特開 2022-141270 土壌状態予測システム及び土壌状態予測プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022141270

(43)【公開日】2022-09-29

(54)【発明の名称】土壌状態予測システム及び土壌状態予測プログラム

(51)【国際特許分類】

   G16Z 99/00 20190101AFI20220921BHJP

【ＦＩ】

G16Z99/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021041495

(22)【出願日】2021-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】591030237

【氏名又は名称】ＢＩＰＲＯＧＹ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100154759

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 貴子

(72)【発明者】

【氏名】奥村 知之

(72)【発明者】

【氏名】銭尾 春仁

(72)【発明者】

【氏名】豊田 由香

【テーマコード（参考）】

5L049

【Ｆターム（参考）】

5L049DD01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】太陽光線の土壌状態への影響について予測する土壌状態予測システム及び土壌状態予測プログラムを提供する。
【解決手段】土壌状態予測システム１０において、日時情報、場所情報及び太陽光線強度情報を対応付けて記憶する記憶部１３、通信を行う通信部１７、通信部を介して入力された予測情報問合せ情報に含まれる太陽光線問合せ情報に対応付けられた太陽光線強度情報を算出する第一算出部１１、第一算出部の算出結果を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部１２及び第二算出部の算出結果を用いて、通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部２１を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

日時に関する情報である日時情報と、場所に関する情報である場所情報と、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、
通信を行う通信部と、
前記通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた前記太陽光線強度情報を算出する第一算出部と、
前記第一算出部の算出結果を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部と、
前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部と、
を備え、
前記太陽光線問合せ情報は、前記日時情報と、前記場所情報と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報と、を含み、
前記方向特定太陽光線強度情報は、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における、前記方向情報で示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報であり、
前記通信部は、前記予測情報問合せ情報の送信元に対し、前記第三算出部の算出結果を送信する、
ことを特徴とする土壌状態予測システム。

【請求項2】

日時に関する情報である日時情報で示される日時及び場所に関する情報である場所情報で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報を算出する第一算出部と、
前記日時情報と、前記場所情報と、前記第一算出部が算出した前記太陽光線強度情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、
通信を行う通信部と、
前記通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた前記太陽光線強度情報を前記記憶部から抽出する抽出部と、
前記抽出部が抽出した前記太陽光線強度情報を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部と、
前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部と、
を備え、
前記太陽光線問合せ情報は、前記日時情報と、前記場所情報と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報と、を含み、
前記方向特定太陽光線強度情報は、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における、前記方向情報で示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報であり、
前記通信部は、前記予測情報問合せ情報の送信元に対し、前記第三算出部の算出結果を送信する、
ことを特徴とする土壌状態予測システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の土壌状態予測システムであって、
前記第三算出部は、
前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌の温度に対する太陽光線の影響を予測する土壌温度プロファイルを算出する第四算出部と、
前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の分光強度を算出する第五算出部、
前記第四算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する地力修復の効果予測を算出する第六算出部、
前記第五算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する収量予測を算出する第七算出部と、
前記第四算出部の算出結果及び前記第五算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する栽培適地の予測を算出する第八算出部と、
を含み、
前記通信部は、前記予測情報問合せ情報の送信元に対し、前記第四算出部、前記第五算出部、前記第六算出部、前記第七算出部及び前記第八算出部の少なくとも一つの算出結果を送信する、
ことを特徴とする土壌状態予測システム。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の土壌状態予測システムであって、
前記方向情報が示す方向は、太陽光線の照射を受ける照射面が拡がる面と直交する方向である
ことを特徴とする土壌状態予測システム。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の土壌状態予測システムであって、
前記太陽光線強度情報は、前記方向情報によって示される方向を向く照射面以外の面で反射された太陽光線の強度を含む、
ことを特徴とする土壌状態予測システム。

【請求項6】

コンピュータを
日時に関する情報である日時情報と、場所に関する情報である場所情報と、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、
通信を行う通信部と、
前記通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた前記太陽光線強度情報を算出する第一算出部と、
前記第一算出部の算出結果を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部と、
前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部と、
として機能させ、
前記太陽光線問合せ情報は、前記日時情報と、前記場所情報と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報と、を含み、
前記方向特定太陽光線強度情報は、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における、前記方向情報で示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報であり、
前記通信部は、前記予測情報問合せ情報の送信元に対し、前記第三算出部の算出結果を送信する、
ことを特徴とする土壌状態予測プログラム。

