研究者業績
基本情報
- 所属
- 千葉大学 大学院園芸学研究院先端園芸工学講座 准教授(兼任)環境リモートセンシング研究センター 兼務教員
- 学位
- Ph.D.(2008年12月 University of Washington)
- J-GLOBAL ID
- 201801008688691884
- researchmap会員ID
- B000309273
Dr. Akira Kato received Ph.D. at University of Washington, Seattle, USA. His specialty is forest remote sensing, especially LiDAR (Light Detection and Ranging). There are three main research topics, the reconstruction of tree crown structure from high resolution LiDAR data using computer graphic technique, quantification of the woody biomass using terrestrial laser, and monitoring forest disaster (forest fire) using Google Earth Engine. A portable terrestrial laser scanner has been developed and used to take 3D data of any type of forest (from tropical to boreal forest) in the world to automate field survey as field validation of satellite remote sensing. He received teaching awards, the best teaching award from College of Forest Resources, University of Washington and best teaching surveying and GIS award from ASPRS (American Society of Photogrammetry and Remote Sensing).
経歴
4-
2014年4月 - 現在
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2018年11月 - 2019年9月
学歴
1委員歴
14-
2024年3月 - 現在
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2023年6月 - 現在
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2020年4月 - 現在
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2019年9月 - 2023年8月
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2019年9月 - 2023年8月
受賞
12-
2021年3月
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2016年12月
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2014年1月
論文
68-
International Journal of Wildland Fire 33 WF23200 2024年8月 査読有り
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Journal of Environmental Information Science 2023(2) 21-31 2024年3月 査読有り
MISC
53-
Proceedings of ICLEE 2022 Japan 2022年11月
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Proceedings of ForestSAT 2022 Conference Berlin, Germany 2022年8月
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Proceedings of ForestSAT 2022 Conference Berlin, Germany 2022年8月
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日本森林学会大会発表データベース 131 108 2020年5月25日最新データで森林計画を効率良く行うために無人航空機（ドローン）を導入し、3次元データの取得が急速に進んでいる。森林の3次元データ取得が進んでもデータが蓄積するだけで、データの解析は十分に行われていない。本研究では、Google Earth EngineやArcGIS onlineをベースとした無料ウェブ解析ツールを開発した。ドローンで得られる3次元データは主に森林の表面形状（DSM）だけであり、樹木計測に必要な地盤高データ（DTM）が必要である。DTMの作成には無償公開している国土地理院の航空機データを利用して作成し、ドローンで得られるDSMのデータの差分から材積を推定するツールを作成した。その結果を利用し、ドローンデータだけから材積推定できるモデルを作成し、大面積林地を詳細に材積推定できる。3次元データを解析するツールを無料で提供することで、全国でデータ整備が進んでいない大規模林地の材積（現存量）を無料で推定できる。データ整備が遅れている地域で、ドローンによる3次元データを取得するだけで本研究の解析ツールにより材積を推定できる方法を紹介する。
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日本森林学会大会発表データベース 131 176-176 2020年<p>2019年9月9日早朝に千葉県に上陸した台風15号により、千葉県内では最大風速50mをこえる猛烈な風が吹き、その影響から93万戸以上で停電が起き、長い所では２週間以上停電が継続したことで、市民生活や産業は多大な被害を受けた。その原因の一つとして、倒木によって電柱・電線の損壊が助長されたとする意見があり、その因果関係について検討した。昨年と今年のLandsat8データより算出した正規化植生指数の差分から推定した風倒害の分布は電柱損壊状況の分布と概ね一致し、台風の経路の右側の地域に多く位置していた。電柱の損壊が見られた区域における正規化植生指数の差分は、各種木本群落の大部分が負の値をとり、平均値も負に大きく、森林被害が大きい場所で電柱も損壊していたことを示した。また、GISの解析結果より、全植生面積あたりの電柱の被害密度は、台地上のスギ・ヒノキ植林地にて著しく大きい結果となり、サンブスギ造林地の風害に対する脆弱性が示唆された。発表では、風速分布との関係や停電状況との関係、樹木の倒伏原因の検討結果についても報告予定である。</p>
