arXiv (CV)AI
TITLE_JA: 低価格UAVとクレーン搭載カメラを用いた落葉樹の3D復元:樹冠全体の枝伸長モニタリング
3D Reconstruction of deciduous Trees using low-cost UAV- and Crane-based Photogrammetry for Monitoring Shoot Elongation across entire Canopies
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気候変動に伴う気温上昇、干ばつの頻発化、遅霜などの極端現象は、樹木の成長に大きな影響を与えています。樹木の成長量はCO2吸収と木質バイオマスへの炭素固定量を決定する重要な要素であり、これらの気候変動影響を正確に把握することは緊急の課題です。従来、樹木の放射状成長(二次成長)はデンドロメーターを用いた継続的測定により監視されてきましたが、新梢伸長(一次成長)の測定は適切な技術がないため大きく遅れています。
本研究は、低価格UAVフォトグラメトリとマルチカメラ搭載クレーンシステムを活用して、落葉樹全体の3D復元を実現し、樹冠全体における新梢伸長の測定・監視を可能にすることを目指しています。重量250グラム未満の民生用UAVを用いた実験では、樹木全体で5~6ミリメートルの3D点群精度を達成し、UAVタイプに応じて92~98パーセントの復元完全性を実現しました。
研究チームは2つの調査地域で成長期全体にわたってデータを収集し、センサー評価、フォトグラメトリデータ取得・処理戦略を提示しました。特に生成された3D点群の精度、解像度、完全性分析に焦点が当てられています。さらに細い樹枝のような微細構造の復元能力を評価するため、3Dプリンタで製造した基準用枝を導入した革新的なアプローチも紹介されています。
最後に、フォトグラメトリ点群に基づく樹木全体のスケレトン化に向けた運用上の課題と初期実験についても論じられており、この技術が今後の樹木成長モニタリングの標準化につながる可能性を示唆しています。