Mapping World’s Salted Soils Using Remote Sensing Technologies

A team of researchers has created a technique that measures the soil salt content across the globe with impressive precision, down to 10 meters. This improvement meets the critical need for accurate soil salinity evaluations, a major issue that affects agricultural productivity and soil health worldwide.

Soil salinity, a kind of land degradation, affects over 1 billion hectares across the globe, harming agricultural productivity and the health of the environment. Previous efforts to map soil salinity faced challenges due to the low detail of available datasets and difficulties in showing the continuous changes in soil salinity levels.

Acknowledging these challenges, the research team set out to create a model that uses Sentinel-1/2 images, climate data, terrain information, and advanced machine learning algorithms. Their aim was to estimate soil salt content in five climate regions.

The results were shared in a paper published on March 28, 2024, in the Journal of Remote Sensing. This research introduces an innovation that effectively combines angled spiral channels with periodic contraction-expansion arrays.

Global Soil Salinity Estimation at 10 m Using Multi-Source Remote Sensing

At the core of this effort lies the integration of data from various remote sensing technologies, notably the sophisticated Sentinel-1/2 satellites, coupled with the strategic utilization of machine learning algorithms. This approach has led to the development of an advanced model capable of accurately mapping soil salinity with remarkable precision—a resolution of 10 meters, even across diverse climates.

This groundbreaking method takes us far beyond the limitations of previous efforts, which were restricted by their lower resolution and narrower focus on analyzing soil saltiness. Our committed research team has compiled a vast dataset, encompassing global climate patterns, precise measurements of soil salinity at ground level, and a comprehensive array of geospatial variables.

By employing the Random Forest algorithm, the model excels not only in predicting soil salinity with remarkable accuracy but also sheds light on the pivotal roles that climate, groundwater levels, and salinity indices play in the formation of soil salinity landscapes. This advance marks a step forward in our ability to monitor and manage soil health on a global scale.

Professor Zhou Shi, the principal investigator, expressed, “This study represents a significant advancement in our capacity to assess and address soil salinity on a global scale. By integrating satellite imagery with machine learning, we can now pinpoint saline soils with unparalleled accuracy and granularity, providing invaluable insights for sustainable land and agricultural practices.”

The latest research has produced a high-resolution global soil salinity map. This map is a valuable tool for scientists, policymakers, and farmers alike. It helps them effectively tackle soil salinity issues. By pinpointing areas with high salinity, they can take targeted actions to restore soil health.

Additionally, it supports the implementation of sustainable agricultural practices and aids in planning resource management strategies. Moreover, the methodology employed in this research sets a new standard for environmental monitoring, with potential applications in other assessments of land degradation.


More information: Nan Wang et al, Global Soil Salinity Estimation at 10 m Using Multi-Source Remote Sensing, Journal of Remote Sensing (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0130

自動収量データクリーニングおよびキャリブレーション

自動収量データクリーニングおよびキャリブレーション(AYDCC)は、アルゴリズムとモデルを用いて、収量データにおける外れ値、欠落、偏りなどのエラーを検出し、修正するプロセスです。AYDCCは収量データの品質と信頼性を向上させ、農家にとってより有益な洞察と推奨事項につながります。.

収量データ入門

収量データは、21世紀の農家にとって最も重要な情報源の一つです。これは、コンバイン、播種機、収穫機など、さまざまな農業機械から収集されたデータを指し、特定の畑や地域で生産された作物の量と質を測定します。.

これはいくつかの理由から非常に重要である。第一に、農家が情報に基づいた意思決定を行うのに役立つ。詳細な収量データがあれば、農家は生産性を最大化するために栽培方法を微調整することができる。.

例えば、特定の畑で収穫量が継続的に低い場合、農家は土壌の状態や灌漑の問題など、根本的な原因を調査し、是正措置を講じることができる。.

さらに、精密農業を可能にします。農家は圃場全体の作物の生育状況のばらつきを把握することで、肥料や農薬などの投入資材を特定の地域に合わせて調整できます。この的を絞ったアプローチは、資源利用を最適化するだけでなく、環境への影響も軽減します。.

国連食糧農業機関(FAO)によると、食料需要の増加に対応するためには、2050年までに世界の農業生産量を601トン増加させる必要がある。収量データは、作物の生産性向上に貢献する役割を担っており、この目標達成に不可欠である。.

さらに、ブラジルでは、ある大豆農家が収量データと土壌サンプリングデータを組み合わせて、自分の畑に合わせた可変施肥マップを作成した。彼は、各区画の土壌肥沃度と収量ポテンシャルに応じて、異なる量の肥料を施用した。.

彼はまた、収量データを用いて様々な大豆品種を比較し、自身の栽培条件に最適な品種を選定した。その結果、平均収量を121トン増加させ、肥料コストを151トン削減することに成功した。.

同様に、インドでは、ある稲作農家が収量データと気象データを組み合わせて、田んぼの灌漑スケジュールを調整した。彼はセンサーと衛星画像を用いて、土壌水分量と降雨パターンを監視した。.

収量データの理解と活用

彼はまた、このツールを使って様々な米の品種を比較し、自分の栽培条件に最適な品種を選び出した。その結果、平均収穫量を10%増加させ、水の使用量を20%削減することに成功した。.

収穫量データは多くの利点があるにもかかわらず、その開発と普及においていくつかの課題を抱えている。これらの課題には以下のようなものがある。

  • データ品質: その精度と信頼性は、センサーの品質、機器の校正、データ収集方法、およびデータ処理・分析技術に依存します。データ品質が低いと、エラー、偏り、または矛盾が生じ、データの妥当性や有用性に影響を与える可能性があります。.
  • データアクセス: 収量データの入手可能性と価格の手頃さは、農業機械、センサー、データストレージデバイス、データプラットフォームへのアクセスと所有権に左右されます。アクセスや所有権が不足すると、農家が自身のデータを収集、保存、共有、または利用する能力が制限される可能性があります。.
  • データプライバシー: データの安全性と機密性は、農家、機械メーカー、データ提供者、データ利用者によるデータの保護と規制に依存します。保護や規制が不十分だと、データが盗難、改ざん、悪用などの不正使用や非倫理的な使用にさらされる可能性があります。.
  • データリテラシー: 収量データの理解と活用は、農家、普及員、アドバイザー、研究者のスキルと知識に左右される。スキルや知識の不足は、これらの関係者がデータを効果的に解釈、伝達、活用する能力を阻害する可能性がある。.
収穫機などの農業機械を使用してデータセットを収集する

したがって、これらの課題を克服し、収量データの潜在能力を最大限に引き出すためには、収量データのクリーニングとキャリブレーションが重要である。.

収量データのクリーニングとキャリブレーションの概要

収量データは、作物の生育状況を分析し、管理区域を特定し、意思決定を最適化したい農家や研究者にとって貴重な情報源です。しかし、その信頼性と正確性を確保するためには、多くの場合、データのクリーニングと較正が必要となります。.

「収量データセット」のキャリブレーションは、数学的原理に基づいて値の分布を補正し、データの全体的な整合性を向上させる機能です。これにより、意思決定の質が高まり、データセットはより詳細な分析に活用できるようになります。.

GeoPard収量クリーンキャリブレーションモジュール

GeoPardは、その収量クリーンアップ・キャリブレーションモジュールを使用して、収量データセットのクリーンアップと補正を可能にした。.

収量データセットの質を向上させることがこれまで以上に容易になり、農家の方々が信頼できるデータに基づいた意思決定を行えるようになりました。.

GeoPard - 収量クリーニングとキャリブレーション(フィールドポテンシャルゾーンと同様)

キャリブレーションとクリーニングの後、得られた収量データセットは均質になり、外れ値や隣接する形状間の急激な変化はなくなります。.