【請求項7】

コンピュータを
日時に関する情報である日時情報で示される日時及び場所に関する情報である場所情報で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報を算出する第一算出部と、
前記日時情報と、前記場所情報と、前記第一算出部が算出した前記太陽光線強度情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、
通信を行う通信部と、
前記通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた前記太陽光線強度情報を前記記憶部から抽出する抽出部と、
前記抽出部が抽出した前記太陽光線強度情報を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部と、
前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部と、
として機能させ、
前記太陽光線問合せ情報は、前記日時情報と、前記場所情報と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報と、を含み、
前記方向特定太陽光線強度情報は、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における、前記方向情報で示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報であり、
前記通信部は、前記予測情報問合せ情報の送信元に対し、前記第三算出部の算出結果を送信する、
ことを特徴とする土壌状態予測プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、土壌状態予測システム及び土壌状態予測プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

最近では、人体や生活環境に対する太陽光（例えば紫外線、可視光線及び赤外線）の影響が知られ、太陽光照射量（例えば紫外線照射量や日射量）について注目され始めている。例えば、特許第５５２４７４１号公報に記載の曝露量推定システムでは、位置を示す位置情報と当該位置に存在する紫外線のような曝露対象の量を示す環境情報とを対応付けて環境情報格納部に格納しておき、環境情報格納部から取得した環境情報とユーザの行動などに応じて定めた曝露率とに基づいて、曝露量の推定を行い、推定した曝露量の数値をユーザに提供する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５２４７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許第５５２４７４１号公報に記載の曝露量推定システムでは、環境情報格納部に格納してある、位置情報で特定される環境情報（花粉飛散量、紫外線量、エアロゾル量）を用いて曝露量の推定を行うが、この位置情報で特定される環境情報では、情報提供を受けるユーザは、より詳細な情報を容易に得ることができないという問題があった。

【0005】

例えば、現実世界において、紫外線照射量や日射量等のエネルギー強度を知りたい部位や場所は、必ずしも水平面や太陽光線に対して垂直な面とは限らず様々である。このような様々な部位や場所のエネルギー強度を知るためには、水平面や太陽光線に垂直なエネルギー強度から、三角関数等を利用して、実際の照射面上のエネルギー強度を算出することが考えられる。ところが、大気成分により散乱・反射した現実の天空からのエネルギー強度は、方向毎に違うので、三角関数等を利用した算出では、十分な精度が得られないという問題があった。

【0006】

また、太陽光線は土壌状態に影響を与えることが知られている。このため、太陽光線の土壌状態への影響について予測することについて需要があると考えられるが、従来、太陽光線の土壌状態への影響について予測するシステムは提供されていなかった。

【0007】

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、太陽光線の土壌状態への影響について予測する土壌状態予測システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、土壌状態予測システムであって、日時に関する情報である日時情報と、場所に関する情報である場所情報と、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、通信を行う通信部と、前記通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた前記太陽光線強度情報を算出する第一算出部と、前記第一算出部の算出結果を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部と、前記第二算出部の算出結果を用いて、前記通信部を介して入力された前記予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部と、を備え、前記太陽光線問合せ情報は、前記日時情報と、前記場所情報と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報と、を含み、前記方向特定太陽光線強度情報は、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における、前記方向情報で示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報であり、前記通信部は、前記予測情報問合せ情報の送信元に対し、前記第三算出部の算出結果を送信する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、太陽光線の土壌状態への影響について予測する土壌状態予測システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例１に係る土壌状態予測システムの構成を示すブロック図である。

【図2】太陽光線の照射方向について説明する図である。

【図3】地面と平行な面である照射面Ａに照射される太陽光線について説明する図である。

【図4】地面と３０°の角度を成す面である照射面Ｂに照射される太陽光線について説明する図である。

【図5】地面と９０°の角度を成す面である照射面Ｃに照射される太陽光線について説明する図である。

【図6】照射面Ｅで反射されて照射面Ｄに照射される太陽光線について説明する図である。

【図7】他照射面の分光反射率の求め方の一例について説明する図であって、図７（ａ）は照射面Ｅが直接受ける太陽光線を測定する様子を示す図であり、図７（ｂ）は照射面Ｅによる反射光を測定する様子を示す図である。

