⾰新的技術創造促進事業（異分野融合共同研究）情報⼯学との連携による農林⽔産分野の情報インフラの構築

平成26年〜28年度

『ICT活⽤農業 事業化・普及プロジェクト』

基盤情報サービスグループ＜拠点研究機関＞名古屋⼤学・中部⼤学

＜補完研究機関＞S4︓東京⼤学、S7︓ハンサムガーデン、S8︓デザイナーフーズ

名古屋⼤学 遠藤守 中部⼤学 本多潔

2017年2⽉28⽇1

研究実施体制（拠点研究＋８補完研究）ICT活⽤農業コンソーシアム

事務局

拠点全体会議

研究拠点機関名古屋⼤学

研究代表者︓前島 正義（名⼤）

運営委員会

ユーザーサービスGGL︓北栄輔（名⼤） GL︓北野英⼰（名⼤）

戦略会議

アドバイザー G名古屋⼤学 ⽵⾕裕之(株)浅井農園 浅井雄⼀郎住友化学(株) 市村勇樹豊⽥⾃動織機(株) ⼩原⽣光NTTドコモ(株) 奥 裕哉富⼠通(株) 若林毅PSソリューションズ(株) ⼭⼝典男住友林業緑化(株) 渡辺晋⼆野菜茶業研究所 ⾼市益⾏三重県農業研究所 北上達志

名古屋⼤学（研究拠点）愛知学院⼤学愛知⼯業⼤学愛媛⼤学信州⼤学中部⼤学三重⼤学愛知県経済農業協同組合連合会（JAあいち経済連）愛知県農業総合試験場NPO 法⼈東海地域⽣物系先端技術研究会豊⽥市株式会社サンライズファーム豊⽥浜松ホトニクス株式会社三菱 UFJ リサーチ＆コンサルティング株式会社

研究課題︓(P2) (K2)研究課題︓(P1) 研究課題︓(P3) (K3) 研究課題︓(H)

評価検討G

●参画機関 全14機関

研究実施責任者︓北栄輔

補完研究S２（理化学研究所）超微量ガス検知技術を⽤いた園芸作物の病害早期発⾒/診断センサーの開発

補完研究S５（鶴岡⼯業⾼等専⾨学校）情報⼊⼒・通信環境機能を備えた低価格センサーシステムの全国圃場への導⼊と共通データベース・情報共有システムの構築による実証試験

