(57)【要約】【課題】圃場毎に特化した農業計画を作成する。【解決手段】計画作成対象圃場の農業計画を作成する農業計画作成装置であって、前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付部１０１と、利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付部１０２と、前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付部１０３と、実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付部１０１で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定部１０４とを備える農業計画作成装置１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計画作成対象圃場の農業計画を作成する農業計画作成装置であって、
前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付部と、
利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付部と、
前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付部と、
実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付部で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定部と
を備える農業計画作成装置。
【請求項２】
前記実験圃場領域設定部は、前記多様な性質が場所による前記生育データおよび前記土壌データの少なくとも一方により、実験圃場領域を規定する請求項１に記載の農業計画作成装置。
【請求項３】
前記実験圃場領域設定部は、前記実験圃場領域を任意の形状の領域として設定する請求項１または２に記載の農業計画作成装置。
【請求項４】
前記実験圃場領域設定部は、
前記圃場を、前記実験圃場領域の形状および広さに基づき複数の区画に分ける処理と、
前記複数の区画それぞれにおける前記生育データおよび前記土壌データの少なくとも一方に基づく評価パラメータを取得する処理と、
前記複数の区画の中から、前記評価パラメータの多様性が最大の区画を実験圃場領域として選択する処理と
が行なわれる請求項１〜３のいずれか一項に記載の農業計画作成装置。
【請求項５】
前記圃場の実験圃場領域で行う実験を、実験計画法に基づき計画する実験計画作成部と
を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の農業計画作成装置。
【請求項６】
前記実験計画作成部において作成された実験計画の実施によって得られた実験結果を受け付ける実験結果受付部と、
実験結果受付部で受け付けた実験結果を解析し、前記パラメータの最適値を算出する最適値算出部と
を備える請求項５に記載の農業計画作成装置。
【請求項７】
前記データベース受付部で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、  前記圃場の前記位置データと、前記最適値算出部が算出する前記パラメータの最適値から最適化農業マップを作成する最適化農業マップ作成部と
を備える請求項６に記載の農業計画作成装置。
【請求項８】
数値データである前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記位置データを用いてマップデータを作成するデータ変換部を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の農業計画作成装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の農業計画作成装置によって作成される前記最適化農業マップを利用した施肥を行う農業用機具。
【請求項１０】
計画作成対象圃場の農業計画を作成する方法であって、
前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付ステップと、
利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付ステップと、
前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付ステップと、
実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付ステップで受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定ステップと
を有する農業計画を作成方法。
【請求項１１】
コンピュータに読み取らせて実行させる計画作成対象圃場の農業計画作成用プログラムであって、
コンピュータを
前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付部と、
利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付部と、
前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付部と、