新しいモジュールを使用すると、次のことが可能になります。

続行するにはオプションを選択してください。
続行するにはオプションを選択してください。
  • 破損したデータポイント、重複したデータポイント、および異常なデータポイントを削除します。
  • 複数の機械間で歩留まり値を較正する
  • 数回クリックするだけでキャリブレーションを開始できます(ユーザーエクスペリエンスが簡素化されます)。または、関連するGeoPad APIエンドポイントを実行してください。

自動化された収量データクリーニングおよびキャリブレーションの最も一般的な使用例には、以下のようなものがあります。

  • 複数の収穫機が同時に、または数日間にわたって稼働した場合にデータを同期し、一貫性を確保する。.
  • ばらつきを平滑化することで、データセットの均質性と精度を高める。.
  • データノイズや、洞察を曇らせる可能性のある不要な情報を除去する。.
  • 実際の地形パターンや傾向を歪める可能性のある、方向転換や異常な形状を排除する。.

下の図は、15台の収穫機が同時に作業している畑の様子を示しています。この図は、元の収量データセットと、GeoPard収量クリーンキャリブレーションモジュールでキャリブレーションした後の改善されたデータセットが、いかに異なっていて分かりやすいかを示しています。.

GeoPardのキャリブレーションモジュールを使用した、元の収量データセットと改良された収量データセットの差

清掃と校正が重要な理由は何ですか?

収穫量データは、収穫機に取り付けられた収穫量モニターとセンサーによって収集されます。これらの装置は、収穫された作物の質量流量と水分含有量を測定し、GPS座標を使用してデータを地理的に特定します。.

しかし、機器の性能や作物の状態に影響を与える様々な要因があるため、これらの測定値は必ずしも正確または一貫しているとは限りません。これらの要因には以下のようなものがあります。

1. 機器のバリエーション: コンバインや収穫機などの農業機械には、データ収集の誤差につながる固有のばらつきが存在することがよくあります。こうしたばらつきには、センサーの感度や機械の校正の違いなどが含まれます。.

例えば、収量モニターの中には、電圧と質量流量の間に線形関係を用いるものもあれば、非線形関係を用いるものもある。また、センサーの種類によって、粉塵や汚れに対する感度が異なる場合もある。こうしたばらつきは、異なる機械や圃場間で収量データに差異を生じさせる可能性がある。.

例1 Uターン、停止、半分の幅の機器を使用
例1 Uターン、停止、半分の幅の機器を使用
例2:Uターン、停止、半分の幅の機器を使用
例2:Uターン、停止、半分の幅の機器を使用

2. 環境要因: 気象条件、土壌の種類、地形は作物の収量に大きな影響を与える。これらの環境要因を考慮しないと、収量データに誤差や不正確さが生じる可能性がある。.

例えば、砂質土壌や急斜面は、壌土や平坦な地形に比べて収穫量が少なくなる可能性がある。同様に、作物の密度が高い地域は、密度が低い地域よりも収穫量が多くなる可能性がある。.

3. センサーの不正確さ: センサーは高精度ではあるものの、決して完璧ではない。定期的に校正を行わないと、時間の経過とともに測定値がずれ、不正確な値を示す可能性がある。.

例えば、ロードセルの故障や配線の緩みは、質量流量の測定値の不正確さの原因となる可能性があります。水分センサーが汚れていたり破損していたりすると、水分含有量の値が誤って表示されることがあります。オペレーターが入力した圃場名やIDが間違っていると、収量データが誤った圃場ファイルに割り当てられる可能性があります。.

これらの要因により、ノイズが多く、誤りが多く、一貫性のない収量データセットが生じる可能性があります。これらのデータが適切にクリーニングおよび較正されない場合、誤った結論や意思決定につながる可能性があります。.

例えば、未処理の収量データを使用して収量マップを作成すると、圃場内の高収量地域や低収量地域を誤って識別してしまう可能性がある。.

収量データセットのクリーニングとキャリブレーションが重要な理由

未補正の収量データセットを使用して圃場間または複数年にわたる収量を比較すると、不公平または不正確な比較となる可能性があります。未処理または未補正の収量データを使用して栄養バランスや作物投入量を計算すると、肥料や農薬の過剰または不足につながる可能性があります。.

したがって、収量データを分析や意思決定に利用する前に、データのクリーニングとキャリブレーションを行うことが不可欠です。収量データセットのクリーニングとは、収量モニターやセンサーによって収集された生の収量データに含まれるエラーやノイズを除去または修正するプロセスです。.

収量データのクリーニングおよび較正のための自動化手法

ここで役立つのが、自動データクリーニング技術です。自動データクリーニング技術とは、人間の介入を一切必要としない、あるいは最小限に抑えながらデータクリーニング作業を実行できる手法のことです。.

キャリブレーション手順を設定する
洗浄および校正のための自動化された方法

自動化されたデータクリーニング技術は、時間とリソースを節約し、人的ミスを減らし、データクリーニングの拡張性と効率性を向上させることができます。収量データに対する一般的な自動化データクリーニング技術には、次のようなものがあります。

1. 外れ値検出: 外れ値とは、平均値から大きく逸脱したデータポイントのことです。自動化されたアルゴリズムは、データポイントを平均値、中央値、標準偏差などの統計的指標と比較することで、これらの異常値を特定できます。.

例えば、収量データセットにおいて特定の圃場の収穫量が異常に高い場合、外れ値検出アルゴリズムによって、さらなる調査が必要な異常値としてフラグ付けすることができる。.

2. 騒音低減: 収量データにおけるノイズは、環境要因やセンサーの不正確さなど、さまざまな原因から発生する可能性がある。.

平滑化アルゴリズムなどの自動ノイズ低減技術は、不規則な変動を除去し、データの安定性と信頼性を向上させます。これにより、データ内の真の傾向やパターンを特定しやすくなります。.

3. データ補完収量データセットでは、データの欠損がよくある問題です。データ補完技術は、データ内のパターンや関係性に基づいて、欠損値を自動的に推定して補完します。.

例えば、センサーが特定の期間のデータを記録しなかった場合、補完手法を用いることで、隣接するデータポイントに基づいて欠損値を推定することができる。.

したがって、自動化されたデータクリーニング技術はデータ品質の番人として機能し、収量データセットが世界中の農家にとって信頼性が高く価値のある資産であり続けることを保証する。.

さらに、収量データを自動的にクリーンアップおよび調整できる便利なツールやコンピュータプログラムは数多く存在し、GeoPardもその一つです。GeoPardの収量クリーンアップ・キャリブレーションモジュールは、同様のソリューションと併せて、データの正確性と信頼性を確保するために非常に重要です。.

GeoPard - 収量洗浄およびキャリブレーション - 収穫機3台

結論

自動収量データクリーニングおよびキャリブレーション(AYDCC)は、精密農業において不可欠です。AYDCCは、エラーを除去し品質を向上させることで作物データの正確性を確保し、農家が情報に基づいた意思決定を行えるようにします。AYDCCはデータに関する課題に対処し、自動化された技術を活用して信頼性の高い結果を提供します。GeoPardの収量クリーニング・キャリブレーションモジュールなどのツールは、農家にとってこのプロセスを簡素化し、効率的で生産性の高い農業慣行に貢献します。.

農業における地理情報システム(GIS)の応用

地理情報システム(GIS)は、空間データと農業における意思決定の間のギャップを埋め、農家が環境への影響を最小限に抑えながら資源利用を最適化することを可能にします。この技術主導型のアプローチは、精密農業の手法を特定の圃場条件に合わせて調整するのに役立ち、生産性と効率性を向上させます。.

