分散圃場における水稲作作業計画支援システム

※アーカイブの成果情報は、発表されてから年数が経っており、情報が古くなっております。
同一分野の研究については、なるべく新しい情報を検索ください。

要約

水稲作における代かきから移植までの圃場毎の作業予定日を圃場間の移動距離が小さくなるように提示するシステムである。遺伝的アルゴリズムを用いて最適化を図りGIS上に表示するとともに、計画立案者はそれを基に作業計画を策定することができる。

キーワード:水稲、代かき、移植、分散圃場、遺伝的アルゴリズム、作業計画
担当:近中四農研・総合研究部・情報システム研究室
連絡先:電話084-923-4100、電子メールdaikoku@affrc.go.jp
区分:近畿中国四国農業・作業技術、情報研究
分類:技術・普及

背景・ねらい

大規模水田作経営体では、借地及び作業受託圃場が分散していることが多いため、移動等に時間を要し作業効率の低下を招いている。そこで、代かきから移植までの圃場毎の作業予定日を圃場間の移動距離ができるだけ小さくなるように遺伝的アルゴリズム(以下、GA)を用いて最適化し、計画立案者に提示するシステムを開発する。

成果の内容・特徴

本システムは、以下の手順で水稲作における圃場毎の作業日程を提示する。1)GIS上で前年度実績を参照して圃場毎に品種配置を入力する。2)品種によって定まる移植作業期間を圃場毎に設定する。3)圃場毎の移植作業期間内で圃場分散度の総和が最も小さくなるようにGAを用いて移植予定日を決定する。4)移植予定日から定まる代かき作業期間を圃場毎に設定する。5)圃場毎の代かき作業期間内で圃場分散度の総和が最も小さくなるようにGAを用いて代かき予定日を決定する(図1)。
圃場分散度は、1日の作業の対象となる各圃場中心の平面座標をGISにより求め、その平均値を圃場分散の中心点とし、その中心点から各圃場の中心点までの距離を平均した値である(図2)。圃場分散度は、圃場間の移動距離と相関が高く、作業効率の指標として用いることができる(図2)。
GAによる最適化で準備するテーブルの種類は、圃場テーブル(圃場ID、圃場面積、圃場中心座標、作業下限日、作業上限日等)と日程テーブル(日作業人数、日作業可能面積等)である。これらのテーブルはExcel VBAを用いて作成する(図1)。
GAによる作業計画の計算では、作業可能期間、日作業可能面積、作業人数を制約条件とし、Visual C⁺⁺で作成したプログラムを用いる(図1)。個体数50、世代数1000で計算時間は、約2分(PentiumIII 850MHz)である(表1)。
品種配置や計算した作業予定日の表示及び編集は、GISソフトを用いる(図3)。
本システムで計算した春作業計画における1日オペレーター1人あたりの圃場分散度の平均は約200mで、実際の作業における圃場分散度より約40%減少する(表1)。