【図8】他照射面からの反射光のうち照射面に入光する光について説明する図である。

【図9】図１に示した記憶部１３に記憶する情報の一例を示す図である。

【図10】図１に示した土壌状態予測システム１０の動作を示すフローチャートである。

【図11】本発明の実施例２に係る土壌状態予測システムの構成を示すブロック図である。

【図12】図１１に示した土壌状態予測システム１００の動作を示すフローチャートである。

【図13】分光放射照度を示すグラフである。

【図14】照射される材質の温度上昇に関する試算条件を示す図である。

【図15】材質に応じた１時間後の温度上昇の試算例を示す図である。

【図16】図１６（ａ）は歩道での各方向からの分光照射強度の例を示すグラフである。図１６（ｂ）は歩道での分光反射率の例を示すグラフである。

【図17】図１７（ａ）は草地での各方向からの分光照射強度の例を示すグラフである。図１７（ｂ）は草地での分光反射率の例を示すグラフである。

【図18】図１８（ａ）はアスファルトでの各方向からの分光照射強度の例を示すグラフである。図１８（ｂ）はアスファルトでの分光反射率の例を示すグラフである。

【図19】光の波長とエネルギーの関係を示す図である。

【図20】温度予測における土壌が受ける熱量について示す図である。

【図21】温度予測における土壌表面が外界から受け取る熱量について示す図である。

【図22】（ａ）は土壌に進入する照射エネルギーを示すグラフであり、（ｂ）は気温と温度を示すグラフである。

【図23】（ａ）は土壌温度を示すグラフであり、（ｂ）は第三算出部２１及び１２１で求めた土壌温度プロファイルを示すグラフである。

【図24】土壌へのエネルギーの積算値について示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る土壌状態予測システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明に係るシステムの好適な具体例であり、一般的なハードウェア、ソフトウェア構成に即した種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

【0012】

なお、以下の実施例では、本発明を土壌状態予測システムに適用し、太陽光線に関する情報、例えば日射量をユーザに提供するシステムについて説明するが、本発明は、太陽光線に含まれる、紫外線、赤外線、可視光線、又は、その他の電磁波等の個別の情報を、ユーザに提供するものであってもよい。また、以下の実施例では、太陽光線強度を日射強度ともいう。

【実施例0013】

図１は、本発明の実施例１に係る土壌状態予測システムの構成を示すブロック図である。本実施例の土壌状態予測システム１０は、例えば、コンピュータから成るサーバーマシンである。

【0014】

土壌状態予測システム１０は、図１に示すように、詳しくは後述する太陽光線強度情報１６やそのほかの各種情報を記憶する記憶部１３と、通信を行う通信部１７と、通信部１７を介して受信した予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた太陽光線強度情報１６を算出する第一算出部１１と、第一算出部１１の算出結果を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部１２と、第二算出部１２の算出結果を用いて、通信部１７を介して入力された予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部２１と、を備える。通信部１７は、例えば外部と通信を行う。予測情報問合せ情報は、太陽光線問合せ情報及び土壌情報を含む。太陽光線問合せ情報は、日時情報１４と、場所情報１５と、太陽光線の照射すなわち日射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報１６ａと、を含む。方向特定太陽光線強度情報は、日時情報１４で示される日時及び場所情報１５で示される場所における、方向情報１６ａで示される照射面が受ける太陽光線の強度であって、通信部１７は、予測情報問合せ情報の送信元に対し、第三算出部２１の算出結果を送信する。図１に示す各構成は、ハードウェアで構成してもよい。また、図１に示す各構成は、土壌状態予測システム１０がプログラムを実行することで実現することもでき、記憶部１３は、土壌状態予測システム１０で実行するプログラムを記憶してもよい。記憶部１３は、データの用途に応じて、揮発性の記憶装置や不揮発性の記憶装置を有する。