農業における地理情報学

土壌のばらつき、水分含有量、害虫の分布といった正確な空間情報を分析することで、農家は十分な情報に基づいた選択を行うことができ、農地の各区画がそれぞれ必要な適切な処置を受けられるようにすることができる。.

最新のデータによると、この技術は広く利用されており、70%を超える農場が何らかの形で活用している。地理空間データの統合は、小規模な自給自足農業から大規模な商業農業まで、幅広い産業における意思決定プロセスにおいて標準的な手法になりつつある。.

農家は衛星写真と地上センサーを使って、作物の生育状況をリアルタイムで監視できる。廃棄物を減らし、環境への悪影響を軽減することで、必要な場所とタイミングで水、肥料、農薬を正確に散布することが可能になる。.

オーストラリアのCottonMapプロジェクトは、地理情報科学を用いて水使用量を監視し、その結果、水消費量を40%削減することに成功した。資源管理の強化により、化学物質の流出や過剰灌漑を削減し、環境への影響を最小限に抑えている。.

農業における地理情報学

生産性の向上は、世界の食料安全保障に貢献する。空間データを用いて作付けパターンを最適化することで、農家は農地を拡大することなく、より高い収穫量を達成できる。.

地理情報学とは何ですか?

地理情報学(GIScienceとも呼ばれる)は、地理学、地図作成、リモートセンシング、コンピュータ科学、情報技術の要素を組み合わせて、地理的および空間的なデータを収集、分析、解釈、視覚化する学際的な分野である。.

これは、空間情報をデジタル形式で取得、保存、管理、分析、および提示することに重点を置いており、地球表面とさまざまな地理的特徴間の関係をより深く理解することに貢献します。これは、次のようなさまざまな目的に使用できる強力なツールです。

1. 精密農業: これは、土壌の種類、作物の収量、害虫の発生状況など、さまざまな要素に関するデータを収集するために使用できます。収集されたデータは分析され、圃場内のばらつきのある領域を特定できます。これらの領域が特定されると、農家はGISを使用して、各領域に合わせた管理計画を作成できます。.

2. 環境モニタリング: これは、森林破壊、土地利用の変化、水質など、環境の変化を監視するために使用できます。そして、このデータは、環境政策の進捗状況を追跡し、さらなる保護が必要な地域を特定するために活用できます。.

3. 都市計画: 地理情報学は、都市部の計画と管理に活用できる。このデータは、開発が必要な地域を特定したり、交通網を計画したり、インフラを管理したりするために利用できる。.

4. 災害管理: これは、洪水、地震、山火事などの災害管理に活用できます。このデータは、災害の進行状況を追跡したり、被害を受けた地域を特定したり、救援活動を調整したりするために使用できます。.

地理情報学とは何か? 地理情報学の構成要素

地理情報学の構成要素

これらの構成要素は連携して、地球表面のさまざまな側面とその関係性に関する洞察を提供します。地理情報学の主な構成要素は以下のとおりです。

  • 地理情報システム(GIS): GIS(地理情報システム)とは、ソフトウェアとハードウェアを用いて地理データを収集、保存、操作、分析、視覚化する技術です。これらのデータはレイヤーに整理され、ユーザーは地図を作成したり、空間分析を行ったり、空間的な関係性に基づいて情報に基づいた意思決定を行うことができます。.
  • リモートセンシング: リモートセンシングとは、衛星、航空機、ドローンなどを用いて、地球表面に関する情報を遠隔から収集する技術です。リモートセンシングデータは、多くの場合画像という形で得られ、土地被覆、植生の状態、気候パターンなどに関する知見を提供します。.
  • 全地球測位システム(GPS)GPS技術は、衛星ネットワークを通じて正確な位置特定とナビゲーションを可能にします。GIS(地理情報システム)では、GPSは精密な位置データを収集するために使用され、これは地図作成、ナビゲーション、空間分析にとって不可欠です。.
  • 空間分析: これにより、地理データ内のパターン、関係性、傾向を理解するために、さまざまな空間分析手法を適用することが可能になります。これらの手法には、近接分析、補間、オーバーレイ分析、ネットワーク分析などが含まれます。.
  • 地図作成地図作成とは、地理データの地図や視覚的表現を作成することです。地図作成は、空間情報を効果的に伝える、情報量が多く視覚的に魅力的な地図を設計するためのツールと手法を提供します。.
  • 地理データベース地理データベースは、地理データを保存および管理するために設計された構造化データベースです。空間データを整理するためのフレームワークを提供し、効率的な保存、検索、および分析を可能にします。.
  • ウェブマッピングと地理空間アプリケーション地理情報学はウェブベースのマッピングやアプリケーションへと発展し、ユーザーはオンラインプラットフォームを通じて地理データにアクセスし、操作できるようになった。これにより、さまざまな位置情報サービスやツールが開発されるに至った。.
  • 地理空間モデリング地理空間モデリングとは、現実世界の地理的プロセスをシミュレートするための計算モデルを作成することです。これらのモデルは、結果を予測したり、シナリオをシミュレーションしたり、さまざまな分野での意思決定を支援したりするのに役立ちます。.

8.農業における地理情報学の応用と利用

農業におけるGISの主な応用例と用途をいくつかご紹介します。

1. 精密農業

精密農業は、地理情報システム(GIS)の力を活用し、農家に圃場に関する詳細な情報を提供します。これらの情報は、植生や生産性の詳細な地図から、作物ごとの情報まで多岐にわたります。.

このアプローチの中核は、データに基づいた意思決定にあり、農家が収穫量と効率を最大化するために、自らの農法を最適化できるように支援することにある。.

農業における地理情報学の活用

GeoPard Crop Monitoringは、生産性マップを作成することで、精密農業に不可欠なソリューションを提供します。これらのマップは、過去数年間の履歴データを利用することで、農家が農場全体の生産性パターンを把握できるようにします。農家はこれらの情報を用いて、作物がよく育つ場所とそうでない場所を特定できます。.

2. 作物の健康状態のモニタリング

作物の健康状態を監視することの重要性は、いくら強調してもしすぎることはありません。作物の健全性は、収穫量、資源管理、そして農業生態系全体の健全性に直接影響を与えます。.

従来、広大な畑の作物を手作業で検査することは、骨の折れる時間のかかる作業だった。しかし、GISやリモートセンシングといった先進技術の登場により、状況は一変し、かつてない規模での精密なモニタリングが可能になった。.

地理情報科学は、作物の健康に影響を与える可能性のある問題の早期発見に役立ちます。リモートセンシングデータや衛星画像を分析することで、農家は栄養不足や病害の発生といったストレス要因を特定し、的を絞った対策を講じることができます。.

3.作物収量予測

過去のデータ、土壌組成、気象パターン、その他の変数を統合することで、農家は作物の収穫量を驚くほど正確に予測できるようになります。この情報によって、農家は作付け、資源配分、販売戦略に関して、より的確な意思決定を行うことができます。.

ゾーン別2019年収量データマップ

作物収量予測の分野において、GeoPardは革新的なリーディングカンパニーとなっています。GeoPardは、衛星から取得した過去および現在の作物データを組み合わせることで、90%を超える優れた精度を誇る信頼性の高い手法を開発しました。この革新的なアプローチは、テクノロジーが現代農業に革命をもたらす可能性を示す好例と言えるでしょう。.

4. 地理情報学を用いた家畜モニタリング

家畜に装着されたGPSトラッカーから得られる空間データは、動物の移動や行動に関する洞察を提供します。これらのツールにより、農家は農場内の家畜の正確な位置を特定することができ、効率的な管理と世話が可能になります。.

GIS農業ツールは、位置追跡にとどまらず、家畜の健康状態、成長パターン、繁殖サイクル、栄養必要量に関する包括的な情報を提供する。.

