農業情報研究12（4）,2003.327-336

原著論文

EDI のための植物生産における XML 情報交換規格の提案
星岳彦 1)・鈴木隆文 1)・塩沢栄地 1)・亀岡孝治 2)

1)2)

東海大学開発工学部生物工学科 〒 410-0395 静岡県沼津市西野 317
三重大学生物資源学部資源循環学科 〒 514-8507 三重県津市上浜町 1515

要旨
植物生産の情報化を進めるために，あるひとつの植物生産に関係するすべての情報をXML形式に統一してひとつにまとめ，電子的に交換するEDI化を検討し，規格化案の策定を行った．そして，東海大学で実施したホウレンソウ養液栽培一作分の植物生産情報のサンプルBIX-pp データを作成し，4 種のBIX-pp対応アプリケーションプログラムを試作し，規格の検証を行った結果，
当初の目的を達成することができた．また，植物生産情報に多い表計算ソフトウェアのCSV形式からBIX-ppデータに変換する
レコードコンバータ，および，植物生産の属性情報(品種や生産施設など)を BIX-pp で記述するためのプロパティエディタのアプリケーションプログラム2種も開発した．
BIX-ppの標準規格としての可能性を検証してもらい，幅広い分野での利用を検討してもらう目的で，サンプルBIX-ppデータおよびBIXpp対応アプリケーションプログラムの実行ファイル等の最新情報をインターネットで公開した．

キ−ワ−ド
事例ベース，生産解析，生産記録，データベース，トレーサビリティ，BIX

緒言
植物生産に関する情報には，品種・作付情報，
生産施設情報，環境計測・制御情報，生産者情報，
栽培管理・作業情報，画像・音声情報，成育・品
質計測情報，生産量・出荷情報など，さまざまな種類がある．記録された情報の活用を図り，アプ
リケーションプログラムの開発を促進するためには，まず，情報の記録形式の規格化・標準化が必要である．一例として，施設園芸の環境計測制御
システム情報の規格化 (星ら 1999)や，気象情報のミドルウェアによる標準化(Laurenson et al.
2001)などの研究が行われてきた．
植物生産の情報化が進み，たとえば，モデル
ベースによる生育シミュレーション( 後藤ら
2001)，位相事例ベースモデリングを使った収穫量予測モデル(Hoshi et al. 2000)など，多種多様な生産支援アプリケーションプログラムが開発されるようになってきた．これらのプログラムでは，環境や気象を記録した情報だけでなく，品種，作付，栽培管理，植物生育など，植物生産に関係する各種の情報を横断的に処理する必要性が高くなっている．しかし，前述した各種情報の記録形式は，現在のところ相互にばらばらで統一性がなく，加えて，多くの場合，別々の場所やファイルに分離して記録されている．このままでは，植物生産に関する情報を統合して処理するアプリケーションプログラム開発を困難にし，また，過去の植物生産を事例ベースやデータベースに記録する場合にも支障が大きくなってしまう．
そこで，植物生産の情報化を進めるために，あるひとつの植物生産に関係するすべての情報を標準的な書式に統一して単一化し，電子的に交換する EDI (Electronic Data Interchange)化(例えば，Kimberley 1991)を検討し，規格化案を策定した．そして4種類のアプリケーションプログラ
ムを試作し規格の検証を行った結果，当初の目的を達成することができた．そこで，規格を公開し，標準規格としての可能性を検証してもらい，
幅広い分野での利用を検討してもらう目的で，本論文で提案を行った．

327

EDI のための植物生産における XML 情報交換規格の提案

材料および方法
EDI 化のための書式として，インターネットを

結果および考察
BIX-pp規格

初めとする電子商取引等で急速な普及が進んでいる XML (eXtensible Markup Language の略，

時間の経過とともに変化する植物生産情報を情報メディア(媒体)に表現し，利用するために

Consortium World Wide Web 2000)を採用した．
生物に関する計測データの情報交換形式として，は，媒体中での個々の情報の相対的位置関係が明確に規定できるインデックスが必要である．