実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付部で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定部として機能させる農業計画作成用のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場ごとに最適な農業計画を自動で計画する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場において、植物等の生育状態を表すデータである生育データと該植物等の生育場所を表す位置データから、圃場内の各場所における施肥量を表すマップである施肥マップを作成する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８４６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各圃場で行われる施肥、散水、農薬散布および作付間隔等の農作業は、農業試験場、農業組合および研究機関等から推奨される値、または農家の長年の経験による値に基づいて、行われていることが多いが、それらの農作業は必ずしもその圃場に最適な作業とは限らない。そこで、本発明は、圃場の一部を使い検証した結果を用いて、最適な農業計画を自動作成する技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、計画作成対象圃場の農業計画を作成する農業計画作成装置であって、前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付部と、利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付部と、前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付部と、実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付部で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定部とを備える農業計画作成装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記実験圃場領域設定部は、前記多様な性質が場所による前記生育データおよび前記土壌データの少なくとも一方により、実験圃場領域を規定することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記実験圃場領域設定部は、前記実験圃場領域を任意の形状の領域として設定することを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記実験圃場領域設定部は、前記圃場を、前記実験圃場領域の形状および広さに基づき複数の区画に分ける処理と、前記複数の区画それぞれにおける前記生育データおよび前記土壌データの少なくとも一方に基づく評価パラメータを取得する処理と、前記複数の区画の中から、前記評価パラメータの多様性が最大の区画を実験圃場領域として選択する処理とが行なわれることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記圃場の実験圃場領域で行う実験を、実験計画法に基づき計画する実験計画作成部とを備えることを特徴とする。請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記実験計画作成部において作成された実験計画の実施によって得られた実験結果を受け付ける実験結果受付部と、実験結果受付部で受け付けた実験結果を解析し、前記パラメータの最適値を算出する最適値算出部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記データベース受付部で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データと、前記最適値算出部が算出する前記パラメータの最適値から最適化農業マップを作成する最適化農業マップ作成部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発明において、数値データである前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記位置データを用いてマップデータを作成するデータ変換部を備えることを特徴とする。請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の農業計画作成装置によって作成される前記最適化農業マップを利用した施肥を行う農業用機具である。
【００１１】
請求項１０に記載の発明は、計画作成対象圃場の農業計画を作成する方法であって、前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付ステップと、利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付ステップと、前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付ステップと、実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付ステップで受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定ステップとを有する農業計画を作成方法である。