家畜モニタリングを含む精密農業の世界市場は、今後数年で相当な規模に達すると予測されている。この傾向は、家畜管理の最適化におけるGISの変革的な可能性を浮き彫りにしている。.

5. 害虫駆除

広大な畑を手作業で巡回するといった従来の方法は、時間と労力がかかる非効率な方法であることが証明されている。しかし、ディープラーニングアルゴリズムと衛星データといった技術の融合により、害虫の検出と管理に革命がもたらされた。.

地理情報科学は害虫分布図の作成に役立ち、農薬の正確な散布を可能にする。特定の地域を対象とすることで、農家は化学物質の使用量を最小限に抑え、環境への影響を軽減し、益虫を保護することができる。.

GeoPard作物モニタリングは、雑草の蔓延や作物の病害など、さまざまな脅威を早期に発見するための効果的な方法です。潜在的な問題地域は、現地で収集した植生指数を分析することで特定されます。.

例えば、特定の場所における植生指数値が低い場合、害虫や病気の発生の可能性を示唆している可能性があります。この認識により、手順が簡素化され、広大な圃場を手作業で調査する時間のかかる作業が不要になります。.

6. 灌漑管理

GISを活用したデータは、土壌水分量に関する貴重な情報を提供し、農家が灌漑スケジュールについて十分な情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。これにより、水の効率的な利用が確保され、過剰な灌漑や干ばつによるストレスを防ぐことができます。.

可変灌漑の重要性

農業におけるGIS技術は、水不足に陥っている作物を特定するための強力なツールボックスを提供する。農家は、正規化差分水分指数(NDWI)や正規化差分水分指数(NDMI)などの指標を用いることで、作物の水分状態についてより詳しく知ることができる。.

GeoPard作物モニタリングのデフォルトコンポーネントであるNDMI指数は、-1から1までのスケールを提供します。-1付近の負の値は水不足を示しますが、1に近い正の値は湛水状態を示す場合があります。.

7. 洪水、浸食、干ばつ対策

洪水、浸食、干ばつは、農業景観に甚大な被害をもたらす恐るべき脅威です。これらの問題は、物理的な破壊にとどまらず、水資源の確保、土壌の健全性、そして作物の生産性全体に悪影響を及ぼします。これらの脅威を効果的に管理することは、食料安全保障の確保、天然資源の保全、そして持続可能な農業の促進にとって極めて重要です。.

地理情報科学は、洪水、浸食、干ばつに対する景観の脆弱性を評価するのに役立ちます。地形データ、降雨パターン、土壌特性を分析することで、農家はこれらのリスクを軽減するための戦略を実行できます。.

8. 農業自動化におけるGIS

地理情報システム(GIS)は、従来の地図作成ツールとしての役割を超え、自動化された機械を誘導する上で不可欠な技術として台頭してきました。この技術は、トラクターやドローンといった様々な農業機械に、空間データと高精度なナビゲーションシステムを提供します。.

その結果、種まきから散布、収穫に至るまで、あらゆる作業をかつてないほどの精度で、最小限の人的介入で実行することが可能になった。.

農業自動化におけるGIS

広大な畑に作物を植える作業をトラクターが行う場面を想像してみてください。GPSシステムとGIS技術を搭載したトラクターは、空間データを利用してあらかじめ決められたルートに沿って走行し、種子の配置と間隔を均一に保ちます。この精度の高さは、作物の収穫量を増やすだけでなく、資源の無駄を最小限に抑えることにもつながります。.

精密農業における地理情報学の役割

これは、農家が作物管理について十分な情報に基づいた意思決定を行うために必要なデータとツールを提供することで、精密農業において重要な役割を果たします。土壌の種類、作物の収量、害虫の発生状況など、さまざまな要素に関するデータを収集するために使用できます。.

このデータを分析することで、圃場内のばらつきのある領域を特定できます。これらの領域が特定されたら、農家はGISを使用して、各領域に合わせた管理計画を作成できます。.

精密農業における地理情報科学の活用は、世界中で急速に拡大している。例えば、米国では過去5年間で精密農業の利用が50%以上増加した。また、中国では今後数年間で精密農業の利用が年間20%以上増加すると予測されている。.

研究によると、地理情報技術を用いた投入物の精密な施用により、最大15%の収穫量増加と、10~30%の投入コスト削減が可能になることが明らかになっている。.

さらに、2020年に科学誌「ネイチャー」に掲載された研究では、小麦畑の水灌漑管理にGISを使用することで、作物の収穫量が201TPT増加したことが明らかになった。また、2021年に科学誌「サイエンス」に掲載された別の研究では、トウモロコシ畑で肥料をより正確に散布するためにGISを使用することで、作物の収穫量が151TPT増加したことが明らかになった。.

また、作物の収穫量マップを作成するためにも使用できます。これらのマップを使用して収穫量の少ない地域を特定し、その原因を調査することができます。原因が特定されれば、農家はそれらの地域の収穫量を改善するための対策を講じることができます。.

精密農業における地理情報学の役割

例えば、農家はこれを使って土壌の種類や肥沃度を示す地図を作成できます。これらの地図を活用することで、肥料の散布場所をより正確に特定することができ、作物の収穫量を向上させ、不必要な肥料の使用量を削減するのに役立ちます。.

データの収集と分析に加えて、空間データの可視化にも利用できます。これは、土壌の種類や作物の収量といった様々な要素が圃場全体にどのように分布しているかを農家が把握するのに役立ちます。また、可視化ツールは、農家が作物コンサルタントや政府関係者など、他者に調査結果を伝える際にも役立ちます。.

精密農業における地理情報学の実際の応用例は数多く存在する。例えば、可変施肥技術(VRT)は空間データを利用して、水、肥料、農薬などの投入量を圃場全体で変化させる。.

この手法により、作物は必要な栄養素を正確に摂取することができ、生育と収量を最適化できます。また、衛星画像やドローンは、作物の健康状態や病害の検出に関する貴重な情報を提供し、迅速な介入を可能にします。.

農業GISソフトウェアの一例としてのGeoPard作物モニタリング

農業で使用されるGISソフトウェアは、その用途によって異なる場合があることを念頭に置いておくことが重要です。土壌水分量を表示して作付けの選定を支援するツールもあれば、作物の品種、収量、分布を表示するツールもあります。.

伐採と林業の経済性を比較する場合でも、さまざまなアプリケーションを利用すれば可能です。したがって、農家や農業管理者は、自分の土地で賢明な意思決定を行うために必要な情報を提供してくれる、最適なGISソリューションを見つける必要があります。.

圃場データに関して言えば、GeoPardの作物モニタリングプラットフォームには多くの利点があります。植生と土壌水分量の動態の概要、過去の植生および気象データ、そして精度の高い14日間の天気予報を提供します。.

GeoPardは作物モニタリングの自動同期機能を提供します

このプラットフォームは、活動を組織化したりリアルタイムの情報を交換したりするための偵察機能や、作戦の計画と監視のための現場活動ログなどの機能を提供するため、GISベースのデータだけにとどまらない機能を提供します。.

GeoPardの作物モニタリングには、その他の情報源からのデータも含まれています。例えば、データマネージャーツールは、機械データをプラットフォームに統合します。また、SHPやISO-XMLといった一般的なファイル形式をサポートしています。.

圃場機械のデータを用いて作物の収量を測定し、施肥マップと比較したり、施肥戦略を検討したり、収量増加のための計画を作成したりできます。農業関連企業が連携する組織や、企業自身も、このオールインワンプラットフォームから大きな恩恵を受けることができます。.

精密農業と地理情報学における課題

精密農業と地理情報科学の統合は、数多くの政策的影響と規制上の考慮事項をもたらす。世界各国の政府は、データプライバシー、土地利用、環境の持続可能性を保護しつつ、イノベーションを促進する枠組みの策定に苦慮している。.

