立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第29号) 2020

［ 研究助成 (B) ］

山林内の可視化と集材ルートの生成，施業の最適化技術
Visualization of Forests, Generation of Yarding Routes and Optimization Technology for Forestry Operations
2171901

研究代表者

慶應義塾大学
政策メディア研究科准教授

白井裕子[研究の内容，成果][研 究 の 目 的]
日本林業の現場は，いずれの作業も重労働で(1) 山林内の可視化あり，死傷事故も多発している。これに対して

市販のビデオカメラで，連続的に撮影した補助金の誘導で，海外から，多くの機械，装置，RGB 動画から，山林内の立木などの森林資源道具などが購入されている。しかしその努力が，データを取得し，可視化 (CG 化) するシステ

林業全体の安全性の向上に現れているとは言えムを開発した。 (可視化したものを Fig. 2, 3 にない。これは海外と日本とでは，林業のおかれ掲載) 本システムでは，山林内のノイズの多いた条件が違うからである。林業の作業は，山林自 然 環 境 に 適 応 す る も の と し て，Structure

内の状況，資源を把握することが起点にある。

from Motion (SfM) を採用している。

また立木を伐り倒して，収穫する前にも，山の林業では，とくに立木の胸高直径と言い，大中で，木を一本一本，手作業で測る作業がある。

体，人間の胸の高さの直径を木材の大きさを表そこで本研究は，民生用のビデオカメラで撮影現するのに用いる。この立木の胸高直径の推定した動画から山林内を可視化し，資源の状況を精度において，本開発システムの有効性を評価，把握し，また山林内の集材ルートを生成するプ検証することができた。

ロトタイプシステムの開発を目的とする。本開開発過程のため，計算などに時間は，要する

発 に 先 立 ち，特 許 (特 願 2016 - 95747, 路 網

ものの，本システムにより，コストを抑え，作ルート設計装置及びそのプログラム，並びに路業者の労働強度を下げることが期待できる。
従来研究では，上空や地上からのレーザ測量

網ルート生成表示システム，出願日 2016 年 5月 12 日) を出願している。

により，山林内情報を取得する手法が開発されている。しかしこのレーザ自体が民生機器ではなく，高価で一般従業者には手が届かない。また山林所有者に森林資源量の見積もりを出す際に は，作 業 者 が 山 林 内 で 立 木 を 一 本，一 本，測っている。これを毎木調査と呼び，本提案手法は，この一般に行われている手作業に比べても現場の労働負担を抑えることができる。
近年，空撮 (レーザ) で，大面積の計測も行Fig. 1

山林内と実験の様子われている。しかしこの場合においても，地上― 1 ―立石科学技術振興財団で測量した精度の高いデータが必要で，この地オーストリアなどの現地で調査を行い，情報を上データを用いて推計が行われる。このため，収集した。北欧，中欧の林業技術展では，林内いずれにせよ，地上からの測量から得られる立に数百台の林業機械の実機，そしてデバイス，木一本一本の情報が必要になる。本開発システ部品などが展示され，デモが行われる。ともにムにより，森林資源を収穫するプロセスにおい四年に一度開催される，世界最大級の技術展で，て，その起点となる作業を高度化することでき現物の展示により，システム全体がどう動くのる。

かも把握することができた。オーストリアでは

また開発時点でビデオカメラの動画から，山システム，アプリケーションを開発，運用する林内を可視化することは，日本初であり，テレ企業とまたそれらを使用している会社を訪問しビのニュースで報道された。て調査を実施した。
欧州の森林，林業の情報通信技術は，コンセプチュアルなゲームレベルから実装しているも(2) 集材ルートの生成
集材ルート (特に作業道) を生成するアルゴのまであり，大きく北欧型と中欧型があることリズムのプロトタイプを開発した。このアルゴを把握した。北欧型は林業機械でも車両系，そリズムでは，入力した三次元の山林から，適正して供給側からのシステムであること，中欧型な斜度を保持する路網を探索する。これについは主に架線系，そして供給から先の運搬や需要ては，ドイツで行われた森林・林業分野で世界側に比重を置くシステムであることが分かった。