【００１２】
請求項１１に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させる計画作成対象圃場の農業計画作成用プログラムであって、コンピュータを前記圃場の植物の生育度合いを示すデータである生育データまたは前記圃場の土壌が持つ植物の生育力を示すデータである土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の位置情報である位置データを受け付けるデータベース受付部と、利用者が指定する最適化したいパラメータの情報を受け付ける最適化対象情報受付部と、前記圃場において、実験を行う広さの割合を受け付ける実験圃場率受付部と、実験圃場率受付部が受け付けた実験を行う部分の割合を基に、前記データベース受付部で受け付けた前記圃場の前記生育データまたは前記土壌データのうち少なくとも一つと、前記圃場の前記位置データから示される、前記圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように、実験を行う領域である実験圃場領域を設定する実験圃場領域設定部として機能させる農業計画作成用のプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、計画対象となる圃場に最適な計画を作成できるため、肥料や農薬等の資材の削減効果、作物の収穫量の安定化および品質の向上、および圃場運用におけるノウハウの可視化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の概念図である。
【図２】農業計画作成装置のブロック図である。
【図３】生育マップの概念図である。
【図４】設定される実験圃場領域の概念図である。
【図５】最適値を算出する際の概念図である。
【図６】最適化農業マップの概念図である。
【図７】処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】農業計画作成装置のブロック図である。
【図９】農業計画作成装置のブロック図である。
【図１０】農業計画作成装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１の実施形態
（概要）
本実施形態では、計画作成対象圃場において、該圃場の農地としての特性を示すマップ状のデータ（マップデータ）と、本発明の利用者（ユーザー）によって選択された最適化したいパラメータから、農業計画を作成する場合を示す。また、その概念図を図１に示す。
【００１６】
（農業計画作成装置の構成）
図２には、農業計画作成装置１００の構成が示されている。農業計画作成装置１００は、計画作成対象圃場に対して農業計画の作成を行う装置であって、データベース受付部１０１、最適化対象情報受付部１０２、実験圃場率受付部１０３、実験圃場領域設定部１０４、実験計画作成部１０５、実験結果受付部１０６、最適値算出部１０７、最適化農業マップ作成部１０８を備える。なお、農業計画作成装置１００は、各種のＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、およびインターフェースから構成されるものであって、汎用のコンピュータやタブレットの一部として構成されるものであっても、専用の装置として構成されるものであってもよい。
【００１７】
図２に示される農業計画作成装置１００の各機能部は、例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）に代表されるＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成される。また、一部の機能を専用のハードウェアで構成し、他の一部を汎用のマイコンにより構成することも可能である。
【００１８】
各機能部を専用のハードウェアで構成するのか、ＣＰＵにおけるプログラムの実行によりソフトウェア的に構成するのかは、要求される演算速度、コスト、消費電力等を勘案して決定される。なお、機能部を専用のハードウェアで構成することとソフトウェア的に構成すること（アプリケーションとして構成することも含む）は、特定の機能を実現するという観点からは、等価である。そして、各機能部を装置として実現することも等価である。
【００１９】
データベース受付部１０１は、位置情報を有する計画作成対象圃場の各地点（または、任意の地点を含む範囲）に、任意の指標に基づく作物を生育する力の尺度を付与したデータを受け付ける。データベース受付部１０１が受け付けるデータとしては、例えば、植物等の生育状態を表すデータである生育データと該植物等の生育場所を表す位置データから作成される生育マップ、または土壌が持つ植物等を生育する力を示す土壌データと該土壌の場所を表す位置データから作成される土壌マップを受け付ける。なお、生育データは、植物センサ等を用いて行い、例えば、特開２０１２−２４７２３５等に記載されている技術を用いて取得してもよい。位置データは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）位置特定装置等を用いることで取得できる地図座標系としてもよいし、圃場内の各地点の関係を相対的に表現したものでもよい。土壌データの取得は、スペクトルカメラによる土壌分析や過去の生育履歴等の分析によって取得できる。
