NARO ジオ展2022 2022年4月22日 スマート風土産業研究グループ ワイン専用品種の栽培適地評価による適地適作の実現 岩崎亘典*・林 和則**･田中聡久***･鹿取みゆき****･小野原彩香****・小口 高****** * ：農研機構農業環境研究部門 ** ：京都大学国際高等教育院 *** ：東京農工大学大学院工学研究院 **** ：信州大学法経学部 ***** ：立教大学社会情報教育研究センター ****** ：東京大学空間情報科学研究センター

1 • 研究の背景と目的 • 「日本ワイン」の評価の上昇 • 適地適作の必要性，風土産業 • GISを活用した栽培適地評価→「スマート 風土産業」の推進 • ワイン用ブドウ栽培適地評価システム • 適地評価に用いたデータ • データタイルマップについて • WebGL を用いたデータタイルマップの演 算機能 • DEMO • 今後の開発 • エキスパートシステムから、データドリ ブンな評価へ 本日の発表内容

2 • 「日本ワイン」の評価の上昇 • 55カ所のワイン特区の設置 • 出典：国税庁構造改革特別区域法による酒税法の 特例措置の認定状況一覧(令和３年７月認定分ま で） • 新規のワイン用ブドウ栽培農家およびワイ ナリーの増加 • 栽培適地評価が必要 • 気温，日射，降水量，地質，土壌，土壌水分， etc… • 風土産業 • 長野県出身の地理学者，三澤勝衞により提唱。 地域の気候や地形等の条件に適した産業 • 特に農業において推奨された 背景と目的 https://www.winery.or.jp/basic/knowledge/

3 • スマート風土産業 • GIS 等を活用した適地適作の推進，すなわち データドリブンな風土産業の確立 • 現在は「エキスパートシステム」（演繹的） • 科研費「スマート風土産業：ワイン専用品種の栽 培適地評価による適地適作の実現」で実施中 • GIS活用の可能性 • 有効ではあるが，技術的障壁も • データの整備，評価方法etc… • 一般の農業者には困難 • 特殊な技能，機器がなくても，栽培適地 分析が可能なことが重要 • 簡便なWebGIS構築の必要性 スマート風土産業 三澤勝衞先生 https://www.nagano-c.ed.jp/seiryohs/_src/sc1807/misawabunko12th.pdf

4 • WebGISの普及 • Web上で分析等を行う→クラウドサービス（GEE等）も基本的には同じ • 計算資源がWeb上に存在 • データはローカルとWeb上を併用。Web上データの横断利用は困難。出力もWeb地図が普及 • 技能取得等の障壁は残る • GISの技能取得は必要。サーバの運用にコスト等も必要。 Webの一般化とGISの進化 WebGIS GIS 分析結果 分析 紙地図 PC プリンタ ローカル Web デジタルデータ 分析 Web地図 分析結果 地図 タイル

5 • 参考：Cloud Optimized Geo • Cloud環境に最適された地理空間情報 • Cloud Nativeだったりもしてちょと混乱 • 主にデータフォーマットについて議論が進む Webの一般化とGISの進化 https://observablehq.com/@kylebarron/geoparquet-on-the-web https://na.eventscloud.com/website/36829/ • Webは地理空間の未来である • Webアプリは誰もが使え、簡単に共有できる • デスクトップアプリのようにインストール問題が無い • WebAssemblyやWebGL等によりネイティブに近いパ フォーマンスが出せる

6 • 目的 新規ワイン用ブドウ栽培者向けに、適地適作を実現する情報を提供する • 目指す成果 • 専門知識が無くても利用できるクライアント側WebGIS • UIとサーバ管理の両面で「使いやすい」を目指す • クライアントのソフトウェアのインストールを必要としない • サーバにミドルウェアの導入を必要としない • サーバレスサービスで運用可能とする • WebGLを用いてローカル環境にて演算 • Webブラウザのみにて利用可能 • ユーザにデータ整備を要求しない • データをWeb上で公開。特定サーバでなく，横断的なデータ利用を可能とする 本研究グループの取り組み