補完研究S６（東京⼤学）⽣理⽣態学的分析を可能にする低コストモバイルセンサと次世代農業ワークベンチの開発

補完研究S３（NECｿﾘｭｰｼｮﾝｲﾉﾍﾞｰﾀ（株））植物状態と作業⾏動記録による気づきナレッジの開発とその現場実証

補完研究S４（東京⼤学）農業情報標準の相互運⽤性をWeb Serviceとして実現する情報プラットフォームの開発と実証

補完研究S７（ハンサムガーデン（株））中⼩農家が使いやすい栽培ナレッジ共有オープンシステム開発と検証

補完研究S８（デザイナーフーズ（株））⽣産者と消費者等の双⽅向の情報流通〜野菜・コメの総合的品質指標の開発・実装〜

2

補完研究S1（東京⼤学）低層リモートセンシングによる作物モニタリングを⽤いた効率的栽培管理システムの構築

センシングGGL︓⻲岡孝治（三重⼤） GL︓遠藤守（名⼤）

基盤情報サービスG

2

Ｈ28 基盤情報ＳＧ達成⽬標

• Ｐ２• 情報基盤サービスの本格運⽤開始• Ｐ１，Ｐ３と連携し実証実験を実施• ＵＡＶによる画像取得，各種画像データをWebServiceとし

てＰ３へ提供• 試験結果にもとづく改良

• Ｋ２• API実装の完了とP2との連携による実証実験の実施• 試験結果に基づく問題点の改良• 事業化可能性の検討

4

農業情報インフラの3層構造（最終形）

第2層（基盤情報サービス）の開発成果（P2）情報基盤プラットフォーム設計開発（名古屋⼤・中部⼤）

統合プラットフォームサーバー

SOS

センサ情報・⽣育環境、農作物⽣育情報

センサ以外の情報・農作業管理情報 ・市況情報、

・病害⾍情報、等

SPARQL endpoint

Fix-pms

第3層

第2層

第1層

APIAPI

API API

HTTP、SFTP,等センサ個別

APIFix-pms

API

共通語彙検索システム

・関連府省の農業語彙標準化ドラフト規格の試験的実装と運⽤

・補完研究先との連携

XML(RDF),CSV,JSON

XML(RDF),CSV,JSON

ユーザーサービスe-栽培暦

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ユーザーサービス

第2層はセンサー情報や農業関連情報を格納して、ユーザーサービスに提供既存の商⽤サービス ⇒ 情報の互換性が無い

関連府省の標準化委員会に参加し、標準化動向を反映した標準APIを設計・開発標準APIの採⽤により、農業情報データの互換性を確保

センサー情報基盤

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（P2）情報基盤プラットフォーム設計開発（中部⼤学）クラウド上にセンサー基盤サービスを構築、多様なセンサデータを単⼀の世界標準API Sensor Observation Service SOS 2.0でアプリ群へ提供、e-栽培暦アプリとぶどう圃場モニタリングアプリへデータを供給（実使⽤の開始）

名⼤圃場、登美の丘ワイナリーに設置した様々なセンサとMeteoCropDB

クラウド上に構築した⾼相互運⽤性

センサー情報基盤cloudSense

eー栽培暦動的な出穂⽇予測を含む栽培暦と収量・品質予測機能

アプリは、複雑で多様なセンサーのメタデータとデータを国際標準Web API で取得、アプリは多様なデータを容易に統合、開発を加速。他のSOS2.0データソースへも同じ⼿順で接続可。UAV画像はWMS, WCSで取得可能

プロジェクトで開発・設置されたセンサー群

AMeDAS/NIAES農業⽇気象データ

UAVRGB, RE, NIR、植⽣指標

SOS

2.0

ワイナリー環境計測解析複数の気象計、⼟壌センサ

の可視化・解析機能

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（P2）情報基盤プラットフォーム設計開発（中部⼤学）

• 岩の原圃場（2ノード）– フィールドサーバ

– フィールドポイント

• UAV画像 (RGB,RE,NIR,NDVI画像：WMS, WCS経由）– WMS （表示用可視化画像データ）

– WCS （計測生データ）

実際にアプリが標準API(SOS, WMS, WCS )で取得できる様々なセンサデータ

• 名古屋大学圃場（5ノード）– LUFFT 気象計

– FieldRouter気象計＋画像

– 信州大学高解像度画像

– LogBee温湿度照度計

– 愛知工科大サーモアレイ 71ch

• 登美の丘圃場（3ノード）– LUFFT 気象計

– 土壌水分計

– NTT Docomo 気象ステーション

• MeteoCropDB農業気象日データ （22地点）– NIAESがAMeDASから農業用日気象18要素を算出

– 名大圃場周辺（名古屋、豊田、岡崎、蒲郡、南知多、多治見）

– 登美の丘圃場周辺（大泉、韮崎、甲府、勝沼）

– 岩の原圃場周辺（安塚、高田）

– 福井周辺（三国、越廼、福井）

– 岐阜周辺（高山、萩原、宮地、金山）

– その他（中津川、愛西、桑名）

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（P2）情報基盤プラットフォーム設計開発（名古屋⼤学）

センサ以外の農業情報にかかるRDBおよびRDFストア（Virtuoso）およびCKAN（カタログサイト）による統合プラットフォームシステムの開発

活用ソフトウェア 提供元 配布形態

Virtuoso SPARQL endpoint OpenLinkSoftware Open Source

CKAN Open Knowledge Foundation Open Source

MySQL Oracle Open Source

オープンソースを活用した汎用の統合プラットフォームを構築

補完研究や外部サービスとの柔軟なシステム連携に対応

今年度は水稲以外の作物への汎用性（枝豆など）を考慮し、第3層の予測モジュールを第2層に移行した

・高パフォーマンスを必要とするDBにはRDBを採用・OpenAPI開発を促進する

自由度の高いデータ提供にはSPARQL endpointを採用

・複数形式でのカタログサイトによるデータ配信にはCKANを採用（同期連携）

⇒2.0

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（P2）情報基盤プラットフォーム設計開発（名古屋⼤学）

「e-栽培暦」で⾏う農作業記録のデータ管理を農業⽣産⼯程管理データ表現形式「Fix-pms」で統⼀的に管理。クラウド上のアプリケーションからアクセス可能

FIX-pmsの採⽤により、農業⽣産⼯程管理を標準化（XML）された形式で扱うことが可能に。統合プラットフォームシステムは第3層「e-栽培暦」のほか、S4東京⼤学グループや、S7ハンサムガーデングループ、S8デザイナーフーズグループ、iFarm（⾹川⾼専）等との連携により構築

