JP5019025B2 - 土壌検査分析方法 - Google Patents
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Description
また従来、土壌に検査光を照射するとともに土壌からの反射光を取得する検出手段と、該検出手段を移動させる移動手段とを備え、所定の検査範囲内を移動しながら反射光を取得して該反射光のスペクトルを検出する土壌検査方法が知られている。この種の土壌検査方法においては、予め測定すべき土壌について測定結果が正しい値を示すようなキャリブレーションを得ておく必要があり、このキャリブレーションを得た後に反射光のスペクトルを検出することにより、当該土壌がどのような成分であるかを計測することができるようになる(特許文献1)。
また後者の土壌検査方法においては、予めキャリブレーションを得る必要があるが、そのキャリブレーションを得るのにかなりの手間と時間を必要とし、また必ずしも正確なキャリブレーションを得られずに、測定結果に誤差を含む危険性もあった。
本発明は上述した事情に鑑み、土壌を直接採取して分析することを前提とした上で、検査範囲が広大であっても採取すべき場所を効率的に特定することができるようにして、最小限の採取点数で広大な検査範囲の全域に亘って高精度な分析を行えるようにし、また土壌を直接採取して分析する以前であっても、簡易的に圃場(検査範囲)の特性を把握して該圃場を評価することができるようにした土壌検査分析方法を提供するものである。
上記移動手段による検出手段の移動位置を検出するとともに、各移動位置毎に、波長毎の反射光の強度を示すスペクトルを検出し、検出したスペクトルを、移動位置と波長とを示すグラフに移動位置毎に並べて、移動位置の変化に対する同一波長における反射光の強度の変化を表示させ、
該表示において、同一若しくは近似したスペクトルが得られた移動位置の中のいずれかの移動位置と、異なったスペクトルが得られた移動位置とについて土壌を採取して分析することを特徴とするものである。
そして同一若しくは近似したスペクトルを有する箇所は、同一若しくは近似した土壌であると解することができるので、それらの領域についてはその中のどこかの地点の土壌を採取して分析すればよい。
つまり、広大な検査範囲を検査すれば種々の異なったスペクトルが得られることになるが、異なったスペクトルが得られた地点ごとに実際に土壌を採取して分析すればよく、したがって少数の地点における土壌の採取と分析とによって、広大な検査範囲の全域に亘る土壌の特性を高精度に分析することが可能となる。
また上記移動位置の変化に対するスペクトルの変化は、検査を実行しながらリアルタイムに得ることが可能であるので、直ちに簡易的な圃場(検査範囲)の特性を把握することができ、さらにスペクトルの変化が多い又は少ないといった結果から圃場を評価するための新たな指標とすることが可能となる。
上記走行フレーム5はトラクタ6などの作業用車両によって牽引されるようになっており、したがって本実施例ではトラクタ6と走行フレーム5とによって検出手段1を移動させる移動手段が構成されている。また走行フレーム5をトラクタ6によって牽引することにより、上記検出部2を土壌中で進行させることができるようになっている。
上記検出部2には照明用光ファイバ13の一端部となる照射部13aを前後に2つ設けてあり、各照明用光ファイバ13の他端部は上記ビーム4の内部を介して地上に引出して、上記処理部3内に設けた図示しない光源に接続してある。したがって光源からの検査光は各照明用光ファイバ13を介して照射部13aから上記土壌観測面12に照射されるようになる。
また上記検出部2には集光ファイバ14の一端部となる受光部14aを設けてあり、上記照射部13aから土壌に照射された検査光を該土壌で反射させて、その反射光を上記受光部14aによって受光させることができるようにしてある。この集光ファイバ14の他端部は上記ビーム4の内部を介して地上に引出して、上記処理部3に接続してある。
なお、上記検出部2には照射部13aや受光部14aの他に、土壌観測面12と照射部13a及び受光部14aとの間隔を検出する土壌変位センサや、CCDカラーカメラ、或いは温度計などが設けられている。
上記回析格子21に向けて多数のアレイ状の検出素子を有する光検出器22を配置してある。上記回析格子21に照射された反射光は、回析格子21によって短い波長から長い波長に連続的に分岐され、上記光検出器22におけるアレイ状に配置された多数の検出素子の一端部側から他端部側へ入力されるようになる。
そして光検出器22に接続された強度検出手段23は、上記光検出器22からの信号を入力して反射光のスペクトルを取得し、これを図示しない記憶装置に記憶させるようになっている。
図3に示すように、上記強度検出手段23は検出手段1の移動位置を検出する移動位置検出手段24を備えており、図5で示したような反射光のスペクトルを取得した際には、同時にその測定を行った際の検出手段1の移動位置も上記記憶装置に記録するようになっている。