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Proceedings of ForestSAT 2018 65-66 2018年11月
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日本森林学会大会学術講演集 127th 205-67 2016年3月27日東京都は緑の量の維持管理に加え、生態系の評価を行うなど、「緑の質」を向上する新たな行政施策を検討している。森林構造の把握は森林域での生物多様性を評価する上で重要である。多様性と関係している階層区分、植被率はこれまで主に目視によって調査が行われてきたが、人による測定は誤差が生じやすいため、データの客観性には限界があった。本研究では、地上レーザーによる3次元データを用いることで、森林の階層構造を客観的かつ正確に評価する手法の確立を目的としている。東京都立野山北・六道山公園及び千葉県山武市日向の森において樹種や立木密度、階層構造が異なる調査区を設け、地上レーザーによる3次元データを取得した。また、デジタルカメラを搭載したUAVからの空撮を行い、写真測量の技術であるSfMを用いて空撮画像からも3次元データを取得した。取得した3次元点群データはボクセル法を用い、箱状のデータに変換した。その垂直分布から階層構造を評価し、水平での占有面積から植被率を評価した。その結果、階層構造と植被率共に3次元データを用いることで、高い精度で把握することができた。
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日本森林学会大会発表データベース 127 66-66 2016年【目的】風倒害や森林火災などの森林災害は、森林簿情報が十分に整備されていない遠隔地で生じることが多い。森林災害によって林分構造が変化するため、早急に状況を把握する必要がある。国際的な環境政策であるREDD+においても、自然災害と違法伐採を分けてモニタリングする技術を必要としており、森林災害をモニタリングする技術の確立は、重要な課題である。本研究は無人飛行機（UAV）と地上レーザーを用い、森林災害をモニタリングする技術を提供することを目的としている。【方法】安価に3次元データを取得できる無人飛行機を利用した手法を用い、広域の森林災害状況を把握する。空撮画像からStructure from Motion（SfM）によって3次元データを作成し、得られた結果を地上レーザーによる3次元データと比較する。さらに、これらのデータを融合することで、森林災害状況を早急にデータ整備できるようにする。【結果】無人飛行機を用いて作成した3次元データによる樹木計測は、地上レーザーによって計測された結果と比較すると、過小評価する傾向があった。データ取得方法による計測精度の違いを明らかにし、実用的技術として使用できるようにしたい。
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日本森林学会大会発表データベース 127 68-68 2016年自己間引きの法則は、天然林に特有な現象であり、樹木の個体群密度と個体の平均質量との関係を示した法則である。自己間引きの法則を明らかにするために樹木形状を計測することは難しい。多大な労力を要するほか、作業員の計測技術による計測誤差が生じてしまう。正確な樹形の計測と解析のために、可搬性の優れた地上レーザースキャナを本研究では用いた。地上レーザーで取得された3次元データを用いることで自己間引きの法則に関わる樹冠形状や樹冠体積を本研究では正確に測定した。 カナダ、ノースウェスト準州にあるウッドバッファロー国立公園内で樹齢や樹高の異なるマツ(Pinus banksiana)林とポプラ(Populus tremuloides)林で各3か所ずつ地上レーザースキャナを用いて樹木計測を行った。各調査区内で毎木調査したデータと解析したデータを照らし合わせ、計測精度を検証した。各調査区で3次元データを単木ごとに抽出し、樹冠標高モデル(Digital Canopy Model)を作成した。さらに、統計ソフトRのパッケージrLiDARを用いて樹冠体積と占有面積を計測した。得られた結果は、既往研究の結果と矛盾しない結果を得ることができた。
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日本森林学会大会発表データベース 126 2015年[目的] REDD+等の環境政策で、正確な現地調査データを得ることは難しい。現地作業員の計測技術のレベルにより計測誤差が生じ、信頼できるデータとして扱えないことがある。より正確な樹木データを得るために、可搬性が高い地上レーザースキャナーと、無人飛行機（UAV）を導入し、3次元データを取得する。さらに、得られた3次元データから正確な樹木計測ができる手法を確立する。[方法] 本研究で使用したUAVはPhantom 2（DJI社製）であり、UAVにカメラとGPSを搭載し、空撮を行った。写真画像だけから3次元データを作成できるStructure from Motion (SfM)の技術を用い、空撮画像から3次元データを取得した。同じ場所で地上レーザーによる3次元データも取得し、2つのデータを融合した。[結果] 融合した3次元データから、胸高直径の計測誤差を2 cm以内、樹高計測の誤差を50cm以内で計測できた。UAVによる3次元データは、航空機レーザーよりもデータ量が多く、地上レーザーよりはデータ量が少ないことがわかった。本研究によって世界どこでも3次元データを入手し、正確な樹木計測ができるようになった。
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日本森林学会大会発表データベース 125 54-54 2014年[目的]簡易型地上レーザーは可搬性が高く、アクセスの悪い場所でも詳細なデータを取得できるため、生態調査への活用が期待されている。したがって本研究では、SICKセンサーを用いた簡易型地上レーザーデータを用いて毎木調査を行う。特に、野生生物のハビタット推定には樹冠の連続性の評価が重要であるため、レーザーによる樹冠の連続性の評価手法を確立する。[方法]対象地は北海道大学中川演習林である。林内に半径10mのプロットを26箇所設置し、円内のすべての樹木を計測するためにレーザーセンサを3箇所設置し、データの取得を行った。レーザーによって得られた3次元点群から樹高と胸高直径を計測し、現地で取得した実測値と比較した。また、樹冠の連続性を評価した。[結果]胸高直径の計測は、レーザーセンサからの距離に応じてレーザービームが広がるため、距離に比例して測定誤差が大きくなった。しかし、樹冠の連続性は、胸高直径10cm以上の樹木の本数と相関関係が高かった。よって、これまで測定が難しかった生態調査を効率良く取得する手法として有効であることがわかった。