CKANによる複数形式でのデータ配信 SPARQL endpoint (Virtuoso)による高汎用情報配信基盤構築と他システムとの連携

LinkDataとのM2M連携

外部サービスであるLinkDataや共通語彙基盤・Cavoc等との連携が可能

SPARQL endpointの活用により登録

データベースに対して外部からクエリを発行してOpenAPIの開発が可能

CKANカタログサイト

の構築により同一データの複数形式での配信に対応

H28年度追加部分として，3月31日にガイドラインの本格運用版を追加

今後の社会実装を考慮し、安価な民間クラウドサービスに統合プラットフォームシステムを移行

S4東京大学グループ

のオントロジーシステム連携機能の追加（K2にて詳説）

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（K2）データベース共通にかかるAPI設計検討（中部⼤学）アプリがSOSから取得する農業環境データ名の命名規則を提案、SIP、異分野両プロジェクトで連携。計測対象、集約アルゴリズム（平均、最⼤など）の曖昧性を排除し、さらなるインターオペラビリティを確⽴。⾼度情報通信ネットワーク社会推進戦略本部（ＩＴ総合戦略本部）* からガイドラインとして公表、agGatewayと共同開発を開始。センサー基盤の相互運⽤性を検証改善するワーキンググループを設⽴(SIP/ALFAE)、センサー基盤をテストベッドとして提供** *農⽔省参加, **Suntory圃場を除く

– 計測項目名をどう記述するかは運営者次第ー＞曖昧例）気温、Air Temp., Air‐temperature..

• 農業環境情報の計測項目の命名規則、UCUM単位表記を提案

• 集約時間＿集約時間単位＿集約方法＿計測対象＿物理現象 [ UCUM ]• １０分間最大風速 ‐> 10minutes_maximum_wind_speed [m/s]

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（K2）データベース共通にかかるAPI設計検討（中部⼤学）農業情報システムで扱う多様な既存データへインタオペラビリティを付与するため、GISデータベース化、データの表現方法の規格化、メタデータとデータ要求のオープンAPIを検討、実装。オープンAPIとしてSwaggerによるAPI記述、JSON形式によるデータ取得可能なシステムを構築

気象情報

土壌情報

病害虫情報

リポジトリシステム e-栽培暦

病害虫情報解析

標準用語

収量予測(DSSAT等)

土壌分析

標準インタフェースRESTfulJSONSwaggerSOS

その他

・(P2)情報基盤プラットフォーム設計開発により情報基盤を確⽴、農業に関する各種情報（気象情報、⼟壌情報、病害⾍情報）を共通的なリポジトリシステムとして整備、提供

・(K2)データベース共通にかかるAPI設計検討により利⽤者が当該プラットフォームにアクセスするAPIの標準化を達成

・(K3)病害⾍に関しては、Swaggerインタフェースにより必要とするデータを容易に、統⼀的に⼊⼿可能、具体的なデータは標準のJSON形式で提供し相互利⽤性を確保>NAROの協⼒を得て病害⾍発⽣予報のデータの充実、当該データの共通API

で提供>可視化のためのプロトタイプを公開>e-栽培暦との連携ができることも確認

Swagger によるAPI記述例

共通API提供 JSON形式によるデータ取得例

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（K2）データベース共通にかかるAPI設計検討（中部⼤学）

土壌情報(NIAES) 閲覧システムＧＵＩ例

⼟壌情報はNIAESの⼟壌分類情報と耕作層データからモデル計算へ必要な物理定数プロファイルを取得する規格を検討、実装オープンAPIとしてSwaggerによるAPI記述によりシステムを構築