やはり XML の使用を提唱している BIX (BioInformation eXchange の略 , Kameoka et al. 2001)の

一定間隔で連続的に得られる情報である環境計
測値などの場合は，ひとつ目のインデックスが考え方と同じ方向を示しているため，本規格を植物生産のための BIX のサブセットと位置づけ，

気温や積算日射量などの項目であり，ふたつ目のインデックスが計測時刻の時系列である．二BIX-pp (BIX for Plant Production) と命名した．
BIXp p で表現すべき情報の種類を整理し， D T D

次元のインデックスを媒体の物理的な位置で示
すには，それぞれのインデックスを行と列にし(Document Type Definition) よりも詳細な定義が可能なスキーマ言語である X M L S c h e m a 1 . 1

た表に展開して表現するのが一般的である．したがって CSV(Comma Separated Values)形式など(Walmsley 2001) を用いて記述することで定義した．そして，この定義を，URI (Uniform Resourceの表計算ソフトウェアで取り扱う形式で表現される場合が多い．この方式の欠点は，最も間隔のIdentifier) による一意な名前空間(ネームスペース) として，h t t p : / / w 3 . f b . u - t o k a i . a c . j p / B I X - p p /短い項目にあわせて時刻の分解能を設定しなけ
ればならないことである．播種や収穫など一回

XMLSchema で表現した．
続いて，定義した BIX-pp の規格に従い，実際しか発生しないような作業情報や，生産者による写真撮影や病虫害発生など不定期に発生するの植物生産情報を手作業で BIX-pp 化し，サンプ
ル BIX-pp データを作成した．供試したのは，東情報を，この形式に統一化して扱うと，処理全体の負荷が大きくなり，固定長の場合は媒体の無海大学で実施したホウレンソウ養液栽培一作分の植物生産情報で，生産者，品種，生産施設，栽培

駄スペースが極めて大きくなるなど，非効率である．

管理作業，環境計測，生育調査，生育画像の各データが含まれていた．そして，従来と変わらな

今回の規格化の目的は，多種多様な情報の統合である．この目的では，一項目の時系列情報トい情報表示等が可能かどうか検証するために 4 種の BIX-pp 対応アプリケーションプログラムを試

レンドを求めるためよりは，むしろ，ある時点での複数項目のそれぞれの情報を複合させたり，作した．アプリケーションプログラムの開発には，Microsoft Visual Basic 6.0 および .Net (7.0) を対比させたりするために規格で表現された情報を使うことが想定される．この目的においては，使用した．試作したアプリケーションプログラムにサンプル BIX-pp データを適用して BIX-pp の規ひとつの項目の情報がいつといつに得られているかという検索機能よりは，ある時に，何と何の格を検証した．

項目の情報が得られているかの検索機能を優先した方が良い．そこで，媒体の物理的位置を示す

多数の BIX-pp データを効率的に作成するために，データ変換用アプリケーションプログラム 2種をさらに作成した．それらを使用して，サラダ
ナ養液栽培 1 作の約 40 日分の生産データ，および，大規模トマト契約生産施設の 1 作約 270 日分の生産データを BIX-pp データに変換した．これ
ら複数のデータソースを用いて，さらに詳細な規格の検証を行った．

インデックスに項目を使わずに，生産開始日からの相対日数(日数以下の単位は小数で表現)の
時系列だけを使用し，XML タグを使った一次元の媒体上の表現にした．この表現方式はまた，一回限りや不定期に発生する情報を効率的に扱えた．この仕組みの概要を図 1 に示した．
現在提案している BIX-pp version 1.0 で記述できる情報の種類は，文字，数値，イベント，画像，