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日本森林学会大会発表データベース 125 2014年[目的] 地上レーザーの利用により森林簿に必要な樹高、胸高直径、材積, 曲がり等を直接計測できるようになった。しかし、センサーの種類によっては広範囲に取得できるものから立木1本を詳細に計測するものまで、データ収集能力に大きな差がある。本研究は、近年利用可能な代表的なセンサーすべて用い、取得されたデータを比較し、各センサーの特徴と樹木計測における有効照射距離を把握することを目的とする。[手法] 主な樹木計測項目は、樹高、胸高直径、幹体積とし、同じ林分を対象に計測したデータを用いて精度比較を行った。解析には点群から自動で樹木計測が行えるアルゴリズムを開発し、共通の手法を用いることで客観的評価を行った。[結果] センサーの計測距離、mrad（レーザービーム径）を基準にセンサーを3つのグループに大別し、精度を比較した。長距離小ビーム径型は60mまで、中距離小ビーム径型は30mまで、短距離大ビーム径型は10mまでが樹木計測における有効照射範囲となった。本研究で得られた有効照射範囲を基準に、実利用におけるセンサー設置間隔を決定するための基礎的知見としたい。本研究は環境省研究総合推進費[2RF-1301]の助成を受け実施した。
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日本緑化工学会誌 = Journal of the Japanese Society of Revegetation Technology 38(3) 387-387 2013年2月28日
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日本森林学会大会発表データベース 124 349-349 2013年レーザーリモートセンシング技術の発展により、これまで不可能であった樹木構造把握が可能となってきた。本研究では地上レーザーを用いて詳細に樹木構造データを取得し、3次元点群データから樹木の幹枝を分類し、各構造を測定した。樹木構造の把握は、コンピュータグラフィックの技術を用いて、レーザー点群に対し内挿する表面を作成した。地上レーザー計測を北海道から滋賀まで様々な樹種を対象に行い、得られたデータを解析し、現地調査したデータと比較した。現地調査は伐倒やロープ登攀によって取得した。研究結果は、胸高直径はどの樹種に対しても3cm以内の誤差で測定可能であり、樹高は地上からのレーザー照射にも関わらず、50cm以内の誤差で測定できた。地上レーザーは航空機レーザーによるデータ取得と視点が異なるため、今後効率の良いサンプル手法が必要である。また枝葉構造の把握も可能であるが、レーザー照射可能距離がセンサーによって異なることから、樹木測定に有効な照射範囲を今後考慮する必要があることがわかった。
書籍等出版物
3講演・口頭発表等
125-
The 2nd Seminar on Microwave Remote Sensing (SeMIRES 2020) 2020年2月
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The Joint PI Meeting of JAXA Earth Observation Missions FY2019 2020年1月
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International Conference on Resources and Human Mobility (Jointly organized by Mahidol University International College, Thailand, and Chiba University, Japan) 2019年12月 招待有り
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Silvilaser 2019, Foz do Iguacu, Parana, Brazil 2019年10月
担当経験のある科目(授業)
13-
2020年4月 - 現在リモートセンシング空間解析学 (千葉大学 園芸学研究科)
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2020年4月 - 現在ランドスケープ機能構造論 (千葉大学 園芸学研究科)
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Master thesis (independent study) (Graduate School of Horticulture, Chiba University)
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Senior thesis (capstone project) (Faculty of Horticulture, Chiba University)
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Exercises in Landscape Science (Faculty of Horticulture, Chiba University)
所属学協会
8共同研究・競争的資金等の研究課題
46-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年6月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2022年4月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2022年4月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2021年10月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2021年4月 - 2025年3月