
葛川水門近くの田畑で約３mの最深値となり。浸水面積は70.2haとなりました。このうち田畑などの浸水面積は50haですが、国土交通省が災害情報の速報として公開している田畑などの浸水面積では25haとなっているので、その倍の面積が浸水していることがわかりました。
次に、浸水量を計算した結果、葛川氾濫における浸水量は約90.4万㎥となり、大量の水が堤内地に一時的に滞留したことによって、新ヶ谷地区・東和田地区・戸口地区・沢木地区の建物に被害を及ぼしました。
葛川氾濫のタイムラインは下記に掲載。
台風19号(T1919)による被害状況４
11月９日に埼玉県知事、自民党県議団の議員による被害が大きかった越辺川（川越市）、葛川水門（坂戸市）、都幾川（東松山市）の現地視察がありました。
高麗川の土手から葛川の内水氾濫を視察（2019年10月13日15時）
葛川は昔から氾濫しているので、地元では葛川改修工事促進期成同盟会を結成し、葛川を管理する埼玉県飯能県土整備事務所に浸水対策に関する要望を行ってきました。既に葛川放水路（2009年）などの建設をはじめ堤防嵩上げ工事（2019年度事業中）が実施されています。
現在、越辺川・高麗川・葛川の合流地点に位置する葛川水門には排水機場がないため、水門を閉鎖すると30分ぐらいで集落の冠水が始まります。そのため、排水機場の設置は流域住民の悲願ですが、なかなか難しい状況でもあります。
葛川（埼玉県管理）の水は越辺川（国管理）に流れ、川越で入間川に合流し、さらに荒川として東京湾に流れ込みます。今回の台風19号による越水決壊で明らかになったように、既に越辺川の許容量がオーバーな状態で、葛川の水をさらに受け入れられる余裕があるのか課題も残ります。
現状では、下流域を守るために上流域が犠牲になっているのですが、反対に上流域を守るために、人口が多い下流域に氾濫の危険性を押し付けてもいいのか・・・まさにト
木下たかしさん（坂戸市選出の県議会議員）は葛川の氾濫問題について長年取り組んでいます。今回の地元住民からの要望も受けて、より活発に動いてくれています。被災した住民の声を行政機関に届けてくれるのは、住民の一人として感謝です。
台風19号(T1919)による被害状況３
今まで後回しにしてきた農機具関係をそろそろチェックしなければいけません。
今回の氾濫で唯一水没から救うことができた農機具は耕うん機のみです。浸水が始まって徐々に水位が上昇してきたころ、軽油・ガソリンなどの燃料が流されないか気になり、保管場所を見まわりに行きました。いつもは素通りしている耕うん機がなぜか偶然目に入ってきました。このままでは水没してしまうと思い、軽トラの荷台の上まで持ち上げ、避難完了です（荷台に避難してもエンジン下まで水没）。今考えると火事場の馬鹿力ですね。普段はこんな重い農機具を持ち上げることはできないので・・・。
避難して、完全な水没から免れた耕うん機。一方、軽トラは廃車です。
水没してしまった農機具は、発災直後からずっと乾かしている状態です。
トラクターは運転席内部まで水が侵入。コンバイン 、田植機も同様です。穀物乾燥機は基盤まで水没しなかったのですが、ヒーター部分が水没。籾摺機は完全に水没しました。
トラクターに残った浸水痕
表 水没した農機具一覧
| 農機具 | 水没状況 | 現在の状況 |
| トラクター | 運転席まで水没 | エンジン始動の確認のみ |
| 田植機 | エンジンまで水没 | 乾燥中 |
| コンバイン | エンジンまで水没 | エンジン始動 / 刈取り・こぎ胴は動かず |
| 穀物乾燥機 | ヒーター部分水没 | 乾燥中 |
| 籾摺機 | 完全水没 | 乾燥中 |
| 選別計量機 | ほとんど水没 | 乾燥中 |
| グレンコンテナおよびホース | 駆動系部分水没 | 乾燥中 |
| 動力噴霧機 | 完全水没 | 乾燥中 |
| 精米機 | 完全水没 | 乾燥中 |
| 草払機 | 完全水没 | 動作確認 / 使用可能 |
| 米保管用冷蔵庫 | 保管部分水没 | 動作確認 / 清掃終了後、使用可能 |
| 軽トラ | 運転席まで水没 | 廃車 |
農業を再開 or 離農するにあたっても、まずは現状の把握から始まります。
台風19号(T1919)による被害状況２
前回の記事の続きです。
発災して１週間が経過しましたが、親戚、友人、地元ボランティア（坂戸市議、坂戸市社会福祉協議会）の方々のおかげで、片付けの目処がようやく立ってきました。
朝から晩まで慣れない片付けは、肉体・精神的にも疲労がたまります。特に、発災直後はどこから手をつければいいかわからず途方に暮れ、虚無感に襲われてしまいました．．．。
農機具等を収納している納屋（2019年10月13日07時）
写真右奥にあるもみすり機は完全に水没し、乾燥機も１m程度水没してしまいました。なお、乾燥機は土台が劣化したのか、氾濫後に若干傾いていることがわかりました。復旧までには時間がかかりそうです。また、散らかった段ボールやタオルなど布は、汚水や農機具から漏れたと思われるオイル・燃料が染む込んでしまい、異臭を放っていました。密封されている肥料もわずかな穴から入ったのか？中身が水で溶け、ビニール袋はパンパンに膨れていました。