例えば、規制によって、空間データの収集と共有、精密農業技術に関する知的財産権、農業におけるAIの倫理的な利用などが規定される可能性がある。.

欧州連合(EU)の共通農業政策(CAP)は、地理情報科学を含むデジタル技術が農業生産性の向上に果たす役割を認めている。.

農家が環境目標や持続可能性目標に沿った精密農業手法を採用するよう促すため、財政的なインセンティブが提供される。この事例は、政策がいかにして公共の利益のために技術導入を促進できるかを示している。.

しかし、農業における地理情報技術の導入は大きなメリットをもたらす一方で、特に規模の異なる農家にとって課題も伴う。小規模農家はしばしば資金的な制約に直面し、技術の導入や研修に必要なリソースが不足している。.

規模の大きな事業では、活動規模の大きさゆえにデータ管理が複雑化する。技術的な知識不足はよくあることで、小規模農家も大規模農家も、地理情報ツールを効果的に活用するための研修を必要としている。.

インフラや接続環境の制約は、特に遠隔地においてアクセスを阻害する要因となる。また、ソリューションが小規模農場に適さなかったり、大規模農場にスムーズに統合できなかったりするため、カスタマイズの難しさも生じる。.

文化的な変化への抵抗やデータプライバシーへの懸念は、世界的に普及を阻害する要因となっている。政府の政策、投資対効果の不確実性、相互運用性の問題なども、普及の妨げとなっている。.

これらの課題に対処するには、規模に関わらず、すべての農家が地理情報学の恩恵を受けられるよう、個々の状況に合わせた戦略が必要となるだろう。.

結論

地理情報科学(GIS)を現代農業にシームレスに統合することで、変革の可能性が広がります。空間データの力を活用することで、農家や農業関係者は情報に基づいた意思決定を行い、資源利用を最適化し、持続可能な農業慣行を促進することができます。作物の収穫量予測、水資源管理、精密農業の強化など、GISは農業の未来をより効率的で、回復力があり、生産性の高いものにするための道しるべとなるでしょう。.

LfL社は将来の作物栽培プロジェクトにGeoPardプラットフォームを活用する

Agriculture today faces major challenges. It has to produce high-quality food and raw materials, but increasingly it also has to take into account requirements for the protection of soil, water, climate, and biodiversity.

The Bavarian State Research Center for Agriculture (LfL) has long been conducting research on these challenges and is now testing the GeoPard precision agriculture platform for its Future Crop Farming project.

Dmitry Dementiev, CEO and Co-Founder of GeoPard: “Traditional crop farming methods often face challenges such as inefficient resource management and limited access to real-time data. These factors can lead to suboptimal crop yields, increased costs, and environmental strain.”

GeoPard’s platform provides LfL with a centralized platform to visualize and analyze critical farming data. The platform’s user-friendly interface permits the combination of satellite data and experimental data from the field trial, simplifying complex data interpretation and empowering users to make informed choices that optimize productivity and sustainability.

The field was divided into sections to showcase a specific setup for the trial: LfL has implemented a strip intercropping system, i.e., the simultaneous cultivation of multiple crops in parallel strips in the same field.

These strips can subsequently be employed separately in equations for inputs (such as fertilizer and plant protection) and yield results, enabling the computation of overall field

profit. Moreover, the profits generated by individual crops and the possible impacts at the edges between strips can be assessed.

The collaboration between LfL and GeoPard through the Future Crop Farming project can move forward analysis tools for unconventional field structures.

By leveraging GeoPard’s advanced platform, it can complement its research results and create valuable visualizations for communicating insights from the project to the public.

With a focus on precision farming, productivity, and environmental stewardship, the innovative LfL project showcases the potential for a more sustainable future in crop farming.

PD Dr. Markus Gandorfer, Head of Digitalization and Project Lead at LfL: “It is a pleasure for us to work with the enthusiastic GeoPard team. Deeper insights into our strip-intercropping data enabled by the GeoPard tool are very valuable to us.”

About

Bavarian State Research Center for Agriculture (LfL) The Bavarian State Research Center for Agriculture (LfL) is the knowledge and service center for agriculture in Bavaria. The applied research of the LfL takes up issues of agricultural practice and provides applicable solutions for agricultural enterprises in various ways.

The interdisciplinary Future Crop Farming project is located in Ruhstorf a.d. Rott in southeastern Bavaria. More information about the project can be found on the project website: http://www.future-crop-farming.de

ジオパード・アグリカルチャー is a leading provider of precision farming software. The company was founded in 2019 in Cologne, Germany, and is represented globally. The company offers a range of solutions that help farmers to optimize their operations and increase yields.

With a focus on sustainability and regenerative economics, GeoPard Agriculture aims to promote precision farming practices around the world.

The company’s partners include such well-known brands as John Deere, Corteva Agriscience, ICL, Pfeifer & Langen, IOWA Soybean Association, Kernel, MHP, SureGrowth, and many others.

GPS技術を活用した被覆作物栽培の最適化

農業業界は大きな変革期を迎えており、GPSシステムなどの最新技術の導入がますます一般的になっている。.

これは特に、農家が被覆作物を栽培する方法において顕著に表れています。GPS技術は、農家が畑を管理する方法に革命をもたらし、農業の実践においてより効率的かつ持続可能な方法を実現するのに役立っています。.

被覆作物(緑肥とも呼ばれる)は、収穫を目的とするのではなく、主に土壌の健康状態を改善するために栽培される植物です。通常は休耕期に栽培され、雑草の抑制、生物多様性の向上、土壌肥沃度の向上といった効果をもたらします。.

しかし、被覆作物の栽培は手間と時間がかかる作業です。そこでGPS技術が役立ちます。.

農業にGPS技術を取り入れることで、数多くの利点が得られます。まず、精密農業が可能になり、農家はGPS座標を使って自分の畑の正確な地図を作成できます。.

これにより、作物の生育状況や土壌の状態を綿密に監視することが可能になります。データを活用することで、肥料や農薬をより正確に散布でき、無駄を減らし、環境への悪影響を最小限に抑えることができます。.

さらに、GPS技術は被覆作物の播種効率を大幅に向上させる。従来の方法では種子の散布が不均一になり、一部の地域が十分に被覆されない可能性がある。.

GPS誘導式の機械を使用することで、農家は圃場全体に均一に散布することができ、作物の生育と土壌被覆率の向上につながります。これは被覆作物の効果を高めるだけでなく、労働力と資源の必要量を削減することにもなります。.

さらに、GPS技術によって、農家はより効果的な輪作戦略を実施できるようになります。精密な圃場マッピングと作物の生育状況の追跡により、綿密に計画された輪作を通して土壌の健全性と生産性を最適化できます。これにより、長期的に収穫量が増加し、農業効率がさらに向上する可能性があります。.

さらに、GPS技術は害虫や病気の監視と管理において重要な役割を果たします。農家はGPS技術によってこれらの問題の発生場所と蔓延状況を追跡し、的を絞った対策を講じることができます。その結果、広範囲に効果のある農薬の使用量を削減でき、より健全で持続可能な農業システムの実現につながります。.

GPS技術は、被覆作物の栽培において、個々の農家だけでなく、より広範なメリットをもたらします。それは、世界規模で持続可能かつ効率的な農業慣行を促進する可能性を秘めています。.

GPS技術は、廃棄物を削減し、資源を最大限に活用することで、環境に配慮した方法で増大する世界の食料需要を満たす上で重要な役割を果たすことができる。.

しかし、農業におけるGPS技術の活用は、高額な初期費用や技術的なノウハウの不足など、多くの農家にとって課題となっている。これらの障壁を克服するためには、農家への支援が不可欠である。.