最大の学会において採録，発表した。

前者は，重機の中で，オペレータが立木の造材長などから販売金額などを検討することも可能(3) 施業の最適化である。架線系集材は，斜面が急な作業地で採施業の最適化を目的としたシステム開発は国用される方法であり，稼働する機械やそこで取内の作業実態の延長から検討し，同時に，近年，り交わされる情報も車両系とは異なってくる。

開発が進む欧州において調査を行った。ヨー

北欧の StanForD (Standard for Forest ma-ロッパ現地で調査した際に，欧米の技術開発のchine Data and Communication) は，もとは林急展開を把握したためである。北欧，ドイツと業機械間のデータの規格を定めたもので，生産，Fig. 2

CG 化した山林内の様子― 2 ―Tateisi Science and Technology Foundationが良い所から開発を進めていく。
筆者らは，このほかに森林内作業を支援するマニピュレータやモビリティを開発してきた。
将来的には，これらのハードウェアとも結びつけていきたい。
[成果の発表，論文等][ 1 ] Naoki Nozawa, Shoma Fujii, Ryuya Sato, Ryo
Suzuki, Yuko Shirai : Forest Roads Design and 3D

Fig. 3 角度を変えて観た単木の CG

Visualization for Steep Mountains, 17 - 1155, IUFRO

流通の情報通信基盤になりつつあった。また中欧 で は，Felixtools, Forest Mapping Manage-

125th Anniversary Congress, International Union ofForest Research Organizations, Germany, 2017[2]

福原吉博，白井裕子，森島繁雄：手持ちカメラ

ment, DAM-EDV, Latschbacher 等，混在してを用いた Structure from Motion による森林の自動いる状況が分かった。また林業に関する共同組計測手法，ps1 - 12, The 21st Meeting on Image Rec-合 (和訳すると農林会議所のような組織) も森

ognition and Understanding (MIRU), 2018[3]

白井裕子，今冨裕樹：我が国に眠る莫大な資源，林資源の基本情報，その森林に適した施業方法，その把握と情報管理 ― ICT が切り開く林業資源の収穫シミュレーション，コストなど様々なアプ活性化 ―，電子情報通信学会誌，創立 100 周年記

リケーションを開発し，関係者に配布し始めていることも分かった。地形のみならず，所有形態，流通などの条件も考慮に入れると，日本に念特集，Vol. 100 No. 11, pp. 1236 - 1241, 2017
[ 4 ] 白井裕子：ヨーロッパの大人しい森で自由を謳歌する林業技術 Elmia Wood 2017, 機械化林業，No.
769, pp. 1 - 8, 2017は北欧型よりも，これら中欧のシステムに近い[報方が適切であると考えられる。
[1]

道]NHK ニュース「たっぷり静岡」2018[今後の研究の方向性，課題][謝辞]

森林・林業の技術は，欧米で進んでいる。し本属が変わった直後三年間の研究活動を支援してかし欧州においても，本開発が対象としているいただきまして，真にありがとうございました。新情報系の技術については黎明期で，これから技術開発が進んでいく。また欧米とは日本林業のしく着任した大学では，五科目を新しく一人で開講
す る こ と に な り，研 究 期 間 の 最 後 は COVID-19(新型コロナウイルス感染症) の影響により，活動おかれた条件は異なり，その違いへの理解の上，を大幅に制限することになりました。研究期間も二欧米で進む技術開発の動向を把握し，今後も日年から三年に延長していただきました。この大変な本林業の特徴に沿った開発を進める。複雑な自然界での作業であり，人のセンサーが一番確かである。そこで今後も，そこは人ではなく機械― 3 ―三年という期間，研究活動を支援していただきましたこと，重ねてお礼を申し上げます。