特に、収穫後のどろーん米630kg（21袋）を冷蔵保存していた冷蔵庫は、浸水によって紙の米袋が破け、冷蔵庫内側から漏れ出していました。下側にあった米袋が浸水によって破れることによって、高さが徐々に低くなり、連鎖的に上側の米も汚水に触れてしまいました。その中でも数袋は汚水に触れることもなかったので、その日に救出しました。
新米を保管していた冷蔵庫。水没によって内側から散乱した玄米（2019年10月13日12時）
汚水に触れた米は、３日目が経過したごろから発酵が始まり、40℃ぐらい？の発熱と同時に、すえた臭いを発生させました。米の掃除まで、なかなか手が届きませんでしたが、濱くんの助けでなんとか米を堆肥として圃場に移せました。しかし、半年間かけて育てた新米を廃棄するのは本当に無念です。
また、片付けをしていると初めて見るようなものにも遭遇しました。３代前が使っていたと思われる明治40年ごろの地理の教科書やその頃の出納帳などが流れ出てきました。
たぶん蔵から流れてきた教科書（2019年10月13日14時）
こういった大きな水害のたびに、過去のものが少しずつ無くなっていくのだなぁと感じました。
台風19号(T1919)による被害状況１
10月12~13日にかけて、東日本に大きな被害をもたらした台風19号（Hagibis）は、私の住む埼玉県坂戸市にも爪痕を残しました。
私の住んでいる場所は水害常襲地で、ここ数年の間にも内水氾濫が数回発生しています（ 平成27年９月関東・東北豪雨(2015/９/９)、台風９号(2016/８/２)、台風21号(2017/10/23) ）。しかし、今回の台風19号の大雨は、これまでに経験したことのない長時間降り続ける大雨でした。時間が経つにつれて、今までにはない危機感を覚え、まずは乗用車を自宅から離れた場所に避難させました。その後は、自宅の１階の家財や子供たちの大切なおもちゃなどの垂直避難です。
台風が伊豆半島に上陸する６時間前の13時頃に、高麗川・越辺川からの逆流が始まったとの連絡があり、葛川の水門ゲートが閉ざされました。この水門ゲートが閉じてしまうと、堤内地を流れる葛川からの水が下流に排水されず、あっという間に氾濫が発生します。河川の位置関係はこちら。
下の動画は17時ごろに屋上から撮影した越辺川・高麗川・葛川の合流地点周辺の氾濫の様子です（14日のnews zeroで放送）。この時点では、自宅周辺の浸水深1.5m程度（目測）まで上昇しています。
台風19号(T1919)による越辺川・高麗川・葛川の合流地点周辺の内水氾濫（2019年10月12日16時40分）
気象庁の降雨レーダー予想図から、台風中心が通過するまで約５時間・・・これは床上浸水の確率が非常に高いと思い、食事をとる時間も惜しんで運べるものは上へ移動させたのですが、限界がありました。19時ごろになると、下水の逆流の前兆である１階トイレ、キッチンや洗面所といったところから「ボコボコ」と音が聞こえ始め、急いで水のうで対策を施しました。
20時30分ごろから、ついに自宅の浸水が始まりました。１階で最も低い掘りごたつの底からジワジワと水が染み出してきました。21時ごろに停電が発生です。当初は電線が切れたかと思ったのですが、翌日に浸水による室外機の漏電が原因だと判明。漏電箇所のブレーカーを切ればよかったのですが、その時はそこまで頭は回りませんでした。
早く台風が通過してくれと祈っていたのですが、残念ながら１階は床上浸水となってしまいました。
氾濫のピークは台風通過後の25時ぐらいで、その時点では台風が通過した後で雲はどんどん晴れて、月（ほぼ満月）が覗き込んでいました。
自宅屋上から撮影した浸水がピークの時の様子（2019年10月13日01時ごろ）
夜明け前には水は引き、わが家の被害全容が明らかになりました。特に被害が大きかったのは、トラクター、コンバイン、乾燥機など農機具一式が水没してしまったことです。完全に乾くまでは触れることができませんが、農機具全滅の場合は今後の事も考えると・・・離農も選択しなければいけなくなるかもしれません。
トラクター・コンバインなどを格納している車庫（2019年10月13日07時）
今年収穫したばかりの「どろーん米」は妻が気を利かせてくれ、前日にいくつかを自宅の上に避難させてくれ、水没から免れることができました。妻に感謝です！！
後片付けに追われていますが、被害記録も忘れないうちに綴っていきたいと思います。
機体（Kmap55）
先日、DJI社からモニタリング用Phantom４（P4 Multispectral）の発売ニュースが流れました。カタログスペックではなく、実際に触れていろいろと知りたいので
このニュースをきっかけに、当ブログで紹介している運用機体を確認
ドローン水稲モニタリングの初年度はZION EX700（2013年秋導入）を使用していました。この機体は
２年目以降からは自作ドローンに乗り換えています。高価なドローン
現在使用しているドローンは６つのペラのヘキサコプターです。水稲モ
さらに、先日コンパスだけが不調になって使用していなかったGNSS（位置計測機能は何ら問題なし）を棚から取り出して、自作ドローンに取り付け
2015年から運用している自作ドローン
（効率的に運用できるように少しずつ改善中）
ペイロードは約500gですが、モニタリングに特化すれば自作ド