【0015】

なお、通信部１７は、予測情報問合せ情報の送信元に対し、第二算出部１２が算出した方向特定太陽光線強度を示す方向特定太陽光線強度情報を送信する構成としてもよい。

【0016】

なお、土壌状態予測システム１０において、通信部１７は、予測情報問合せ情報の送信元に対し、第一算出部１１が算出した太陽光線強度情報を送信する構成としてもよい。この場合、第二算出部１２の機能に相当する構成を、クライアントマシン２又は３が有することとしてもよい。すなわち、本発明は、サーバーマシンとクライアントマシンとをネットワークで接続してなる土壌状態予測システムであって、サーバーマシンは、日時に関する情報である日時情報１４と、場所に関する情報である場所情報１５と、前記日時情報で示される日時及び前記場所情報で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報１６と、を対応付けて記憶する記憶部１３と、クライアントマシンと通信を行う第一通信部と、第一通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた太陽光線強度情報１６を算出する第一算出部１１と、を備え、第一通信部は、クライアントマシンに対し、第一算出部１１が算出した太陽光線強度情報１６を送信し、クライアントマシンは、サーバーマシン１と通信を行う第二通信部と、第二通信部を介して入力された太陽光線強度情報１６を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部（第二算出部１２の機能に相当する構成）と、を備え、第二通信部（第二算出部１２の機能に相当する構成）は、太陽光線問合せ情報をサーバーマシンに送信し、太陽光線問合せ情報は、日時情報１４と、前記場所情報と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報１６ａと、を含む、構成としてもよい。なお、クライアントマシンとサーバーマシンとは、ネットワークを介さず、同一端末装置内にあってもよい。この場合、クライアントマシンとサーバーマシンとが同一装置であってもよいし、クライアントマシンとサーバーマシンとが例えばバス接続される構成であってもよい。クライアントマシンとサーバーマシンとが同一装置の場合、クライアントマシンとサーバーマシンとを接続するとは、クライアントマシンとしての機能を実現するプログラムとサーバーマシンとしての機能を実現するプログラムとがメモリ等を介してデータの受け渡しを行うことを指してもよい。

【0017】

記憶部１３は、日時に関する情報である日時情報１４と、場所に関する情報である場所情報１５と、日時情報１４で示される日時及び場所情報１５で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報１６と、を対応付けて記憶する。

【0018】

土壌状態予測システム１０の通信部１７は、インターネットなどのネットワーク４に接続されている。ネットワーク４には、ユーザが用いるクライアントマシン２、３が接続されており、クライアントマシン２、３は、ネットワーク４を介して、土壌状態予測システム１０と通信を行う。

【0019】

クライアントマシン２又はクライアントマシン３から、土壌状態予測システム１０へは、ネットワーク４を介して、予測情報問合せ情報が送信される。予測情報問合せ情報は、太陽光線問合せ情報及び土壌情報を含む。太陽光線問合せ情報は、日時情報１４と、場所情報１５と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報１６ａと、を含む。方向情報１６ａが示す方向は、太陽光線の照射を受ける照射面が拡がる面と直交する方向である。方向情報１６ａについては、図２から図５を参照して後述する。土壌状態予測システム１０から、予測情報問合せ情報の送信元であるクライアントマシン２又はクライアントマシン３へは、ネットワーク４を介して、第一算出部１１による算出結果が送信される。

【0020】

第一算出部１１は、太陽光線問合せ情報に含まれる日時情報と場所情報とを用いて詳しくは後述する太陽光線強度情報１６を算出する。第二算出部１２は、第一算出部１１による算出結果を用いて、方向情報１６ａで示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報である方向特定太陽光線強度情報を算出する。通信部１７は、第二算出部１２が算出した方向特定太陽光線強度を示す方向特定太陽光線強度情報を、ネットワーク４を介して、予測情報問合せ情報の送信元であるクライアントマシン２又はクライアントマシン３に送信する。

【0021】

以下、方向情報１６ａについて説明する。図２は、太陽光線の照射方向について説明する図である。図３は、地面と平行な面である照射面Ａに照射される太陽光線について説明する図である。図４は、地面と３０°の角度を成す面である照射面Ｂに照射される太陽光線について説明する図である。図５は、地面と９０°の角度を成す面である照射面Ｃに照射される太陽光線について説明する図である。図３、図４及び図５では、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向、すなわち方向情報１６ａで示される方向を「照射面の方向」と記載している。

【0022】

図２に示すように、地球上に照射される太陽光線は、太陽の向きから照射される直達日射のほか、太陽の向き以外の向きから照射される散乱日射が存在する。散乱日射は、天空全体から照射面に対して照射される。地面と平行な面である照射面Ａに対しては、図３に示すように、天空全体から散乱日射及び直達日射が照射される。