これは、財政的インセンティブ、研修プログラム、そして使いやすいソフトウェアや機器の開発を通じて実現でき、それによって彼らはこの技術を効果的に最大限に活用できるようになる。.

結論として、被覆作物の栽培にGPS技術を活用することは、農業効率を大幅に向上させる可能性を秘めています。これにより、精密な農業、より適切な播種方法、効果的な輪作、そして病害虫管理の強化が可能になります。適切な支援とリソースを提供することで、農家はGPS技術を活用し、より持続可能で生産性の高い農業セクターを構築できるでしょう。.

GeoPardによる精密農業向け自動圃場境界検出モデル

GeoPard社は、複数年にわたる衛星画像、高精度な雲と影の検出、および深層ニューラルネットワークを含む高度な独自アルゴリズムを用いて、自動化された圃場境界検出モデルの開発に成功しました。.

GeoPardフィールド検出モデルは、最先端の精度を達成しました。 交差オーバーユニオン(IoU)指標で0.975, 世界中の様々な地域や作物において検証済み。.

ドイツでの成果については、以下の画像をご覧ください(平均耕地面積は7ヘクタールです)。

1 - 生のSentinel-2画像

1 – Sentinel-2の生画像

3 - 分割されたフィールド境界

2 – GeoPardによる超高解像度Sentinel-2画像(解像度1メートル)

2 - GeoPardによるSentinel-2の超高解像度画像

3 – 分割されたフィールド境界、, 0.975 交差オーバーユニオン(IoU)精度指標、, 複数の国際地域および作物種類にわたって。.


当社のAPIおよびGeoPardアプリケーションへの統合は間もなく開始されます。この自動化された費用対効果の高い方法は、収穫量の予測に役立ち、政府機関にメリットをもたらし、季節ごとに圃場の境界を更新する必要がある大規模地主を支援します。.

GeoPardのアプローチは 複数年にわたる作物の生育傾向 多因子分析と輪作を用いる。.

 

モデルは以下からアクセスできます。 GeoPard API 従量課金制なので、高額な定期購読料を支払う必要がなく、柔軟性に優れています。.

 

圃場境界画定とは何ですか?

圃場境界画定とは、農地や区画地の境界を特定し、地図上に示すプロセスを指します。これには、さまざまな技術やデータソースを用いて、個々の圃場や農地の境界を明確にすることが含まれます。.

従来、畑の境界線は、農民や地主が自身の知識や観察に基づいて手作業で定めていた。.

しかし、特にリモートセンシングや地理情報システム(GIS)といった技術の進歩に伴い、自動化および半自動化された手法がますます普及してきている。.

一般的な手法の一つは、衛星画像や航空画像の分析です。衛星や航空機によって撮影された高解像度画像は、異なる土地区画間の境界など、地形に関する詳細な情報を提供することができます。.

これらの画像に画像処理アルゴリズムを適用することで、植生の種類、色、質感、パターンなどの変化といった、圃場の境界の存在を示す特徴を検出することができる。.

別の手法としては、LiDAR(光検出・測距)データを用いる方法がある。これは、レーザー光線を用いてセンサーと地表との距離を測定するものである。.

LiDARデータは、詳細な標高情報と地形情報を提供することができ、圃場の境界に対応する可能性のある地形の微妙な変化を特定することを可能にする。.

さらに、地理情報システム(GIS)は、圃場の境界を明確にする上で重要な役割を果たします。.

GISソフトウェアは、衛星画像、地形図、土地所有権記録、その他の関連情報など、さまざまなデータレイヤーの統合と分析を可能にします。これらのデータソースを組み合わせることで、GISは圃場境界の解釈と特定に役立ちます。.

圃場の正確な区画分けは、いくつかの理由から不可欠です。農業資源のより良い管理を促進し、精密農業技術を可能にし、灌漑、施肥、害虫駆除などの農業慣行の計画と実施を支援します。.

正確な圃場境界データは、土地管理、土地利用計画、および農業規制の遵守にも役立ちます。.

それはどのように役立つのでしょうか?

農業と土地管理において極めて重要な役割を果たしており、数々の利点と重要性が証拠と世界的な統計データによって裏付けられています。以下に主なポイントをいくつか挙げます。

1. 精密農業: 正確な圃場境界は、精密農業技術の導入に役立ちます。精密農業では、水、肥料、農薬などの資源を圃場内の特定の場所に正確に投入することができます。.

世界銀行の報告書によると、精密農業技術は作物の収穫量を201TPT増加させ、投入コストを10~201TPT削減する可能性を秘めている。.

2. 効率的な資源管理: これにより、農家は灌漑システムの最適化、施肥方法の調整、作物の生育状況のモニタリングなどを通じて、資源をより効果的に管理できるようになります。この精密な管理は、資源の無駄遣いと環境負荷の低減につながります。.

国連食糧農業機関(FAO)は、精密農業の手法によって、水の使用量を20~501トン、肥料の消費量を10~201トン、農薬の使用量を20~301トン削減できると推定している。.

3. 土地利用計画: 正確な圃場境界データは、利用可能な農地の効率的な利用を確保するための土地利用計画に不可欠です。これにより、政策立案者や土地管理者は、土地配分、輪作、ゾーニングに関して十分な情報に基づいた意思決定を行うことができます。.

これは農業生産性の向上と食料安全保障の改善につながる可能性がある。土壌・水保全ジャーナルに掲載された研究によると、効果的な土地利用計画によって世界の食料生産量を20~671トン増加させることができるという。.

4.農業補助金と保険: 多くの国では、農地の境界に基づいて農業補助金や保険制度を提供している。正確な境界画定は、対象となる農地面積の特定、補助金の公平な分配、保険料の正確な算出に役立つ。.

例えば、欧州連合の共通農業政策(CAP)は、補助金の計算や遵守状況の監視のために、正確な圃場境界に依存している。.

5. 土地管理と法的境界: 農業における圃場境界の明確化は、土地管理、所有権、そして土地紛争の解決にとって極めて重要です。圃場境界の正確な地図は、法的所有権の確立、土地登記制度の支援、そして透明性の高い土地取引の促進に役立ちます。.

世界銀行の推計によると、世界の人口のうち、土地に対する法的権利を文書で証明できるのはわずか301,300人であり、確実な土地所有権を確保するためには、信頼できる土地境界データの重要性が強調されている。.

6.法令遵守と環境持続可能性: 正確な圃場境界は、法令遵守の監視に役立ち、環境規制と持続可能な農業慣行の遵守を確実にする。.

これは、緩衝地帯、保護区域、浸食や水質汚染の恐れのある区域を特定するのに役立ち、農家が適切な対策を講じることを可能にします。環境基準を遵守することで、持続可能性が高まり、生態系への悪影響が軽減されます。.

FAOによると、持続可能な農業慣行は、年間最大60億トンの温室効果ガス排出量を削減できる可能性がある。.

これらの点は、農業および土地管理におけるその有用性と重要性を示している。提示された証拠と世界的なデータは、それが資源効率、土地利用計画、法的枠組み、環境の持続可能性、そして農業生産性全体に及ぼすプラスの影響を裏付けている。.

要約すると、農業における圃場境界画定とは、農地や区画の境界を特定し、地図上に示すプロセスです。このプロセスは、衛星画像解析、LiDARデータ、GISなどの様々な技術を用いて境界を正確に定義・画定し、効果的な土地管理と農業活動を可能にします。.

管理区域作成のための惑星画像(日次、解像度3m)

Access to Planet imagery became simpler, faster, and more affordable with GeoPard Agriculture. Since August 2022 GeoPard has released the capabilities to search and analyze only requested Planet images from the user’s preferred date range.

So a GeoPard user requests only preferred Planet images and can use them in GeoPard analytical toolbox.