API

【⼟壌情報作成の⽬的】・作物の収穫量を算定するシステムの構築にあたっては、

⼟壌の物理定数プロファイルが必要だが、⽇本にはそのような情報が無い

->利⽤できるデータから⽇本の⼟壌の物理定数プロファイルを作成する

【⼟壌情報の作成⽅法】・NIAESの「作⼟層の理化学性データベース」の値を基

に、TEXTURE、FERTIRITY、DEPTH、の各物理定数パラメータを算出

・算出したパラメータを基に、DSSAT形式の⼟壌のプロファイルデータモデルであるHC.SOL（ HC27 Generic Soil Profile）に当てはめ

・HC.SOLの値うち、作⼟層の理化学性データベースの値から計算可能なパラメータについて、更新して、JP.SOL（仮称）を作成

・⽔⽥の耕盤層を埋め込む機能を設計・実装

【APIについて】・データ

・作成したJP.SOLを、NIAESの⼟壌図のポリゴンデータとリンクさせたデータを作成し、データベースへ登録

・JP.SOLだけでなく、世界の物理定数プロファイルデータである、WI.SOLも検索できるよう、データベースへ登録

・API・指定した緯度経度の値に最も近いデータを返

却・データの形式は、DSSAT形式、JSON形式を

指定可能に・Swaggerにて容易に仕様確認、テストが可能

DSSAT形式によるデータ取得例

NIAES作土層の理化学性

データベース

HC.SOL

パラメータ算出値の更新

JP.SOL

NIAES土壌図データ

ポリゴン

API用データベース

検索・データ取得

センサデータ命名規則はサントリー圃場における情報アプリケーション開発において利⽤された。また、本提案は総務省よりガイドラインとして発表された。さらに、⽶国の農業情報標準化団体（AgGateway）のプロジェクトに採⽤された。

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（K2）データベース共通にかかるAPI設計検討（名古屋⼤学）

FIX-pmsによる農業⽣産⼯程管理のためのAPI設計試作の実施農作業名称にかかる標準化作業と連動し、第3層「e-栽培暦」と連携

【データ項⽬】 【データ要素】

主にマスタ、農作業関係、収量・品質を定義対象とする。e－裁栽培暦で利⽤するデータ（属性）の対象。対象︓Fix-pms、pmsCommon、pmsMaster、pmsProductOut、pmsWorkProcess、PMTypes、

Xlink対象外︓BIX-pp、Gml、gpx、PFUPoint、pmsProduct対象属性︓圃場名、品種名、作業名・・・など対象外属性︓資材・農薬肥料・センサー・・・など

FIX-pms︓⽣産⼯程管理の側⾯から農業⽣産の場で得られる多様な形式のデータを統⼀的に取り扱うことを⽬指したデータ表現形式で、XMLスキーマ規格に則って定義。農業⽤ソフトウェアが使⽤するデータ表現・交換形式 の規格化・標準化を⽬指し規定化。

e‐栽培暦における農作業工程管理情報としてFIX‐pmsを採用。最新版となる1.1.0への移行。農作業名称については「農業ITシステムで用いる農作業の名称に関する

個別ガイドライン」（試行版の他，本格運用版を新たに）参照。

e‐栽培暦構築のためのRDBデータ構造（ER図）

e‐栽培暦に用いるFIX‐pmsデータ項目および要素農林水産省：農業ITシステムで用いる農作業の名称に関する個別ガイドライン（試行版）

平成27年度研究成果 第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（K2）データベース共通にかかるAPI設計検討（名古屋⼤学）標準化が進みにくいデータに対する汎⽤アクセスのためのAPI設計試作の実施拠点他グループや補完研究との連携を⾏う上での必要なデータ構造の規定およびAPIの設計試作を実施