328

農業情報研究12（4）,2003.327-336<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><bixpp:BioInformationExchangeForPlantProduction
xmlns:xsi = "http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:bixpp = "http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIX-pp/XMLSchema"
xsi:schemaLocation = "http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIX-pp/XMLSchema
http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIX-pp/XMLSchema/BIX-pp.xsd"><BIX-pp><Version>1.0</Version><Create>2003-05-23T11:18:00+09:00</Create><Update>2003-06-26T15:20:10+09:00</Update><Complete>タグで記述が<Complete>2003-06-26T15:20:10+09:00</Complete>
完了して修正禁止を明示<Producer><Name>Hoshi lab., Tokai Univ.</Name>(中略)</Producer><Farm><Name>No.3 Greenhouse, Hoshi lab.</Name>(中略)生産開始日が 2003 年 1 月 10 日</Farm><Cultivation>であることが記述されている(中略)<Start>2003-01-10</Start></Cultivation>
1 番は平均気温で単位は℃(数値)<RecordingDefinition><DataItem><Index>1</Index>ー<Name>Daily Average of Air Temperature</Name><Unit>C</Unit></DataItem>
6 番は株あたり生体重(数値)(中略)<DataItem><Index>6</Index><Name>Top Fresh Weight</Name><Unit>g plant-1</Unit></DataItem>
11 番は正午の成育状況(画像)(中略)ー<ImageItem><Index>11</Index><Name>12 PM. plant</Name></ImageItem>
16 番は溶液の散布(イベント)(中略)ー<EventItem><Index>16</Index><Name>Spray Soluble</Name><Comment>x1000 solution, 87.8 cm3 m-2</Comment></EventItem></RecordingDefinition>(中略)<RecordSet>
生産開始日から 10 日目を示す(中略)<Record><Days>10</Days><Item><Index>1</Index>
10 日目の平均気温は 22.1℃<Value>22.1</Value></Item>
株あたり生体重は 0.0521g(中略)<Item><Index>6</Index><Value>0.0521</Value></Item>
正午の生育状況の画像 URI</Record><Item><Index>11</Index><Image><Link><URI>http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIX-pp/samples/spinach/2003012012.jpg</URI></Link></Image></Record>(中略)<Record><Days>17</Days>
17 日目に溶液散布を行った(中略)<Item><Index>16</Index></Item></Record>(中略)</RecordSet></BIX-pp></bixpp:BioInformationExchangeForPlantProduction>

BIX-ppの定義と参照部分

属性情報記述部分
生産者情報,生産施設情報,栽
培情報をここ
に記述

時系列情
報の項目
定義

以下が時系列情報記述部分
↓生産開始
から 10 日目の時系
列情報

同じく 11日目の時
系列情報

同じく 17
日目の時
系列情報

終了タグ

図1 BIX-ppにおける植物生産情報の記述サンプル

329

EDI のための植物生産における XML 情報交換規格の提案音声とした．ひとつの BIX-pp は，1 回の植物生産に示した．

の情報を表現することにした．そして，1 回の植物生産を通じて変わらない，品種，生産者，生産規格の検証施設などの情報を属性情報として区分した．それらは，XML のタグで，生産者情報(Producer)，生
産施設情報(Farm)，栽培情報(Cultivation)に分類
して定義した．そして，時間の経過とともに変化
する情報は，時系列情報として区分した．前述したとおり，項目の媒体の位置を示す物理的イン
デックスはないので，項目を検索するための論理的インデックスを，時系列情報定義(RecordDefinition)タグの中に定義することにし，実際の情報は，時系列情報(RecordSet)タグの中に記録するようにした．以上に基づいた B I X - p pversion 1.0 の XML Schema 1.1 による定義は，付手作業によるホウレンソウ養液栽培のサンプ
ル BIX-pp データの作成を行った結果，属性情報と時系列情報とに分ける点と，時系列情報を生
産開始日からの相対日数で配置する点の BIX-pp
規格の特徴が良く機能し，26.1kB の XML ファイ
ルで表現できた．表現した時系列情報は生産期
間 42 日分の 9 種の数値情報，3 種の画像情報，5種のイベント情報であった．
続いて，サンプル BIX-pp データでも，従来と変わらない情報表示等が可能かどうか確認するために，4 種の BIX-pp 対応アプリケーションプ

