低コストUAVとクレーンベースのフォトグラメトリを用いた落葉樹の3D再構築による樹冠全体のシュート伸長モニタリング

樹木の成長は、大気中の二酸化炭素を吸収し木質バイオマスに一時的に蓄える量を決定する重要なプロセスであり、気候変動の影響を直接受ける。気温上昇、干ばつの頻発、晩霜などの極端現象が樹木の成長に深刻な影響を及ぼすことが知られているが、現在のところ、樹木の直径成長（二次成長）を連続測定するデンドロメーター技術は確立されている一方で、シュート伸長（一次成長）のモニタリングは適切な測定手法の欠如によりほとんど行われていない。その結果、気候変動が一次成長に及ぼす影響は十分に理解されていない。

このような背景から、スイス北西部応用科学藝術大学（FHNW）の研究チームは、低コストのUAV（無人航空機）とクレーンベースのフォトグラメトリを用いて落葉樹の三次元再構築を行い、樹冠全体のシュート伸長を測定・監視する手法を提案した。研究では、重量250g未満の民生用UAV（DJI Miniシリーズなど）と独自開発のマルチカメラクレーンシステム（CraneCam）を使用し、2つの調査地域で全成長シーズンにわたってデータを収集した。

研究者らは、センサーの評価、フォトグラメトリデータの取得と処理戦略を詳細に検討し、得られた三次元点群の精度、解像度、完全性を重点的に分析した。その結果、民生用UAVを用いて樹木全体で5～6mmの点精度を達成し、三次元再構築の完全性はUAVの種類に応じて92～98%に達することが示された。また、細いシュートなどの微細構造を再現する能力を評価するために、新たに3Dプリントされたグラウンドトゥルース枝が導入された。この枝は実際の枝を模したもので、再構築の品質を定量的に評価するための基準として機能する。

さらに、運用上の課題（例えば、葉の遮蔽や照明条件の変動）について議論され、フォトグラメトリ点群に基づく樹木全体のスケルトン化（骨格化）に向けた初期実験についても報告されている。この研究は、生態学や林学において低コストで高精度な樹木成長モニタリングを可能にし、気候変動が樹木成長に与える影響の理解を深める貴重な手段を提供する。