環境省 環境研究総合推進費 推進課題1-1602
 フィールド調査とロボット・センサ・通信技術をシームレスに
連結する水域生態系モニタリングシステムの開発
 我が国には、50ものラムサール条約湿地があります。それらの湿地や全国に点在する湖沼は、ガンカモ類等の渡り鳥の飛来地や貴重な生物の生息場として機能しており、生物多様性の重要なスポットです。また、水資源、防災、観光資源、環境教育などの生態系サービスを提供している貴重な自然資源でもあります。一方で、干拓や護岸工事、水質汚濁、外来生物の移入に見られる人間活動の影響により、多くの湿地の生態系は消滅するか、消滅を免れても劣化が進行しており、先の生物多様性の場や生態系サービスという機能が失われつつあります。 そうした湿地の保全・再生のためには、絶えず変化する生態系をより広い視野で精密に監視すること、その結果を順応的管理に迅速に反映させることが望まれます。しかし、生態系の監視には時間と労力という面で莫大なコストがかかることから、十分な情報が得られずに保全や再生の推進に支障をきたす場合があります。
 近年、ロボットおよび情報通信技術の進歩は目覚ましく、それらの生態系監視技術への活用が注目を集めています。しかし、機器やアプリケーションの扱いが煩雑で容易に使用できず、なおかつ高価であることから管理や調査レベルでの実用化が遅れています。そのような障害をなくし、現場管理者や調査者と最新技術をシームレスに繋ぐためには、現地調査、機器開発、情報処理の専門家の連携によって監視・管理技術の開発を推進することが肝要です。
 このプロジェクトでは、保全や再生の推進とフィールド調査と最新技術をシームレスに繋ぐことを目標として、1)低コスト化・効率化を実現するための監視・管理技術の開発、2)安全で簡便な監視や管理を実現するためのガイドライン・マニュアル作成を伊豆沼・内沼を舞台に行っています。これらにより、全国の湿地でのモニタリングへの展開が容易になり、保全・再生活動の促進に寄与できるものと考えています。

 我が国には50ものラムサール条約湿地がありますが、湿地環境の劣化が各地で問題となっています。ここ伊豆沼・内沼においても大型水生植物であるハスの繁茂によって、他の水生植物の減少や、大量の枯死体の残存による水質の悪化等の問題が生じています。従来は有人のエンジン動力船で刈払い装置を牽引し、葉柄を切断することでハス群落を抑制してきました。しかし、広大な湖面の大部分を覆うハスの管理には膨大な労力を必要とします。そこで私たちは、ハスの刈払いを無人で行うロボットボートを開発し、省力的な植生管理手法の確立に取り組んでいます。
  ハス刈りロボットボート  
   
 自然再生など生態系を管理する上で生物相をモニタリングすることは不可欠です。近年注目を集めるUAV(無人航空機、通称ドローン)は、調査の効率化や多時期の情報取得により、フィールドワークや衛星画像解析といった従来のモニタリング手法を補完できる可能性があります。湿地の水鳥調査では、ドローンは空中から水鳥を容易に撮影できるため、これまで地上から人が判別していた種やその個体数の把握を効率化・省力化できる可能性があります。私たちは、ドローンを用いた水鳥のモニタリング手法を開発するため、モニタリングに必要な画像精度の検討や画像の自動分類手法の検討を行っています。
試作ドローン 水面に群れるマガンの空撮 
   
 従来、マガンをはじめとする渡り鳥の飛来数の把握は、目視によるカウントが一般的でした。しかし目視によるカウントは、労力と時間のコスト高、調査に従事する人材の確保、調査者の熟練度の違いによるカウント結果のばらつきといった課題もありました。こうした課題を打開する方法として、現地設置型の監視カメラの使用が挙げられます。私たちは、現地設置型のカメラによるマガン監視法を確立するため、遠隔での操作・データ取得が可能な監視システムと、それを用いて得た画像の解析によるマガン個体数推定法を開発しています。
高耐久無線通信天空カメラ 天空カメラで撮影されたマガンの大群
   
 このプロジェクトの最終的な目標は、開発した新技術を全国各地の湿地に普及させ、そこでの課題解決を支援することにあります。そこで本サブテーマでは、新技術の導入を容易にし、適切に運用できるようにするためのマニュアルやガイドラインを作成します。また、ロボットボート(サブテーマ1)やネットワークカメラ(サブテーマ3)を伊豆沼・内沼において試験的に運用し、他のサブテーマの開発者に対して機器の仕様や操作性に関して使用者・湿地管理者の視点から改善要求を行っています。さらに、ドローンの運用が水鳥に与える影響を調査し、サブテーマ2と連携してドローンの適切な飛行方法を検討しています。
ドローンに対する水鳥の反応調査 ドローンから逃避するマガン 

関連リンク
環境省 環境研究総合推進費
東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物機械工学研究室(海津 裕)
酪農学園大学 農食環境学群環境共生学類 環境空間情報学研究室(小川健太)
酪農学園大学 農食環境学群環境共生学類 保全生物学研究室(鈴木 透)
北海道大学 大学院農学研究院 生態環境物理学研究室(山田浩之)