【0023】

また、地面と３０°の角度を成す照射面Ｂに対しては、図４に示すように、天空全体のうち照射面Ｂが向く方向から散乱日射及び直達日射が照射される。また、地面と９０°の角度を成す照射面Ｃに対しては、図５に示すように、太陽の向きが照射面Ｃの裏側であるため直達日射は照射されず、天空全体のうち照射面Ｃが向く方向から散乱日射が照射される。また、照射面に照射される太陽光線は、照射面に直接照射される散乱日射及び直達日射のほか、地面などで反射されて照射面に照射される太陽光線も存在する。

【0024】

図３、図４及び図５を参照してわかるように、照射面が向く方向によって、照射される太陽光線の強度が大きく異なる。そこで、本実施例では、照射面が向く方向ごとに異なる方向特定太陽光線強度情報を算出し、これを、予測情報問合せ情報の送信元であるクライアントマシン２又はクライアントマシン３に提供する。

【0025】

なお、本実施例では、散乱日射及び直達日射のほか、地面や壁面などの他照射面で反射されて照射面に照射される太陽光線も考慮することができる。この点について図６を参照して説明する。図６は、照射面Ｅで反射されて照射面Ｄに照射される太陽光線について説明する図である。

【0026】

実際の環境においては、照射面Ｄで受ける太陽光線の照射量は、照射面Ｄが直接受ける太陽光線（直達日射及び散乱日射）だけではなく、太陽光線（直達日射及び散乱日射）が地面や壁面などの他照射面（照射面Ｅ）で反射した太陽光線（反射光）も含まれている。本実施例では、照射面が受ける太陽光線の強度に、この他照射面で反射された反射光の強度も含めることにより、照射面が受ける太陽光線の強度を求める精度をさらに高めることができる。

【0027】

通常、他照射面による反射光の計算には、他照射面の反射率を用いる。物質表面の反射率は、代表的な特定波長による反射率を用いるのが一般的であるが、エネルギー強度を精度よく計算するためには、分光反射率を用いて計算するのが望ましい。ここで、他照射面の分光反射率の求め方について、図７を参照して説明する。

【0028】

図７は、他照射面の分光反射率の求め方の一例について説明する図であって、図７（ａ）は照射面Ｅが直接受ける太陽光線を測定する様子を示す図であり、図７（ｂ）は照射面Ｅによる反射光を測定する様子を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ここでは測定器５０を用いる。測定器５０は、分光照度計として機能する測定器である。まず、図７（ａ）に示すように、測定器５０を用いて他照射面である照射面Ｅの上方からの分光照度（照射面Ｅに照射する太陽光線の分光照度）を測定する。また、測定器５０を用いて照射面Ｅで反射した分光照度（太陽光線が照射面Ｅで反射した反射光の分光照度）を測定する。求めた照射面Ｅの上方からの分光照度及び照射面Ｅで反射した分光照度を用いて、数１により、照射面Ｅの分光反射率を求める。

【数1】

【0029】

次に、数１で求めた分光反射率を用いた、照射面が受ける照射エネルギーの算出について説明する。図８は、他照射面からの反射光のうち照射面に入光する光について説明する図である。図８では、他照射面である照射面Ｇが地面である場合を示しており、照射面Ｇからの反射光のうち照射面Ｆに入光する割合を勘案している。照射面Ｇ（地面）から照射面Ｆに入光するエネルギーは、数２で算出することができる。

【数2】

【0030】

数２における照射面Ｇが受ける照射エネルギーは、例えば、図７（ａ）に示した方法で得ることができる。数２における反射率としては、例えば数１で求めた分光反射率を用いることができる。数２における面積比率Ｈは、以下に図８を参照して説明するようにして求めることができる。図８において照射面Ｆの向きに応じた角度θにより、照射面Ｆにおける地面（照射面Ｇ）の視野面積が定まる。地面である照射面Ｇの視野面積を定める角度θは、照射面Ｇが理想地面（水平）であれば、幾何的に、照射面Ｆと水平方向とが成す角度である。しかし実際には、地形変化を考慮したり、照射面Ｇのうち照射面Ｆから遠い位置であるほど照射面Ｆに入射する反射光が少なくなり寄与度が減衰することを考慮したりするのがよく、必要な精度に応じて角度θを定めるのがよい。

【0031】

照射面Ｆの半球面積に対する、照射面Ｆにおける地面の視野面積の比率が面積比率Ｈである。本実施例では、照射面Ｆが受ける照射エネルギーを求める際には、照射面Ｆに直接照射される散乱日射及び直達日射による照射エネルギーに、数２で求めた照射面Ｆに入光するエネルギーを加えることで、より高精度に求めることができる。また、数２では他照射面として地面を考慮しているが、地面による反射光のみならず、照射面Ｆに反射光が入射し得るすべての他照射面について考慮することで、照射面Ｆが受ける照射エネルギーをより高精度に求めることができる。

