3次元農地モデルを活用したロボット農機運用計画シミュレーター(プロトタイプ版)
要約
オープンデータ等をもとに生成した広域農地の3次元モデル上で、作付け計画や作業時期を設定し、年間を通じてロボット農機や有人機の移動・作業をシミュレーションできるソフトウェアである。移動距離や作業時間に加え、燃料費や資材費などのコストも算出できる。
- キーワード : 作付け計画、農地3次元モデル、ロボット農機、シミュレーション
- 担当 : 農村工学研究部門・農地基盤情報研究領域・空間情報グループ
- 代表連絡先 :
- 分類 : 普及成果情報
背景・ねらい
遠隔監視下でほ場間移動と作業を可能とするロボット農機を中心とした新たな生産方式に転換していくためには、導入コストに見合った経営戦略の策定が必要であり、経営規模に加えて、ロボット農機の導入可能な運用エリアの設定、作付け計画、雇用人数、支出及び収入などを総合的に勘案する必要がある。このため、全国を対象として農地3次元仮想空間モデルを構築し、国・地方自治体、JA等や大規模農家が、地域条件に適合した営農シミュレーションを手軽に利用できるサービスを目指している。
このようなサービスの実現に向けて、本研究ではオープンデータ等をもとに生成した広域の3次元農地モデル上の仮想空間内で経営規模、ロボット運用エリア、作付け計画、作業時期、利用する農機(ロボット農機/有人機)を自由に設定でき、年間を通じた農機の移動と作業シミュレーションできる機能をもつソフトウェア(以下、本ソフトウエアという)を開発する。
成果の内容・特徴
- 本ソフトウェアは、農林水産省の筆ポリゴン、国土地理院の数値標高モデル(DEM)、株式会社ゼンリンの道路形状データのオープンデータ等を活用して生成した簡易な3次元マップを基盤とし、仮想空間上での営農シミュレーションを可能とするものである(図1)。これにより、ほ場形状や地形、道路条件を反映した環境下で、ロボット農機および有人機の年間あるいは指定期間を通じた移動や作業を再現できる。
- ほ場ポリゴンには、一筆ごとの所有者、耕作者、土壌等の属性情報を任意に入力できる(図2-a)。作付計画は、作物種、栽培方法、作業時期を自由に設定でき、推奨プランの選択も可能である(図2-b)。栽培方法や作業時期に基づき、農機の種類・台数・作業時間を画面上で直感的に割り付けることができ、シミュレーションにより作業時間や台数の過不足を視覚的に把握できる。移動時間やほ場作業時間の解析には、実測の走行ログデータから導出したパラメータを用いており、現実に即した精度の高いシミュレーションを行える(図2-c、d)。
- シミュレーションでは、複数台の有人機、ロボット農機を設定することができる。ロボット農機の運用に関しては、稼働エリア・稼働時間・作業シフトの設定が可能であり、日中は有人、夜間は無人での運用など柔軟な運用計画が立案できる(図3)。
- 本ソフトウェアを用いて、現状の耕作面積の条件と10年後の将来の規模拡大を想定した条件で耕うん作業のシミュレーションを行った事例を図4に示す。現状では作業完了までに24日を要するのに対し、規模拡大後にロボット農機を導入し、日中は有人、夜間は無人で運用する条件では、作業期間が15日まで短縮されることが確認される。規模拡大を行いながらも、ロボット農機の活用によって作業効率を大幅に向上できることがわかる(図4)。
- すべてのシミュレーション結果は、エクセル形式で出力可能で、移動時間・距離、作業時間、消費燃料および消費資材などを分析することが可能である。
- ロボット農機の夜間運用による省人化の評価に加え、現行のトラクターの運用シミュレーションから、農地集約による移動時間の削減効果、大区画化による作業時間の短縮効果などの評価することが可能である。
普及のための参考情報
- 普及対象 : 土地利用型の大規模農業者、普及指導機関、JA、地域計画等の関係者。
- 普及予定地域・普及予定面積・普及台数等 : 主に北海道、東北エリア。
- その他 : プロトタイプ版では、シミュレーション可能な農機サイズ及び作業が限定されている。今後は、走行ログデータの蓄積による精度向上に加えて、補給作業や収穫作業などの組作業を考慮した機能を拡張する予定である。
具体的データ
その他
- 予算区分 : 農林水産省(戦略的スマート農業技術等の開発・改良)
- 研究期間 : 2022～2025年度
- 研究担当者 : 松島健一、吉村亜希子、篠原健吾、藤田侑希
- 発表論文等 :
- 松島「情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム」特許第7479685号(2022年3月15日)
- 松島「情報処理装置、情報処理方法、データ構造及びプログラム」特許第7786723号(2023年8月24日)
- 松島「情報処理装置、情報処理方法、データ構造及びプログラム」特許第7792130号(2023年8月24日)