より具体的には、最初の検査経路L1のスタート地点に上記検査手段1の検出部2をセットしたら、トラクタ6により検出部2を前進させるとともに、一定間隔ごとに検出手段1によって反射光のスペクトルを取得する。上記一定間隔を例えば3秒のように予め設定しておけば、トラクタ6の速度を検出することにより、上記スタート地点における検査開始時間を基準として、順次反射光のスペクトルを取得した上記検査経路L1の位置を算出することができる。このとき、トラクタ6による検出部2の前進速度と反射光のスペクトルを取得する間隔とをそれぞれ一定に保持しておけば、ほぼ等間隔の距離で反射光のスペクトルを取得することができるので、検査範囲(圃場)S内の全域で均等に反射光のスペクトルを取得することが可能となる。
このようにして、上記検査経路L1上における検出部2の移動位置を検出するとともに、各移動位置における反射光のスペクトルを多数取得することができる。上記検査経路L1の終了地点となったら、検出部2による検査を終了する。次に、検査経路L2のスタート地点に上記検査手段1の検出部2をセットしたら、上述と同様にして、検査経路L2上における検出部2の移動位置を検出するとともに、当該移動位置のスペクトルを検出することができる。
このようにして、全ての検査経路L1〜L6上における検出部2の移動位置と当該移動位置のスペクトルとを順次検出することができる。
なお、上記検出手段1の移動位置は、走行フレーム5などにGPSを設けてこれによって得るようにしてもよい。
図6は上記表示処理手段25によって得られた例えば上記検査経路L1についてのグラフを示したもので、横軸が計測番号を、したがって移動位置(測定位置)を示しており、縦軸が波長を示している。図6の例では、計測番号1が上記移動経路L1のスタート地点を示しており、計測番号111が計測終了地点を示している。
図6は図面上では白黒で表現されているが、実際にはスペクトルの強度はその強度の大きさに応じて色分けされて表現されている。より具体的には、一例として、赤色を最大の吸光度2.000(図面上では白)とし、また青色を吸光度0.000(図面上では黒)としてあり(吸光度の大きさの範囲は図5の縦軸参照)、上記赤色からオレンジ色、黄色、緑色、水色、青色の順に、スペクトルの強度の大きさに応じて連続的に色彩が変化するように設定してある。
そして図6に示されているように、計測番号1〜51までは概略同じようなスペクトルが得られており、計測番号51−111までは波長700〜900nmの範囲における吸光度が徐々に小さく(図面上は黒く)なっていることが理解できる。
両者の土壌の分析の結果、例えば計測番号31の地点の土壌には充分の窒素が含まれているが、計測番号111の地点の土壌では窒素が不足している場合には、図6の図表から、計測番号51から計測番号111にかけて窒素が徐々に減少するであろうことが理解できる。したがってその結果を、後の施肥管理等に反映させることができる。
また実際に土壌を採取して分析する以前に、上記移動位置の変化に対するスペクトルの変化から、直ちに簡易的な圃場の特性を把握することができ、特にスペクトルの変化が多い又は少ないといった検査結果を、圃場を評価するための新たな指標とすることが可能となる。
また上記実施例では、スペクトルの強度をその強度の大きさに応じて色分けして表現しているがこれに限定されるものではないことは勿論である。例えばスペクトルの強度の大きさをグレースケールで表現し、黒を吸光度0.000、白を最大の吸光度2.000とし、その間を256階調などの複数の諧調で表示することができる。
3 処理部 5 走行フレーム
6 トラクタ 12 土壌観測面
13 照明用ファイバ 13a 照射部
14 集光ファイバ 14a 受光部
21 反射型回析格子 22 光検出器
23 強度検出手段 24 移動位置検出手段
25 表示処理手段 26 モニタ
Claims (3)
- 土壌に検査光を照射するとともに土壌からの反射光を取得する検出手段を、該検出手段を移動させる移動手段によって移動させ、所定の検査範囲内を移動しながら反射光を取得して該反射光のスペクトルを検出する土壌検査分析方法において、
上記移動手段による検出手段の移動位置を検出するとともに、各移動位置毎に、波長毎の反射光の強度を示すスペクトルを検出し、検出したスペクトルを、移動位置と波長とを示すグラフに移動位置毎に並べて、移動位置の変化に対する同一波長における反射光の強度の変化を表示させ、
該表示において、同一若しくは近似したスペクトルが得られた移動位置の中のいずれかの移動位置と、異なったスペクトルが得られた移動位置とについて土壌を採取して分析することを特徴とする土壌検査分析方法。 - 上記反射光の強度は、その大きさに応じて色分けされており、上記同一波長における反射光の強度の変化が色の変化として表示されていることを特徴とする請求項1に記載の土壌検査分析方法。
- 上記反射光のスペクトルは、検出手段を移動させながら、一定時間間隔ごとに取得されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の土壌検査分析方法。
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