【0032】

図９は、図１に示した記憶部１３に記憶する情報の一例を示す図である。記憶部１３は、例えばデータベース形式で、図９に示す情報を記憶する。記憶部１３は、第１の主キーとして、日時情報１４を記憶する。日時情報１４は、年、月、日及び時を含んでもよい。記憶部１３は、第２の主キーとして、場所情報１５を記憶する。場所情報１５は、例えば東経及び北緯を用いて、地球上の位置を特定する情報である。

【0033】

記憶部１３は、格納値である太陽光線強度情報１６として、第１の主キー及び第２の主キーでの太陽立体角を記憶する。記憶部１３は、格納値である太陽光線強度情報１６として、第１の主キー及び第２の主キーでの直達日射強度を記憶する。記憶部１３は、格納値である太陽光線強度情報１６として、第１の主キー及び第２の主キーでの散乱日射強度を記憶する。記憶部１３は、格納値である太陽光線強度情報１６として、第１の主キー及び第２の主キーでのアルベド値を記憶する。なお、アルベド値は、照射された太陽光線強度に対する、反射した太陽光線強度の比である。例えば、場所情報１５が或る地域においては、日時情報１４が夏である日時には、地面は土であってアルベド値が低く、日時情報１４が冬である日時には、地面は雪面であってアルベド値が高い。図９に示した各値は、例えば実測値を収集して、記憶部１３に記憶する。太陽光線強度情報１６に含まれる方向情報１６ａは、図９に示した格納値に含まれる。太陽光線強度情報１６に含まれる情報は、例えば放射伝達方程式を解いて算出する値や、放射伝達方程式を解く過程で算出する値を含む。

【0034】

図１０は、図１に示した土壌状態予測システム１０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ７１では、ネットワーク４を介して、クライアントマシン２又はクライアントマシン３からの予測情報問合せ情報を受信したか否かを判断する。予測情報問合せ情報を受信した場合には（ステップＳ７１：Ｙｅｓ）、ステップＳ７２に進み、予測情報問合せ情報を受信しない場合には（ステップＳ７１：Ｎｏ）、ステップＳ７１に戻る。

【0035】

ステップＳ７２では、ステップＳ７１で受信した予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に基づいて、太陽光線問合せ情報に含まれる日時情報１４で示される日時に、太陽光線問合せ情報に含まれる場所情報１５で示される場所で受ける太陽光線の強度を含む情報である太陽光線強度情報１６を算出し、記憶部１３に記憶する。太陽光線強度情報１６は、例えば、放射伝達方程式を用いて算出する。

【0036】

ステップＳ７３では、ステップＳ７２で算出した太陽光線強度情報１６に対し、方向情報１６を入力値とした数学的計算を行うことで、日時情報１４で示される日時に、太陽光線問合せ情報に含まれる場所情報１５で示される場所で、方向情報１６ａで示される照射面が受ける太陽光線強度情報である、方向特定太陽光線強度情報を算出する。

【0037】

ステップＳ７４では、ステップＳ７３で算出した方向特定太陽光線強度情報を用いて、ステップＳ７１で受信した予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する。土壌状態予測情報は、例えば、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌の温度に対する太陽光線の影響を予測する土壌温度プロファイル、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の分光強度、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する地力修復の効果予測、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する収量予測、及び予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する栽培適地の予測のうちの少なくとも一つについての情報を含む。土壌状態予測情報の算出についての詳細は、後述する。

【0038】

ステップＳ７５では、ステップＳ７４で算出した土壌状態予測情報を、今回の予測情報問合せ情報の送信元であるクライアントマシン２又はクライアントマシン３に、ネットワーク４を介して送信する。クライアントマシン２又はクライアントマシン３は、日時情報１４、場所情報１５及び方向情報１６ａを含む太陽光線問合せ情報と土壌情報とを含む予測情報問合せ情報を土壌状態予測システム１０に送信するだけで、土壌状態予測情報を得ることができ、より詳細な土壌への影響を容易に得ることができる。クライアントマシン２又はクライアントマシン３は、土壌状態予測システム１０から得た土壌状態予測情報を用いて、エンドユーザに対して様々なアプリケーションを提供することができる。