録に記載した．また，タグ使用のサンプルは図 1

ログラムを試作した．動作画面例を図 2 から図 5に示した．図 2 は，属性情報を表示する情報

図2 情報ビューワの動作画面例

図3 環境データビューワの動作画面例

図4 イメージビューワの動作画面例

図5 イベントビューワの動作画面例

330

農業情報研究12（4）,2003.327-336

ビューワの動作画面である．生産施設の画像とと可能であることを確かめた．これらの BIX-pp のもに，生産者，栽培施設，栽培の各情報が数値および文字で表示できた．図 3 は，時系列情報のト

ファイルサイズは，それぞれ，48.5kBと，668.5kBになった．また，これらのサンプル BIX-pp デー

レンド表示を行う環境データビューワの動作画面
である．日平均気温などの環境計測情報，生体重タはインターネットの HTTP サーバや FTP サー
バを介して，異なったパソコンで情報交換可能などの生育情報をトレンドグラフとして表示することができた．項目の物理的インデックス機能をなことも確認した．

制限した規格のため，この種のアプリケーション
プログラムでの実行速度の低下が心配されたが，サンプル BIX-pp データ程度の容量であれば，ほぼ瞬時に表示することができた．図 4 は，画像情報を表示するイメージビューワの動作画面である．動画ファイルの表示アプリケーションプログ
ラムとほぼ同様に，サンプル BIX-pp データに記録されている画像を 5 frame s-1 程度のコマ送りの動画としてスムースに表示することができた．図
5 は，イベント情報を表示するためのイベント
ビューワの動作画面である．今回の生産を作型図に類似した形式で表現できた．このアプリケー
ションプログラムは，生産者のための生産記録表
示用としても使用できる．BIX-ppの記述コードはUnicode (UTF-8)を用いたので，日本語や英語などの記述言語が変わっても同じプログラムで処理や表示が可能なことが確かめられた．このように
BIX-pp を用いるとローカライズも容易になり，国際的な規格として使う場合にも優位性が高い．
ホウレンソウ養液栽培のサンプル BIX-pp デー
タは，手作業で作成したため，それほど大きな情報量にすることはできなかった．このため，十分な規格の検証ができていない．そこで，既存の植物生産情報をBIX-ppデータに変換するために，植物生産情報に多い表計算ソフトウェアの CSV 形
式から BIX-pp データに変換するレコードコン
バータ，および，植物生産の属性情報(品種や生産施設など)を BIX-pp で記述するためのプロパ
ティエディタのアプリケーションプログラム 2 種を開発した．これらの変換・記述用アプリケー
ションプログラムを用いて，サラダナ養液栽培 1
作の約 40 日分の生産データ，および，大規模ト
マト契約生産施設の 1 作約 270 日分の生産データ
を BIX-pp データに変換できた．さらに，ホウレ
ンソウ養液栽培の場合と同様に，イメージビュー

最近話題になっている，加工，流通，小売，消費における農産物のトレーサビリティシステム(
例えば，杉山，2001; 亀岡，2002)においては，
植物生産過程の情報をいかに収集・規格化するかが問題になっている．生産過程の全ての情報が規格化されて記述されている BIX-pp とそのア
プリケーションソフトウェアを生産過程オブジェクトとしてトレーサビリティシステムで扱えるようにすれば，規格化の問題が解決できる．
そして，生産施設において BIX-pp 形式で生産情報を収集するシステムが確立されれば，改めて
トレーサビリティシステムで生産情報を収集する必要もなくなる．また，規格の基本技術はXML であるため，SOAP などの Web サービス技
術(Newcomer 2002)などとも親和性が高く，植物生産システムが今後ユビキタスコンピューティ
ング(Weiser 1993)化された場合のシステム内の分散的な情報交換規格としても有望である．
今後の展望
BIX-pp の標準規格としての可能性を検証してもらい，幅広い分野での利用を検討してもらう
目的で，サンプル BIX-pp データおよび試作 BIXpp 対応アプリケーションプログラムの実行ファ
イル等の最新情報を http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIXpp で公開した．今後の改良点としては，生産ノウハウ保護のための暗号化，行列情報の記録形
式の追加，URIのベース情報タグの追加などを検討している．利用者の意見を反映させ，より実用的な規格に改良するとともに，将来的にはオープンソースとして自由な参入・開発を可能にしていきたい．
本研究は，日本学術振興会の科学研究費補助金，基盤研究(C)(2)植物生産過程の EDI 化に関する研究(課題番号:14560220)の支援を受けて実施された．