【００２０】
ここで、生育マップとは、現在の植物の状態に起因するデータに基づいた、位置情報（位置データ）を有する各地点における植物の生育状況を表したマップであって、土壌の状態や日当たり等の違いよって生まれる生育力の差異を表す。生育マップは、計画作成対象の圃場等を任意の範囲ごとに、任意の段階（２以上）で生育状況を表すことで、生育マップは作成できる。例えば、一辺が１０ｍの正方形である圃場を一辺２ｍごとの範囲で区切れば、一辺２ｍの正方形２５個ができる。２５個の正方形に対して、生育状況または生育力を２以上の数である、例えば、生育状況が、良い、普通、悪い（または、生育力３、２、１）の３段階で評価することで作成することができる。この場合の生育マップを図３に示す。
【００２１】
生育マップの基となる生育の指標としては、生育している作物の茎の長さ、葉の大きさ、色、糖度、デンプン濃度、特定の元素や成分の濃度や含有量、電気伝導度、特定の光の反射率、画像解析から得られる葉の密度、光の透過率、これら指標の複数の組み合わせたもの等が挙げられる。なお、生育しつつある作物の撮影画像を解析し、収穫量を予想する場合に得られる予想収穫量のマップデータは、既に存在する作物の現状における生育の状態に係るパラメータであるので、生育マップとなる。
【００２２】
そして、土壌マップとは、過去または現在の土壌に起因するデータに基づいた、位置情報（位置データ）を有する各地点における土壌の植物等を生育する力（生育力）またはその性質を表したマップであって、施肥対象の圃場等を任意の範囲ごとに、任意の段階（２以上）で土壌の状況を表すものである。そのため、土壌マップは、上記の生育マップにおける植物の生育状況または生育力を土壌マップの生育力に置き換えれば、上記生育マップと同様に作成できる。
【００２３】
土壌マップは、例えば、土壌の肥料成分（窒素、リン酸、カリウム等）の充足率（または含有率）、土壌のＰＨ（水素イオン濃度）およびＥＣ（電気伝導度）等の化学的性質、土壌の保水力や通気性等の物理的性質、土壌の有機物の分解力および耐病害虫の存在率等の生物的性質を指標としてマップ化することで作成することができる。この場合、例えば、肥沃と見なせる土壌における窒素、リン酸、カリウムの密度（ｍｇ／ｍ３）の平均値を充足率１００％とする。そして、この充足率が３５％未満を土壌レベル１（生育力１）、３５〜６５％未満を土壌レベル２（生育力２）、６５〜１００％を土壌レベル３（生育力３）、それを２ｍ×２ｍの区画を単位としてマップ化する。このマップが土壌マップとなる。
【００２４】
また、計画作成対象の圃場において過去の収穫量を任意の範囲ごとに数値を付与した収穫量マップや、計画作成対象の圃場において収穫された作物の品質または含有成分等を任意の範囲ごとに評価または値を付与した品質マップも、圃場の各地点（または各範囲）における生育力を示すものであるため、データベース受付部１０１で受け付ける土壌マップと等価であって、この一つとして含まれる。収穫量マップおよび品質マップは、計画作成対象の圃場等を任意の範囲ごとに、収穫量および品質を任意の段階（２以上）で評価すれば作成可能であって、例えば、３段階評価とすれば、上記生育マップの作成例と同様に作成できる。
【００２５】
最適化対象情報受付部１０２は、ユーザーが選択する最適化したいパラメータを１以上受け付ける。ここで、最適化したいパラメータとして選択されるものは、例えば、施肥量、農薬量、農薬散布頻度、散水量、散水頻度、作付密度（または間隔）、収穫時期、日照時間、その他農業における重要なアクションおよびタイミング等が挙げられる。また、最適化対象情報受付部１０２は、ユーザーが選択する最適化したいパラメータの基準値（標準値）およびパラメータとして機能させる際の基準値との差（標準値との差）、加えてパラメータを変化させることで得られる結果（例えば、農作物の収穫量）の目標値も、併せて受け付ける。ここで、パラメータとして機能させる際の基準値との差（標準値との差）は、得られる結果が最適化したいパラメータ以外の要因によるものではなく、最適化したいパラメータを変化させたことによるものであるように、十分に大きな差とすることで、得られる結果をより有用なものにすることができる。例えば、基準値との差（標準値との差）は、有意差を考慮した差としてもよい。
【００２６】
実験圃場率受付部１０３は、計画作成対象圃場において、実験を行う箇所である実験圃場の割合を受け付ける。例えば、１００ｍ２の計画作成対象圃場に対して、ユーザーが実験圃場率として２０％を入力した場合、２０ｍ２が実験圃場となる。
【００２７】
実験圃場領域設定部１０４は、実験圃場率受付部１０３が受け付けた実験圃場の割合を基に、データベース受付部１０１で受け付けた計画作成対象圃場のマップデータ、および最適化対象受付部１０２で受け付けた最適化したいパラメータの性質（最適化したいパラメータに起因する事項も含む）等の各種パラメータを加味して、実験圃場領域を設定する。
【００２８】
例えば、最適化したいパラメータが施肥量であって、計画作成対象圃場のマップデータが図３の生育マップとして与えられたとすれば、生育状況が良いもの、普通のもの、悪いものの３パターンを全て網羅するように実験圃場領域を設定することで、計画作成対象圃場の特性を得られやすくなる。
【００２９】