【実施例0039】

図１１は、本発明の実施例２に係る土壌状態予測システムの構成を示すブロック図である。本実施例の土壌状態予測システム１００は、例えば、コンピュータから成るサーバーマシンである。

【0040】

土壌状態予測システム１００は、図１１に示すように、日時情報と場所情報とを用いて詳しくは後述する太陽光線強度情報１１６を予め算出する第一算出部１１０と、第一算出部１１０が算出した太陽光線強度情報１１６やそのほかの各種情報を記憶する記憶部１１３と、通信を行う通信部１１７と、通信部１１７を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた太陽光線強度情報１１６を記憶部１１３から抽出する抽出部１１１と、抽出部１１１が抽出した太陽光線強度情報１１６を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部１１２と、第二算出部１１２の算出結果を用いて、通信部１１７を介して入力された予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する第三算出部１２１と、を備える。通信部１１７は、例えば外部と通信を行う。予測情報問合せ情報は、太陽光線問合せ情報及び土壌情報を含む。太陽光線問合せ情報は、日時情報１１４と、場所情報１１５と、方向情報１１６ａと、を含む。方向特定太陽光線強度情報は、日時情報１１４で示される日時及び場所情報１１５で示される場所における、方向情報１１６ａで示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報である。通信部１１７は、予測情報問合せ情報の送信元に対し、第三算出部１２１の算出結果を送信する。図１１に示す各構成は、ハードウェアで構成してもよい。また、図１１に示す各構成は、土壌状態予測システム１００がプログラムを実行することで実現することもでき、記憶部１１３は、土壌状態予測システム１００で実行するプログラムを記憶してもよい。記憶部１１３は、データの用途に応じて、揮発性の記憶装置や不揮発性の記憶装置を有する。

【0041】

なお、通信部１１７は、予測情報問合せ情報の送信元に対し、第二算出部１１２が算出した方向特定太陽光線強度を示す方向特定太陽光線強度情報を送信する構成としてもよい。

【0042】

なお、土壌状態予測システム１００において、通信部１１７は、予測情報問合せ情報の送信元に対し、抽出部１１１が抽出した太陽光線強度情報を送信する構成としてもよい。この場合、第二算出部１１２の機能に相当する構成を、クライアントマシン２又は３が有することとしてもよい。すなわち、本発明は、サーバーマシンとクライアントマシンとをネットワークで接続してなる土壌状態予測システムであって、サーバーマシンは、日時に関する情報である日時情報１１４で示される日時及び場所に関する情報である場所情報１１５で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報１１６を算出する第一算出部１１０と、日時情報１１４と、場所情報１１５と、第一算出部１１０が算出した太陽光線強度情報１１６と、を対応付けて記憶する記憶部１１３と、クライアントマシンと通信を行う第一通信部と、第一通信部を介して入力された予測情報問合せ情報が含む太陽光線問合せ情報に対応付けられた太陽光線強度情報１１６を記憶部１１３から抽出する抽出部１１１と、を備え、第一通信部は、クライアントマシンに対し、抽出部１１１が抽出した太陽光線強度情報１１６を送信し、クライアントマシンは、サーバーマシンと通信を行う第二通信部と、第二通信部を介して入力された太陽光線強度情報１１６を用いて方向特定太陽光線強度情報を算出する第二算出部（第二算出部１１２の機能に相当する構成）と、を備え、第二通信部は、太陽光線問合せ情報をサーバーマシンに送信し、太陽光線問合せ情報は、日時情報１１４と、場所情報１１５と、太陽光線の照射を受ける照射面が向く方向を示す方向情報１１６ａと、を含む、構成としてもよい。

【0043】

記憶部１１３は、日時に関する情報である日時情報１１４と、場所に関する情報である場所情報１１５と、日時情報１１４で示される日時及び場所情報１１５で示される場所における太陽光線強度に関する情報である太陽光線強度情報１１６（第一算出部１１０が算出した太陽光線強度情報１１６）と、を対応付けて記憶する。

【0044】

土壌状態予測システム１００の通信部１１７は、インターネットなどのネットワーク４に接続されている。ネットワーク４には、ユーザが用いるクライアントマシン２、３が接続されており、クライアントマシン２、３は、ネットワーク４を介して、土壌状態予測システム１００と通信を行う。