トマト生育スケルトンのオンラインDB構築とCKANカタログサーバ連携（愛媛大＋サンライズファーム＋名古屋大）

Excel形式による成分分析結果のRDFストア（Virtuoso）取り込みと可視化（愛知学院大学＋名古屋大）

デリカスコアシステムのための基盤構築とSPARQLサーバ

同期連携による汎用データ配信基盤構築（デザイナーフーズ＋名古屋大）

「農業ITシステムで用い

る農作業の名称に関する個別ガイドライン（試行版）」を用いて農業現場とのニーズ調査を、紙によるアンケートやWebによるフォームにて実施

農作業記録に関するアンケートの実施（Web+紙）

トマトの生育スケルトン（愛媛大学）計測データ（サンライズファーム豊田）のDB設計およびオンラインアプリケーションでの活用に向けたAPI試作の実施

成分分析結果データ（愛知学院大学）のDB設計とSPARQLを活用したExcel形式データからのDB自動登録および可視化API構築の実施

デリカスコアシステム（デザイナーフーズ）における農作物品質指標の可視化と統合プラットフォームを活用したAPI設計と実装

S4東京大学との連携によりオントロジーシス

テムを参照しつつ、ユーザーは独自に作業設定登録が可能に

第2層（基盤情報サービス層）の開発成果（K2）データベース共通にかかるAPI設計検討（名古屋⼤学）

補完研究機関とのシステム連携に注⼒し、S4東京⼤学が開発するオントロジーシステムとの連携機能追加のためのAPI設計開発とe栽培暦における活⽤を実施

e栽培暦管理機能においてオントロジー管理機能の追加・作業設定登録機能の追加を実施

拠点機関 第2層（基盤情報サービスＧ）

拠点機関 第1層（センシングＧ）

名古屋⼤

S7

S8デザイナーフーズ

農業ICTシステムのデータ交換インタフェースに関する調査研究（総務省）

8月に第1回，12月に第2回、2月に第3回開催

農業標準語彙作業部会（一社ALFAE）6月16日に第1回，10月11日に第2回，第3回目を12月21日開催

ガイドライン試験導⼊ハンドブック策定

情報共有システム連携

トマト栽培実証実験・成分分析実験

農作業語彙共有（農⽔省）環境情報項⽬（総務省）データ・オントロジー連携

情報連携実証試験連携

第1層との連携

iFarm連携

情報共有ナレッジ共有

調査連携

S4東京⼤学

連携（語彙）

第2層 基盤情報サービスグループにおける連携状況

補完研究S４（東京⼤学）農業情報標準の相互運⽤性をWeb Serviceとして実現する情報プラットフォームの開発と実証

補完研究S７（ハンサムガーデン（株））中⼩農家が使いやすい栽培ナレッジ共有オープンシステム開発と検証

補完研究S８（デザイナーフーズ（株））⽣産者と消費者等の双⽅向の情報流通〜野菜・コメの総合的品質指標の開発・実装〜

補完研究S３（NECｿﾘｭｰｼｮﾝｲﾉﾍﾞｰﾀ（株））植物状態と作業⾏動記録による気づきナレッジの開発とその現場実証

拠点機関 第3層（ユーザーサービスＧ）

補完研究S５（鶴岡⼯業⾼等専⾨学校）情報⼊⼒・通信環境機能を備えた低価格センサーシステムの全国圃場への導⼊と共通データベース・情報共有システムの構築による実証試験

データ・オントロジー連携

第3層との連携

P2情報基盤プラットフォーム設計開発

K2データベース共通にかかるAPI設計開発

中部⼤

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農業情報インフラの3層構造（最終形）

構築した第2層の情報インフラが、第3層の複数のユーザーサービスに正常かつ効果的に機能することを確認

社会実装の⾒通し

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テーマの選択と集中（社会実装を描けるテーマ） 社会実装の現状、今後の対応

P2 情報基盤プラットフォーム

・センサー情報基盤サービス（中部⼤学）センサー情報の国際標準規格として、標準化委員会活動を通してSOS⽅式の普及を図る

・統合プラットフォームサーバーシステム（名古屋⼤学）標準化委員会活動の標準化の動向に対応して設計を実施．標準化委員会活動を通して国内標準化を図る

K2 データベース共通にかかるAPI設計検討・中部⼤・名古屋⼤ともに、開発したAPIやノウハウを活⽤しつつ、

社会実装に向けた積極的な活動を推進（⼀部の成果は既に社会実装が進んでおり、普及に向けた活動が進んでいる）。

研究成果報告• 研究発表等

• Sensor Observation Service for Connecting Heterogeneous Field Sensor Platforms to Applications（WCCA‐AFITA）, 2016.6.22

• 本多潔，Rassarin Chinnachodteeranun@Suncheon, Korea

• Interoperable Sensor Web Service for Agricultural Applications（INRA）, 2016.7.3‐7• 本多潔，Rassarin Chinnachodteeranun

• Crop Modeling on Interoperable Sensor Networks（CIAT）, 2016.11.3• 本多潔@Int’l Digital Earth Applied Science Research Center, CIAT, Cali, Colombia

• Interoperable Field Sensor Network for Agricultural Applications（知的環境とセンサーネットワーク研究会）, 2016.11.18

• 本多潔, Rassarin Chinnachodteeranun@名古屋大学

• 農作業名称の標準化に基づいた作業記録アプリケーションの開発 （情報処理学会全国大会）, 2017.3.16‐18• 山森滉二, 兼松篤子, 浦田真由, 遠藤守, 安田孝美@名古屋大学

• アウトリーチ活動

• Dynamic e‐cropping calendar on an interoperable field sensor networks（ UNEP/CTCN workshop on precision agriculture ）, 2016.9.28、本多潔，Rassarin Chinnachodteeranun＠タイ国立科学技術開発機構

• ICT活用農業事業化・普及プロジェクト「（K３）病害虫情報のデジタルマッピング」（アグリビジネス創出フェア2016）, 2016.12.‐14‐16、本多潔@東京ビックサイト

• ICT活用農業事業化・普及プロジェクト「（P2）」（情報基盤プラットフォーム設計開発」（アグリビジネス創出フェア2016）, 2016.12.‐14‐16、遠藤守@東京ビックサイト

• アグリビジネス創出フェア、ポスター展示、2016.11.28‐29、本多潔、遠藤守＠名古屋大学

• 総務省 農業ICT標準化研究会オブザーバー、遠藤守 （8月、12月、2月の計3回）

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