同様に、最適化したいパラメータが施肥量であって、施肥はトラクターによって行われるのならば、トラクターの直線的な移動動作を加味した実験領域を設定する。さらに、上記２つの設定方法を合わせれば、計画作成対象圃場の生育状況が良いもの、普通のもの、悪いものの３パターンを全て網羅し、かつトラクターの直線的な移動動作を加味した実験領域を設定することになる。その場合に、実験圃場率を２０％とすれば、設定される実験圃場領域は、例えば図４に示すようになる。
【００３０】
ここで、実験圃場領域（実験領域）は、当該圃場が持つ多様な性質を可能な限り多く含むように設定する。例えば、生育マップ中の５段階の生育レベルが含まれる場合、その５段階の中のなるべく多くの段階が含まれるようにする。勿論、５段階の全てが含まれる実験圃場領域が選択できることが最良である。しかしながら、実験圃場率の制限および実験圃場領域として設定される領域の形状の制限等から、５段階全てのレベルを実験圃場領域に含ませることができない場合も有り得る。この場合は、なるべく多くの生育レベルが含まれるように、実験圃場領域を設定する。これは、土壌マップに基づく実験圃場領域の設定の場合も同じである。
【００３１】
また、生育マップから得られるデータと土壌マップから得られるデータを複合化し、それを用いて実験圃場領域を設定してもよい。例えば、生育マップにおける生育力のレベルが３段階あり、土壌マップの土壌レベルが４段階あるとする。この場合、任意の位置における、生育レベルと土壌レベルによって規定された数値をその位置における圃場の性質を表すものとすれば、その規定された数値を評価パラメータとして、実験圃場領域の設定を行うことができる。
【００３２】
例えば、直線状の実験圃場領域の設定は以下のフローで行なわれる。まず、対象となる圃場の大きさと、指定された実験圃場率から直線状の実験圃場領域の寸法を計算する。例えば、対象となる圃場が矩形で、その大きさが１００ｍ×１００ｍであって、５ｍ×５ｍの範囲ごとに生育力のレベルと土壌レベルが付与されているとする。また、指定された実験圃場率が５％であるとする。この場合、５ｍ×１００ｍの直線状の実験圃場領域を設定することができる。
【００３３】
次に、上記の５ｍ×１００ｍとして設定された直線状の実験圃場領域を、対象となる圃場の１００ｍの長さである１辺に５ｍ間隔で２０通り仮設定し、各仮設定した実験圃場領域に含まれる生育レベルまたは土壌レベルの数を取得する。また可能であれば、直線状の実験圃場領域の延在方向を９０°変えて上記の作業を行う。この場合、２０＋２０＝４０通りの実験圃場領域が仮設定される。
【００３４】
そして、上記の４０通りの実験圃場領域それぞれにおける生育レベルまたは土壌レベルの数を比較し、最も多くの生育レベルまたは土壌レベルが含まれる実験圃場領域を選択する。なお、候補が複数ある場合は、実験圃場領域設定部１０４においてランダムに選択されてもよいし、その旨をユーザーに報告し判断を促してもよい。一例ではあるが、以上処理が実験圃場領域設定部１０４で行なわれる。
【００３５】
上記のように、実験圃場領域の設定は、実験圃場領域の大きさから可能性のある場合を総当たりすることによって、最良の場合を設定する探索アルゴリズム（力まかせ探索）を使用してもよいし、局所探索等の探索アルゴリズムを用いてもよい。
【００３６】
実験計画作成部１０５は、実験圃場領域設定部１０４で設定された実験領域に対して、実験計画法（例えば、フィッシャーの実験計画法等）に基づき、最適化対象受付部１０２で受け付けた最適化したいパラメータをアクティブに変化（最低でも２以上の値が異なるパラメータを使用する）させるような実験方法を計画する。計画される実験方法は、最適化したいパラメータ２つ以上を組み合わせ、２つ以上の最適化したいパラメータをそれぞれ変化させるものであってもよい。なお、ここで計画される実験方法は、上記の実験計画法を全部または一部に代えて、品質管理手法である田口メソッドや最適化手法である遺伝的アルゴリズム等を用いて、計画または作成してもよい。
【００３７】
実験計画作成部１０５が作成する実験計画の一例を示す。例えば、最適化対象情報受付部１０２において、パラメータＡを受け付け、パラメータＡの標準値がＡ０、パラメータとして機能させるための標準値との差が標準値の５％であった場合を考える。この場合、標準値Ａ０に対して標準値との差が標準値の５％以上の値となるように実験計画で使用するパラメータを算出する。例えば、標準値Ａ０に対して７％の差がある値とするならば、Ａ１（Ａ１＝Ａ０×１.０７）およびＡ２（Ａ２＝Ａ０×０.９３）の値が算出され、パラメータＡをＡ０、Ａ１およびＡ２の値に変化させた時の結果の変化を得る実験が計画される。
【００３８】
実験結果受付部１０６は、実験計画作成部１０５において作成された実験計画の実施によって得られた結果である収穫物の質や量を実験結果データとして受け付ける。
【００３９】
最適値算出部１０７は、最適化したいパラメータをアクティブに変化させた場合の結果である収穫物の質や量から解析を行い、最適値を算出する。最適値算出のための解析には、分散分析や回帰解析等を用いる。
【００４０】
最適値算出部１０７が算出する最適値の算出例を示す。例えば、最適化したいパラメータである施肥量ＢをＢ１、Ｂ２およびＢ３の値で変化させ、それぞれの収穫量Ｃを結果として得る場合、図５に示すように、Ｘ軸を施肥量Ｂ、Ｙ軸を収穫量ＣとするＸ−Ｙグラフ上に、施肥量Ｂと収穫量Ｃに対応した箇所にプロットされた点から検量線を作成する。その検量線において、目標とする収穫量ＣＯＰに対応する施肥量ＢＯＰの値を最適値として算出する。なお、最適値算出においては、その実験毎に起きた偶発的な事象（例えば、屋外での農業における、日照量、積算気温および降水量等の気候の変化）も記録していくことで、偶発的な事象に起因する偶然誤差が分かってくるため、その後の最適値算出の確度が上げることができる。