ワなどの各種アプリケーションプログラムが使用

331

EDI のための植物生産における XML 情報交換規格の提案<xsd:element name="Image">

付録<xsd:complexType>XML Schema 1.1によるBIX-pp version 1.0のXML文書定義<xsd:choice><xsd:element ref="bixpp:Link"/><xsd:element name="ImageHex"><xsd:complexType><xsd:sequence><?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?><!-- Definition the BIX-pp schema (DTD) by XML schema 1.1--><xsd:element ref="bixpp:Type" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><!-- BIX-pp is Bio-Information eXchange for Plant Production --><xsd:element ref="bixpp:Hex"/><!-- Version 1.0 2003.5.22 Takehiko Hoshi (hoshi@tokai.ac.jp) --></xsd:sequence><xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"</xsd:complexType>targetNamespace="http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIX-pp/
XMLSchema"</xsd:element>

xmlns:bixpp="http://w3.fb.u-tokai.ac.jp/BIX-pp/XMLSchema"><xsd:element name="ImageBase64"><xsd:complexType><!-- single elements --><xsd:sequence><xsd:element name="Name" type="xsd:string"/><xsd:element ref="bixpp:Type" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element name="PostAddress" type="xsd:string"/><xsd:element ref="bixpp:Base64"/><xsd:element name="Phone" type="xsd:string"/></xsd:sequence><xsd:element name="FAX" type="xsd:string"/></xsd:complexType><xsd:element name="EmailAddress" type="xsd:string"/></xsd:element><xsd:element name="Comment" type="xsd:string"/></xsd:choice><xsd:element name="Area" type="xsd:double"/></xsd:complexType><xsd:element name="NumberOfPlant" type="xsd:double"/></xsd:element><xsd:element name="Type" type="xsd:string"/><xsd:element name="Hex" type="xsd:hexBinary"/><xsd:element name="Sound"><xsd:element name="Base64" type="xsd:base64Binary"/><xsd:complexType><xsd:element name="AcademicName" type="xsd:string"/><xsd:choice><xsd:element name="Family" type="xsd:string"/><xsd:element ref="bixpp:Link"/><xsd:element name="Origin" type="xsd:string"/><xsd:element name="SoundHex"><xsd:element name="PlantingType" type="xsd:string"/><xsd:complexType><xsd:element name="Cultivar" type="xsd:string"/><xsd:sequence><xsd:element name="ID" type="xsd:string"/><xsd:element ref="bixpp:Type" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element name="Index" type="xsd:double"/><xsd:element ref="bixpp:Hex"/><xsd:element name="Date" type="xsd:date"/></xsd:sequence><xsd:element name="Time" type="xsd:time"/></xsd:complexType><xsd:element name="Latitude" type="xsd:double"/></xsd:element><xsd:element name="Longitude" type="xsd:double"/><xsd:element name="SoundBase64"><xsd:element name="Altitude" type="xsd:double"/><xsd:complexType><xsd:element name="Days" type="xsd:double"/><xsd:sequence><xsd:element name="Description" type="xsd:string"/><xsd:element ref="bixpp:Type" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element name="Value" type="xsd:double"/><xsd:element ref="bixpp:Base64"/><xsd:element name="Unit" type="xsd:string"/></xsd:sequence><xsd:element name="Version" type="xsd:float"/></xsd:complexType><xsd:element name="Start" type="xsd:date"/></xsd:element><!-- complex sub elements --></xsd:complexType><xsd:element name="Link"></xsd:element></xsd:choice><xsd:complexType><xsd:sequence><xsd:element name="GISinformation"><xsd:element ref="bixpp:Name" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:complexType><xsd:element name="URI" type="xsd:anyURI"/><xsd:sequence></xsd:sequence><xsd:element ref="bixpp:Latitude"/></xsd:complexType><xsd:element ref="bixpp:Longitude"/></xsd:element><xsd:element ref="bixpp:Altitude"/></xsd:sequence>332