【0045】

クライアントマシン２又はクライアントマシン３から、土壌状態予測システム１００へは、ネットワーク４を介して、予測情報問合せ情報が送信される。太陽光線問合せ情報は、日時情報１１４と、場所情報１１５と、方向情報１１６ａと、を含む。土壌状態予測システム１００から、予測情報問合せ情報の送信元であるクライアントマシン２又はクライアントマシン３へは、ネットワーク４を介して、抽出部１１２による抽出結果である方向特定太陽光線強度情報が送信される。

【0046】

なお、本実施例において、記憶部１１３に記憶する情報の一例は、図９に示した情報である。

【0047】

図１２は、図１１に示した土壌状態予測システム１００の動作を示すフローチャートである。ステップＳ９１では、日時情報と場所情報を用いて、すべての日時におけるすべての場所の太陽光線強度情報１１６が含む情報を算出する。この太陽光線強度情報１１６が含む情報の算出には、例えば、放射伝達方程式を用いる。すなわち、太陽光線強度情報１１６が含む情報は、例えば放射伝達方程式を解いて算出する値や、放射伝達方程式を解く過程で算出する値を含む。ステップＳ９２では、ステップＳ９１で算出した太陽光線強度情報１１６が含む情報を記憶部１１３に記憶する。

【0048】

続いて、ネットワーク４を介して、クライアントマシン２又はクライアントマシン３からの予測情報問合せ情報を受信した場合には（ステップＳ９３：Ｙｅｓ）、ステップＳ９４に進み、予測情報問合せ情報を受信しない場合には（ステップＳ９３：Ｎｏ）、ステップＳ９０に戻る。予測情報問合せ情報は太陽光線問合せ情報を含む。なお、太陽光線強度情報１１６が含む情報の算出、算出した情報の記憶部１３への記憶は、クライアントマシン２又は３からの太陽光線問合せ情報を受信する処理を実施する前に、すべて済ませてしまっておいてもよいし、例えば今まで入手不可能だった地域のデータが新たに入手できた場合などにはその都度更新してもよい。

【0049】

ステップＳ９４では、クライアントマシン２又はクライアントマシン３からの受信データに含まれる太陽光線問合せ情報に基づき、記憶部１１３から太陽光線強度情報１１６の抽出を行う。すなわち、太陽光線問合せ情報に含まれる日時情報１１４、場所情報１１５に該当する太陽光線強度情報１１６を、記憶部１１３から抽出する。ステップＳ９４ではさらに、抽出した太陽光線強度情報１１６の値に対し、方向情報１１６ａを入力値とした数学的計算を行うことで、日時情報１４で示される日時に、太陽光線問合せ情報に含まれる場所情報１５で示される場所で、方向情報１１６ａで示される照射面が受ける太陽光線の強度を含む情報である方向特定太陽光線強度情報を算出する。

【0050】

ステップＳ９５では、ステップＳ９４で算出した方向特定太陽光線強度情報を用いて、ステップＳ９３で受信した予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の影響を予測する土壌状態予測情報を算出する。土壌状態予測情報は、例えば、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌の温度に対する太陽光線の影響を予測する土壌温度プロファイル、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する太陽光線の分光強度、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する地力修復の効果予測、予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する収量予測、及び予測情報問合せ情報が含む土壌情報が示す土壌に対する栽培適地の予測のうちの少なくとも一つについての情報を含む。土壌状態予測情報の算出についての詳細は、後述する。

【0051】

ステップＳ９６では、ステップＳ９５で算出した土壌状態予測情報を、今回の予測情報問合せ情報の送信元であるクライアントマシン２又はクライアントマシン３に、ネットワーク４を介して送信する。クライアントマシン２又はクライアントマシン３は、日時情報１４、場所情報１５及び方向情報１６ａを含む太陽光線問合せ情報と土壌情報とを含む予測情報問合せ情報を土壌状態予測システム１００に送信するだけで、土壌状態予測情報を得ることができ、より詳細な土壌への影響を容易に得ることができる。クライアントマシン２又はクライアントマシン３は、土壌状態予測システム１００から得た土壌状態予測情報を用いて、エンドユーザに対して様々なアプリケーションを提供することができる。

【0052】

また、本実施例では、太陽光線強度情報１１６を予め算出しておくので、クライアントマシン２又はクライアントマシン３から太陽光線問合せ情報を受信してから算出する場合と比べて、応答が早く、より高い即時性をもって方向特定太陽光線強度情報を提供することができる。