【００４１】
最適化農業マップ作成部１０８は、データベース受付部１０１が受け付けたデータおよび最適値算出部１０７が算出するユーザーが最適化したいパラメータの最適値から最適化農業マップを作成する。最適化農業マップとは、計画作成対象圃場の相対的または絶対的な位置情報に基づくマップデータであって、計画作成対象圃場内の各地点またはその地点を含む範囲において、最適化された農業の実施方法を示す情報を付与したものである。すなわち、最適化農業マップは、計画作成対象圃場における最適化された農業計画を示すものの一つである。
【００４２】
ここで、最適化農業マップの作成例を以下に示す。例えば、データベース受付部１０１で、図３のような生育マップを受け付け、最適値算出部１０７が目標とする作物の収穫量を得るための施肥量の最適値として、図３の生育マップにおける単位面積である４ｍ２あたり、施肥量４０ｋｇ（１０ｋｇ/ｍ２）を算出したとする。この場合に作成される最適化農業マップの一例としては、図３において、生育状況が良い（生育力３）の場所に対しては、単位面積である４ｍ2あたり施肥量２０ｋｇ（５ｋｇ/ｍ２）を散布し、生育状況が普通（生育力２）の場所に対しては、単位面積である４ｍ２あたり施肥量４０ｋｇ（１０ｋｇ/ｍ２）を散布し、生育状況が悪い（生育力１）の場所に対しては、単位面積である４ｍ２あたり施肥量６０ｋｇ（１５ｋｇ/ｍ２）を散布するように情報付けられたマップとなる。この場合に作成される最適化農業マップの一例を図６に示す。
【００４３】
図６の最適化農業マップでは、ユーザーが最適化したいパラメータを施肥量としたが、農薬量や散水量であっても同様に作成できる。最適化したいパラメータが施肥量等の量ではなく、農薬散布頻度等の頻度である場合は、頻度の多い少ないで作成すればよいし、作付間隔（密度）等の間隔または密度である場合は、間隔が広いか狭いか、または密度が疎か密かで作成すればよい。
【００４４】
なお、農業計画作成装置１００は、受け付けたデータや過去の履歴等を記憶するために記憶部を備える構成であってもよいし、農業計画作成装置１００とは別個の外部ストレージ装置にデータ記憶することで、適時データを使用できるようにしてもよい。さらに、農業計画作成装置１００は、外部ストレージ装置とのデータの受け渡しを行う通信部を備える。さらに、農業計画作成装置１００が通信部を備えることにより、他の装置と組み合わせた本発明の実施が容易になる。
【００４５】
（処理の概要）
本実施形態において、農業計画作成装置１００が行う処理のフローチャートを図７に示し、以下にこの処理を説明する。まず、農業計画作成装置１００は、データベース受付部１０１において、計画作成対象圃場の情報を受け付ける（ステップＳ１０１）。次に、最適化対象情報受付部１０２において、ユーザーが最適化したいパラメータ、そのパラメータの標準値およびパラメータを標準値から変化させる際の標準値との差、加えてパラメータを変化させた結果の目標値を受け付ける（ステップＳ１０２）。そして、実験圃場率受付部１０３において、ユーザーが計画作成対象圃場内で実験圃場としたい割合を受け付ける（ステップＳ１０３）。
【００４６】
次いで、実験圃場領域設定部１０４において、ステップＳ１０３で受け付けた実験圃場の割合およびステップＳ１０２で受け付けたユーザーが最適化したいパラメータの性質等から、実験圃場領域を設定する（ステップＳ１０４）。実験計画作成部１０５において、ステップＳ１０２で受け付けた最適化したいパラメータを有効に変化させ、それに応じた結果を得られる実験方法を計画する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０５における最適したいパラメータを変化させる際は、ステップＳ１０２で受け付けた標準値との差以上となるように変化させる。
【００４７】
実験結果受付部１０６において、ステップＳ１０５で計画された実験方法を、ステップＳ１０４で設定された実験圃場領域で実施した実験結果を随時収集し、実験結果データとして受け付ける（ステップＳ１０６）。最適値算出部１０７において、ステップＳ１０６で受け付けた実験結果データの解析により、ステップＳ１０２で受け付けたユーザーが最適化したいパラメータの最適値を算出する（ステップＳ１０７）。最後に、ステップＳ１０１で受け付けたマップデータおよびステップＳ１０７で算出されたパラメータの最適値から最適化農業マップを作成し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。
【００４８】
（処理の具体例）
上述の処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０８において、作物の生育力を３段階で評価された生育マップのデータがある１００ｍ２の圃場について、その１０％を実験圃場領域とし、標準量が１ｍ２あたり１０ｋｇで、パラメータとして機能させるための標準量との差が標準量の１０％である肥料の施肥量について最適化を行った上で、目標となる作物の収穫量が１ｋｇ/ｍ２となるような農業計画を作成する場合を仮定し、本発明の具体的な処理例を説明する。なお、施肥は直線的に散布するトラクターによって行われるものとする。
【００４９】