Planet images extend Sentinel and Landsat coverages (provided by default) and can be mixed with other data layers (harvesting/spraying/seeding machinery datasets, topography profile) via existing Multi-Layer, Multi-Year, 、 そして Equation tools

 

管理区域作成のための惑星画像

 

Planet is the largest earth observation satellite network delivering a near-daily global dataset and enables its high-resolution and high-frequency satellite imagery data.

Management Zones Based on Planet Scope (3.5m resolution) imagery.

Read more about GeoPard / Planet Partnership.

What is Planet Imagery And Its Use for Management Zones Creation?

It refers to the satellite imagery provided by Planet Labs, a private company that operates a fleet of small satellites called Doves. These satellites capture high-resolution images of Earth’s surface on a daily basis. The term “3m resolution” means that each pixel in the image represents a 3×3 meter area on the ground. This level of detail allows for detailed analysis and monitoring of various features and changes on the Earth’s surface.

When it comes to management zones creation, Planet Imagery with daily 3m resolution can be highly beneficial for various industries and applications, such as:

  • Agriculture: High-resolution imagery can help in creating management zones in agriculture, where different areas of a field may require different treatments, like irrigation, fertilization, or pest control. By analyzing the imagery, farmers can identify patterns related to crop health, soil moisture, and other factors, enabling them to make better decisions about resource allocation.
  • 環境管理: Satellite imagery can be used to identify and monitor environmentally sensitive areas, such as wetlands, forests, and wildlife habitats. This information can be used to create management zones that protect these areas and ensure sustainable land use practices.
  • Urban planning: High-resolution imagery can help urban planners identify areas of growth, land use patterns, and infrastructure development. This information can be used to create management zones that guide future development and ensure efficient use of resources.
  • 災害管理: Satellite imagery can help in identifying and monitoring disaster-prone areas, such as floodplains or wildfire hotspots. Management zones can be created to establish evacuation routes, allocate resources for disaster response, and inform land use policies that minimize the risk of future disasters.
  • Natural resource management: High-resolution imagery can help in monitoring and managing resources like water, minerals, and forests. By identifying areas of high resource value or scarcity, management zones can be created to ensure the sustainable use and conservation of these resources.

In summary, Planet Imagery with daily 3m resolution is a valuable tool for creating management zones in various fields, providing up-to-date and detailed information that can help decision-makers optimize resource allocation and ensure sustainable land use practices.


よくある質問


1. What can the use of imagery help establish?

The use of imagery can help establish a more efficient and effective farming system. By utilizing technologies like drones or satellite imaging, imagery can provide valuable insights into crop health, soil conditions, and irrigation needs.

It aids in identifying areas of concern, such as pest infestations or nutrient deficiencies, allowing farmers to take targeted actions. Furthermore, imagery helps in monitoring crop growth and development, enabling precise decision-making and maximizing yields. 

精密農業における方程式ベースの分析

GeoPardチームは、数式ベースの分析モジュールをリリースすることで、農家、農学者、空間データアナリストが平方メートル単位で実用的な洞察を得られるよう、大きな一歩を踏み出しました。このモジュールには、農業関連の幅広い分析を網羅する50種類以上のGeoPard高精度計算式が収録されています。.

精密な式は以下に基づいて開発されました。 複数年にわたる独立した農学系大学および産業研究 そして、その精度と有用性を保証するために厳密なテストが行われています。簡単に設定でき、 自動的に実行されました あらゆる分野において、ユーザーが作物の収穫量を最適化し、投入コストを削減するのに役立つ、強力で信頼性の高い洞察を提供します。.

方程式ベースの分析モジュールは、GeoPardプラットフォームの中核機能であり、ユーザーが業務をより深く理解し、農業慣行に関するデータに基づいた意思決定を行うための強力なツールを提供します。増え続ける数式のカタログと、さまざまな圃場シナリオに合わせて数式をカスタマイズできる機能により、GeoPardはあらゆる農業経営の特定のニーズに対応できます。.

 

収量データに基づくカリウム除去

収量データに基づくカリウム除去

 

ユースケース(以下の例を参照):

  • 窒素吸収 収量とタンパク質データを用いた絶対数
  • 窒素利用効率(NUE) 収量およびタンパク質データ層を使用した過剰計算
  • 土壌サンプリングのpHデータに基づく石灰の推奨事項または 土壌スキャナー
  • サブフィールド(ゾーンまたはピクセルレベル) ROIマップ)
  • 土壌サンプリング、圃場ポテンシャル、地形、収量データに基づいた微量栄養素および多量栄養素の施肥推奨
  • 炭素モデリング
  • 変化検出とアラート(Sentinel-2、Landsat8-9、またはPlanetの画像間の差分を計算)
  • 土壌および穀物水分モデリング
  • 湿潤収量データセットから乾燥収量を計算する
  • 目標Rxマップと適用マップの差分計算

 

2つの収量目標(生産性ゾーン)に基づいたカリウム施肥推奨量

2つの収量目標(生産性ゾーン)に基づいたカリウム施肥推奨量

 

 

 

 

肥料:推奨ガイド。カリウム/トウモロコシ。.

肥料:推奨施肥ガイド(サウスダコタ州立大学):カリウム/トウモロコシ。レビューおよび改訂:ジェイソン・クラーク|助教授兼サウスダコタ州立大学普及局土壌肥沃度専門家

 

カリウム利用効率(kg/ha)

カリウム利用効率(kg/ha)

 

 

 

窒素利用効率(パーセント)。計算は収量、タンパク質含有量、穀物水分含有量のデータレイヤーに基づいています。

窒素利用効率(パーセント)。計算は収量、タンパク質含有量、穀物水分含有量のデータレイヤーに基づいています。

 

 

窒素:目標処方量と実際の施用量の比較

窒素:目標処方量と実際の施用量の比較

 

2つの衛星画像間のクロロフィル濃度の差

2つの衛星画像間のクロロフィル濃度の差

 

GeoPardのユーザーは既存の設定を調整し、独自の設定を作成できます。 プライベートな数式 GeoPardがサポートする画像、土壌、収量、地形、またはその他のデータレイヤーに基づいています。. 

テンプレートGeoPard方程式の例

テンプレートGeoPard方程式の例

 

数式に基づく分析は、農家、農学者、データサイエンティストがワークフローを自動化し、複数のデータと科学的研究に基づいて意思決定を行うことを支援し、持続可能で精密な農業のより容易な導入を可能にする。.

精密農業における方程式ベースの分析とは?精密計算式の活用

精密農業における方程式ベースの分析とは、農業データを分析し、農家が作物管理に関してより良い意思決定を行うのに役立つ知見を得るために、数学モデル、方程式、精密計算式、アルゴリズムを使用することを指します。.

これらの分析手法は、気象条件、土壌特性、作物の生育状況、栄養要求量など、さまざまな要素を取り入れることで、農業慣行を最適化し、作物の収量を向上させると同時に、資源の浪費と環境への影響を最小限に抑えます。.