7 • 長野県を対象にデータを整備 • ワイン特区が11。新規就農者も多い。環境も多様。 • 千曲川ワインバレー（東地区）特区を対象に現地データも収集 システム試作対象地域 信州ワインバレー構想（上図）と， ワイン特区の分布（右） https://www.nagano-wine.jp/winery/ 千曲川ワインバレー（東地区）特区での 現地調査対象

8 • 以下の3つの要素より構成 1. 栽培適地評価のためのグ リッド PNG タイル 2. WebGL を用いたグリッド PNG タイルの演算機能 3. ワイン用ブドウ栽培適地評 価システムのWebGIS イン ターフェイス • Live Demo • https://wata909.github.io/web- map-algebra/v02/ ワイン用ブドウ栽培適地評価システム

9 • グリッド PNG タイルとは？ • グリッドPNGの地図タイル • グリッドPNGはデータPNGの一つ • 画像ファイルフォーマットである PNGを使ってデータを表現したもの。 画像としての色ではなく，生データ としての数値を格納（産総研） • 下表のデータについて整備 • DDマップとして閲覧可能 • https://wata909.github.io/web-map- algebra/datatilelayer.html 栽培適地評価のためのグリッド PNG タイル 地質 土壌 地形（傾斜方位） 気象（平均気温）

11 • WebGL • グラフィックを描画するためのライブラリ • 描画のためにGPU を使用。この演算機能を地図間演 算に利用 • 浸水シミュレーション，CS立体図描画等の例 • https://frogcat.github.io/flood/#15/35.6723/139.7017 • https://frogcat.github.io/csmap-gl/#12/35.3538/138.8279 • 実装した計算機能 • グリッド PNG タイルを対象とした，四則計算， 括弧による演算順序の指定，論理演算式による 分類 • 生成されたレイヤ間での，四則計算，括弧によ る演算順序の指定，論理演算式による分類 WebGL を用いたグリッド PNG タイル演算機能 浸水シミュレーション CS立体図描画

12 • UIはLeafletを使用 • 背景選択 • 地理院地図標準，淡色，空中写真 を選択可能 • 評価条件 • レイヤ毎の個別評価 • 適地評価 • 各レイヤを統合した総合評価 • ドラッグ＆ドロップマップ （西岡，2019）に対応 • 各種データの重ね合わせ可能 • 評価結果は画像として保存 • バッファ分析も可能 ワイン用ブドウ栽培適地評価システム試作版V02 背景選択 評価条件 （個別評価・表示） 適地評価 （総合評価） オーバーレイ情報 結果保存

13 • 地質評価式 if ( geol == 16777170 ) 1 ：汽水成層ないし海成・非海成混合層 if ( geol == 16775900 ) 1 ：火山岩 火山麓扇状地堆積物 if ( geol == 14483420 ) 1 ：非海成層 if ( geol == 14873058 ) 1 ：海成層 砂岩泥岩互層 if ( geol == 16775065 ) 1 ：海成層 砂岩 if ( geol == 15138815 ) 0.5 ：谷底平野・山間盆地・河川・海岸平野堆積物 0 • 傾斜量 if ( grad < 5 ) 1 if ( grad < 10 ) 0.7 if ( grad < 20 ) 0.5 if ( grad < 30 ) 0.3 0 • 傾斜方位 if ( dire < 60 ) 0.2 if ( dire > 300 ) 0.2 if ( dire < 120 ) 0.5 if ( dire > 240 ) 0.5 1 • 最低気温評価式 if ( tMin < -17 ) 0 1 • 評価基準式 geol * tMax * tMax • 結果判定式 value DEMO DEMO

14 • 評価モデルの開発 • 現在の評価はエキスパートシステム • 専門家の知見を活用 • ワイン用ブドウほ場の位置等から機械学 習で栽培適地評価モデルを構築 • 位置特定の現地調査には，Mapillary等も活用 （右写真） • エキスパートシステムとデータドリブン モデルを補完的に用いた適地評価の実現 • 評価モデルの組み込み • 上記モデルを，WebGLにて実装，評価シ ステムの更新 • 謝辞 • 小諸市役所農林課長佐藤工氏には，調査にあ たって多大な協力を頂いた．本研究は科研費 20H03121の助成を受けたものである．記し て感謝する 今後の研究 https://sustainability-gis.readthedocs.io/en/latest/_images/course-idea.png