農業情報研究12（4）,2003.327-336</xsd:complexType><xsd:element ref="bixpp:Image" minOccurs="0" maxOccurs="1"/></xsd:element><xsd:element ref="bixpp:Comment" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element name="Plant"></xsd:complexType><xsd:complexType></xsd:element></xsd:sequence><xsd:sequence><xsd:element ref="bixpp:ID" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element name="Cultivation"><xsd:element ref="bixpp:Name"/><xsd:complexType><xsd:element ref="bixpp:Family" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:sequence><xsd:element ref="bixpp:AcademicName" minOccurs="0"
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EDI のための植物生産における XML 情報交換規格の提案</xsd:complexType></xsd:sequence></xsd:element></xsd:complexType><xsd:element name="EventItem" minOccurs="0"
maxOccurs="unbounded"></xsd:element></xsd:schema><xsd:complexType><xsd:sequence><xsd:element ref="bixpp:Index"/><xsd:element ref="bixpp:Name"/><xsd:element ref="bixpp:Comment" minOccurs="0" maxOccurs="1"/></xsd:sequence></xsd:complexType></xsd:element></xsd:sequence></xsd:complexType></xsd:element><!-- root object --><xsd:element name="BIX-pp"><xsd:complexType><xsd:sequence><xsd:element ref="bixpp:Version"/><xsd:element name="Create" type="xsd:dateTime"/><xsd:element name="Update" type="xsd:dateTime"/><xsd:element name="Complete" type="xsd:dateTime" minOccurs="0"
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maxOccurs="unbounded"><xsd:complexType><xsd:sequence><xsd:element ref="bixpp:Index"/><xsd:element ref="bixpp:Value" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element ref="bixpp:Image" minOccurs="0" maxOccurs="1"/><xsd:element ref="bixpp:Sound" minOccurs="0" maxOccurs="1"/></xsd:sequence></xsd:complexType></xsd:element></xsd:sequence></xsd:complexType></xsd:element>

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</xsd:sequence></xsd:complexType>

受付日

2003 年 7 月 25 日</xsd:element>

受理日2003 年 11 月 17 日

334

農業情報研究12（4）,2003.327-336

Proposed XML-based Plant Production Information
Exchange Standard for EDI
Takehiko Hoshi1), Takafumi Suzuki1), Eichi Shiozawa1)
and Takaharu Kameoka2)
1)

Department of Biological Science and Technology, School of High-Technology for Human
Welfare, Tokai University Nishino 317, Numazu, Shizuoka 410-0395, Japan2)
Department of Sustainable Resource Science, Faculty of Bioresources, Mie University
Kamihama-cho, Tsu, Mie 514-8507, Japan

Summary
To advance the computerization of plant

into BIX-pp format; and a property editor, for editing

production, all information related to a plant production
was unified as a standard XML document. The

the attribute information (cultivar, greenhouse, groweretc.) on plant production. To confirm the potential of

proposed standard was named BIX-pp. To evaluate it,a set of information related to hydroponics spinach

BIX-pp, and to encourage its use by many people inmore fields, the entire contents of the proposal were

production in one Tokai University greenhouse wasconverted into sample BIX-pp data, and four kinds ofmade available to the public at http://w3.fb.utokai.ac.jp/BIX-pp.

BIX-pp correspondence application programs were
made. Evaluation results confirmed that BIX-pp is

Keywords

capable of unifying all plant production information.
Moreover, two application programs were developed

BIX, Case-base, Database, Production analysis,
Production record and Traceability

and tested: a record converter, for converting CSV files

335

EDI のための植物生産における XML 情報交換規格の提案

336