精密農業における方程式ベースの分析の主要な構成要素には、以下のようなものがある。

  • 作物生育モデル: これらのモデルは、天候、土壌特性、作物管理方法などの様々な要因間の関係性を記述し、作物の生育と収量を予測します。こうしたモデルの例としては、CERES(作物環境資源統合モデル)やAPSIM(農業生産システムシミュレーターモデル)などが挙げられます。これらのモデルは、農家が播種時期、作物品種、灌漑スケジュールなどについて、十分な情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。.
  • 土壌水分モデル: これらのモデルは、降雨量、蒸発量、作物の水分利用量などの要因に基づいて、土壌断面の水分含有量を推定します。これにより、農家は灌漑方法を最適化し、作物の収量を最大化するために、水を効率的かつ適切な時期に散布することができます。.
  • 栄養管理モデル: これらのモデルは作物の栄養要求量を予測し、農家が最適な施肥量と施肥時期を決定するのに役立ちます。これらのモデルを使用することで、農家は作物が適切な量の栄養素を確実に摂取できるようにし、同時に栄養素の流出や環境汚染のリスクを最小限に抑えることができます。.
  • 害虫と病気のモデル: これらのモデルは、気象条件、作物の生育段階、管理方法などの要因に基づいて、病害虫の発生確率を予測します。農家はこれらのモデルを活用することで、植え付け時期の調整や適切な時期の農薬散布など、病害虫管理に関して先を見越した意思決定を行うことができます。.
  • リモートセンシングに基づくモデル: これらのモデルは、衛星画像やその他のリモートセンシングデータを利用して、作物の健康状態を監視し、ストレス要因を検出し、収量を推定します。この情報を他のデータソースと統合することで、農家は作物管理に関するより良い意思決定を行い、資源利用を最適化することができます。.

要約すると、精密農業における方程式ベースの分析は、数学モデルとアルゴリズムを用いて、作物の生育と管理に影響を与える様々な要因間の複雑な相互作用を分析します。これらの分析を活用することで、農家はデータに基づいた意思決定を行い、農業慣行を最適化し、作物の収量を向上させ、環境への影響を最小限に抑えることができます。.


よくある質問


1. 精密農業は、農業における資源利用と汚染の問題に対処する上で、どのように役立つのでしょうか?

これは、資源の的確な利用、効率的な資源管理、監視体制の強化、そして保全対策の導入を通じて、農業における資源利用と汚染の問題に対処するのに役立ちます。肥料や農薬などの投入資材を必要な場所にのみ使用することで、農家は無駄を減らし、汚染を最小限に抑えることができます。.

データに基づいた意思決定は最適な資源管理を可能にし、リアルタイム監視は汚染事故を未然に防ぐためのタイムリーな介入を可能にする。さらに、保全活動の実施は持続可能な農業を促進し、環境への影響を軽減する。.

GeoPard integration with UP42

GeoPard and UP42 are proud to announce technical partnership between the platforms.

 

GeoPard analytical blocks are now available at the UP42 GIS marketplace and include the following capabilities:

  • Integrated satellite constellations: Pleiades, Pleiades NEO, SPOT
  • Supported vegetation indices: NDVI, EVI, SAVI, NDWI
  • The output in COG format (Cloud Optimized GeoTIFF)

 

The integration will allow Up42 clients to get access to the advanced crop (without limitation to only crops) monitoring using GeoPard satellite imagery processing algorithms.

GeoPard analytical block is used to calculate NDWI on top of 30cm resolution Pleiades NEO.
GeoPard analytical block is used to calculate NDWI on top of 30cm resolution Pleiades NEO.

 

 

Dmitry Dementiev, GeoPard’s CEO: “Technical partnership with UP42 allows UP42 clients to use novel GeoPard’s geospatial analytics, including the processing of satellite images at high scale and unpreceded speed for such huge datasets. The analytical derivatives could be used for prescriptive precision agriculture, regenerative/ carbon farming, and high temporal and spatial crop monitoring.
It also indicates the ambition of GeoPard to be integrated with the most advanced technology platforms in the world .”

 

Earlier GeoPard team announced integration with JohnDeere (the biggest producer of agricultural machinery and equipment) via MyJohnDeere Operation center platform (the biggest by acres digital ag platform in the world), and Planet – a satellite imagery company with the biggest amount of satellites.

 

GeoPardのフィールドポテンシャルマップと収量データの比較

GeoPardのフィールドポテンシャルマップは、非常によく まさに収量と同じ データ。.

私たちはそれらを作成するために 多層分析 歴史的情報、地形、および裸地分析に基づいている。.

このようなプロセス 合成収量マップは自動化されています (そして特許取得済み)で、世界中のどの分野でも約1分で生成できます。.

 

GeoPardのフィールドポテンシャルマップと収量データの比較

以下のものの基礎として使用できます。

電位マップとは何ですか?

圃場潜在力マップ(収量潜在力マップまたは生産性潜在力マップとも呼ばれる)は、圃場内における作物の潜在収量または生産性の空間的なばらつきを視覚的に表現したものです。これらのマップは、土壌特性、地形、過去の収量データなど、作物の生育に影響を与える様々な要因を分析することによって作成されます。.

これらの地図は、精密農業において、肥料の可変施用、灌漑、その他の投入資材といった管理上の意思決定を導くために使用できるほか、特別な注意や管理方法が必要な地域を特定するためにも使用できる。.

圃場潜在力マップを作成する際に一般的に考慮される主な要素には、以下のようなものがあります。

  1. 土壌の特性: 土壌の質感、構造、有機物含有量、養分利用可能性といった特性は、作物の収量ポテンシャルを決定する上で重要な役割を果たします。農家は圃場全体の土壌特性をマッピングすることで、生産性の高い地域と低い地域を特定することができます。.
  2. 地形標高、傾斜、方位などの要因は、作物の生育と収量に影響を与える可能性があります。例えば、低地は湛水や霜害のリスクが高く、急斜面は浸食を受けやすい場合があります。これらの地形的特徴を地図上にマッピングすることで、農家はそれらが生産性にどのように影響するかを理解し、それに応じて管理方法を調整することができます。.
  3. 過去の収量データ: 過去の年やシーズンの収穫量データを分析することで、農家は自分の畑全体の生産性の傾向やパターンを把握できます。この情報を使って、収穫量が継続的に高い地域や低い地域を強調表示する地図を作成できます。.
  4. リモートセンシングデータ: 衛星画像、航空写真、その他のリモートセンシングデータは、作物の健康状態、生育状況、成長段階を評価するために利用できます。これらの情報を用いて、作物の生産性ポテンシャルの空間的なばらつきを反映した地図を作成することができます。.
  5. 気候データ: 気温、降水量、日射量といった気候変数も、作物の生育や収量に影響を与える可能性があります。これらの地図に気候データを組み込むことで、農家は環境要因が畑の生産性にどのように影響するかをより深く理解できるようになります。.

これらは精密農業において非常に有用なツールであり、農家が圃場内の生産性ポテンシャルの空間的なばらつきを視覚的に把握するのに役立ちます。これらの地図を経営判断の指針として活用することで、農家は資源の利用を最適化し、作物の収量全体を向上させ、農業活動による環境負荷を軽減することができます。.

圃場ポテンシャルマップと収量データの違い

精密農業では、圃場の潜在能力マップと収量データはどちらも、農家が圃場の空間的なばらつきを理解し、より適切な管理判断を下すために利用されます。しかし、この2つにはいくつかの重要な違いがあります。

データソース:

これらの地図は、土壌特性、地形、過去の収量データ、リモートセンシングデータ、気候データなど、さまざまな情報源からのデータを統合して作成されます。ただし、これらのデータは、収穫機に設置された収量モニターを使用して収集され、収穫時に作物の収量が記録されます。.

時間的側面:

これらの地図は、圃場の潜在的な生産性を推定したものであり、土壌特性やその他の影響要因に大きな変化がない限り、一般的には静的であるか、時間の経過とともにゆっくりと変化します。しかし、収量データは特定の栽培シーズンまたは複数のシーズンに特有のものであり、気象条件、病害虫の発生状況、管理方法などの要因に基づいて、年ごとに大きく変動する可能性があります。.

要約すると、圃場潜在能力マップと収量データは、精密農業において相互補完的なツールです。これらのマップは圃場の潜在的な生産性を推定し、農家が異なる管理方法を必要とする可能性のある領域を特定するのに役立ちます。一方、収量データは実際の作物生産量を記録し、管理方法の有効性を評価し、将来の意思決定に役立てることができます。.

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