まず、農業計画作成装置１００は、圃場の生育マップを取得し、この生育マップから、計画作成対象である圃場内の各地点で持つ作物を生育する力（生育力）と圃場の広さが１００ｍ２である情報を取得する（ステップＳ１０１に相当）。
【００５０】
次に、ユーザーから最適化したいパラメータが、施肥量であって、その標準量が１０ｋｇ/ｍ２、パラメータとして機能させるための標準量との差が標準量の１０％である情報を得る。また、施肥を行うことで目標となる収穫量を１ｋｇ/ｍ２として受け付ける（ステップＳ１０２に相当）。そして、ユーザーから圃場の面積の１０％を使って実験を行う情報を得る（ステップＳ１０３に相当）。
【００５１】
次いで、生育マップに付与されている３段階で評価された全ての評価をできる限り含むように、かつトラクターの直線的な施肥の散布に適合するような１０ｍ２（１００ｍ２の圃場の１０％分）の実験圃場領域を設定する（ステップＳ１０４に相当）。
【００５２】
そして、標準施肥量１０ｋｇ/ｍ２に加え、実験パラメータとなる施肥量８ｋｇ/ｍ２および１２ｋｇ/ｍ２となる３通りの施肥を実験圃場領域で行う実験計画を作成する（ステップＳ１０５に相当）。実験圃場領域において、施肥量を８ｋｇ/ｍ２、１０ｋｇ/ｍ２および１２ｋｇ/ｍ２とした３つの場合で実験を行い、それぞれの場合の収穫量を実験結果データとして受け付ける（ステップＳ１０６に相当）。
【００５３】
施肥量を変えた３つの場合から得られた収穫量である実験結果を回帰解析することにより、目標となる収穫を１ｋｇ/ｍ２を実現するための最適な施肥量を算出する。例えば、ここで施肥量１１ｋｇ/ｍ２が算出されたとする（ステップＳ１０７に相当）。最初に受け付けた圃場の生育マップと最適な施肥量として算出された１１ｋｇ/ｍ２を基に、最適化農業マップを作成する（ステップＳ１０８に相当）。
【００５４】
上述の処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０８によって、最適化された農業計画の一つである最適化農業マップを得ることができる。しかし、上述の処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０５までの処理により作成される実験方法の計画は、各圃場に合わせて最適化されたものであって、実験に使用する圃場の領域および実験に使用するパラメータを変化させる方法を得られる。これらは、ユーザーが実験を効率的に行うことに役立つ。
【００５５】
そして、上述の処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０７によって、算出されるパラメータの最適値を基にして、更なる最適化を図ってもよい。例えば、気象を予測する装置とともに用いることで、予想される気候の変化を含めた農業計画を作成してもよい。なお、気象を予測する装置は気象予測部（図示省略）として、農業計画作成装置１００に備えられる機能部としてもよいし、別個の気象予測装置であってもよい。
【００５６】
また、上述の処理のステップＳ１０８で作成された最適化農業マップは、農業用機具（例えば、農業用トラクター、耕うん機、作物の種または球根等の作付用機械、施肥機を牽引し移動する農業用機械、田植え機、散水または農薬散布装置を備えた農業用機械）とともに用いることで、最適化された農業の大規模かつ迅速な実施が実現できる。
【００５７】
例えば、圃場における施肥量が最適化された最適化農業マップならば、このマップを見ながら、農業用機具のオペレータが、手動で施肥量を調整することで、施肥を行ってもよい。また、最適化農業マップを読み込むことができる制御装置を、施肥機を備える農業用機具に備えれば、施肥量の制御を自動化することができる。さらに、施肥機を備える農業用機具に、自動操舵システムおよびＧＮＳＳ位置特定装置を備えれば、農業用機具の運転操作までも自動化された施肥が実現される。
【００５８】
さらに、上述の処理のステップＳ１０５において計画される実験方法を、実験用に行う農業方法をマップデータ化した実験計画マップとして出力すれば、最適化農業マップと同様に、農業用機具とともに用いることができ、たとえ広域な実験圃場領域であっても、迅速かつ省コストな実験が実現できる。
【００５９】
実験計画作成部１０５が作成する実験計画をマップデータとして出力するには、実験計画作成部１０５にマップデータ作成機能を持たせてもよいし、実験計画作成部１０５が作成する実験計画に基づきマップデータを作成する実験計画マップ作成部（図示省略）を農業計画作成装置１００が備えてもよいし、後述するデータ変換部に同様の機能を持たせることによってマップデータ化してもよい。
【００６０】
なお、農業計画作成装置１００は、ユーザーに視覚的に情報を認識させる表示部（図示省略）を備えれば、上述の処理のステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の過程をユーザーが認識しやすくなるとともに、その操作性が向上する。
【００６１】
（変形例１）
上記の実施形態において、データベース受付部１０１は、生育マップおよび土壌マップ等のマップデータを受け付ける実施形態を示した。しかし、データベース受付部１０１が受け付けるデータ（情報）は、位置データ等を有するマップ状のデータ（マップデータ）に限定されない。例えば、数値状のデータ（数値データ）であってもよい。
【００６２】
数値データとしては、例えば、圃場の各地点の地図座標系における位置座標および各地点の生育力を示すパラメータを有するデータベース状のデータが挙げられる。
【００６３】
この場合の農業計画作成装置１００の構成を図８に示す。図８のように、農業計画作成装置１００は、データ変換部１０９を備えていればよい。データ変換部１０９は、圃場の各地点の位置座標（位置座標は、相対的な座標であっても、絶対的な座標であっても構わない）および各地点の生育力を示すパラメータを有する数値データを、マップデータに変換するものである。
【００６４】
受け付けた数値データは、データ変換部１０９においてマップデータに変換された後、上述の処理のステップＳ１０２〜ステップＳ１０８を行えば、パラメータの最適化は可能である。したがって、農業計画作成装置１００が図２のように、最適化農業マップ作成部１０８を備える場合であっても、データ変換部１０９を備える構成とすることで、受け付けた数値データから、最適化された農業計画として最適化農業マップを得ることが可能となる。
【００６５】
（変形例２）
上記の実施形態において、計画作成対象圃場における最適化された農業計画として、最適化農業マップを作成したが、最適化された農業計画は、圃場を任意の範囲ごとにパラメータを変化させる最適化農業マップに限られず、マップデータ形式のものにも限られない。例えば、時間でパラメータを変化させる農業計画データであってもよい。時間でパラメータを変化させる農業計画データとしては、例えば、１日の内で、６：００〜１２：００まで散水量が多め、１２：００〜１８：００まで散水量を普通、１８：００〜６：００まで散水量を少なめとした農業計画データが挙げられる。また、最適化された農業計画は、マップデータ形式でなくともよいため、数値データ形式のものであってもよい。
【００６６】
本変形例における農業計画作成装置１００の構成は、図２の最適化農業マップ作成部１０８に代えて、マップデータに限らず最適化された農業計画を作成する最適化計画作成部（図示省略）を備える構成とする構成が挙げられる。
【００６７】
２．第２の実施形態
（概要）
第１の実施形態では、ユーザーが最適化したいパラメータとともに、得られる結果の目標値も受け付けたが、本実施形態では、受け付けた生育マップおよび土壌マップ等のマップデータまたは生育マップおよび土壌マップ等と同等の情報を有する数値データから、ユーザーが最適化したいパラメータを変化させることによって得られる目標値を算出する実施形態を示す。
【００６８】
（農業計画作成装置の構成）
農業計画作成装置１００の構成を図９に示す。図９に示すとおり第１の実施形態の場合に対して、目標値算出部１１０が加わる構成になる。目標値算出部１１０は、データベース受付部１０１が受け付けたマップデータおよび数値データに付与された農業計画作成対象圃場の各地点の生育力を示すパラメータから、その目標値を算出する。
【００６９】
例えば、データベース受付部１０１が受け付けたデータが、農業計画作成対象圃場の各地点における過去数回分の収穫量を示した収穫量マップであったのならば、各地点における収穫量の最小値、最大値、平均値、中央値、および最頻値等の基本統計量から、実現可能な収穫量の目標値を算出する。目標値は、収穫量を上げられる施肥量または農薬等を多く投入できるため、目標値を通常以上にしたいのならば、最頻値（または平均値および中央値）以上最大値以下の値として決めてもよいし、逆に施肥量または農薬等をあまり投入できないため、収穫量を下方修正したいのならば、最小値以上最頻値（または平均値および中央値）以下としてもよい。また、上記の目標値算出には、第１の実施形態における処理のステップＳ１０６で受け付けた実験結果も加えて、目標値算出のための基本統計量を算出してもよい。
【００７０】
なお、図１０に示すように、目標値算出部１１０は、データ変換部１０９とともに用いてもよい。この場合、データベース受付部１０１が受け付けた数値データを使い、目標値算出部１１０が目標値を算出し、最適化対象情報受付部１０２へ算出した目標値を受け渡し、データ変換部１０９はデータベース受付部１０１が受け付けた数値データをマップデータにし、実験圃場領域設定部１０４へ受け渡す処理を行うことができる。
【００７１】
（優位性）
本発明の優位性は、最適化したい圃場に合わせた実験を計画し、その結果を分析することで、圃場毎に異なる最適な農業方法を得られる点にある。また、マップデータを利用することで、ユーザーが本発明を利用する際の操作性が向上するとともに、最適化された農業計画をマップデータとして出力することもできるため、農業用機具とともに用いやすくなることやユーザーの認識しやすい形態で農業計画を提供できること等の利便性が増す点が挙げられる。
【００７２】
本発明によれば、圃場に実際に収穫を行う領域と、施肥量分布の最適値を得るための実験領域とを設定する際に、最小で最大の効果が得られる実験領域を設定できる。このため、収穫量の減少を抑えつつ、施肥量分布の最適値を得る作業が実際の農作業と同時に行なえる。
【００７３】
また、圃場の多様な性質が含まれる実験領域を選択することで、当該圃場の性質を可能限り反映した農業計画を得ることができる。さらに、実験領域の形状を任意に設定できるため、例えば、実験領域を直線状に設定することで、トラクターを用いた作業の効率が阻害されない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、圃場毎に特化した農業計画の作成に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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