特開 2023-158914 植林計画装置、植林システム、および植林計画方法

(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】P2023158914

(43)【公開日】2023-10-31

(54)【発明の名称】植林計画装置、植林システム、および植林計画方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/02 20120101AFI20231024BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022068972

(22)【出願日】2022-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨樫 良一

(72)【発明者】

【氏名】上野 充

【テーマコード（参考）】

5L049

【Ｆターム（参考）】

5L049CC01

(57)【要約】

【課題】対象地域の地形に応じて将来の収穫に鑑みた植林計画を立てる。
【解決手段】データ取得部は、対象地域の地形を表す地形データを取得する。エリア特定部は、地形データに基づいて、対象地域から第一勾配閾値未満の勾配を有する第一エリアを特定する。植林指示部は、第一エリアへの植物体の植え付けを指示する第一植林指示信号を送信する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象地域の地形を表す地形データを取得するデータ取得部と、
前記地形データに基づいて、前記対象地域から第一勾配閾値未満の勾配を有する第一エリアを特定するエリア特定部と、
前記第一エリアからなる植林エリアへの植物体の植え付けを指示する信号であって、前記植林エリアおよび植林機械による前記植物体の植付のための前記植林エリアにおける走行ルートの少なくとも一方を含む植林指示信号を送信する植林指示部と
を備える植林計画装置。

【請求項2】

前記第一エリアのうち林道を形成する林道エリアを決定する林道決定部を備え、
前記植林指示部は、前記植林機械に、前記第一エリアのうち前記林道エリア以外のエリアへの植物体の植え付けを指示する前記植林指示信号を送信する
請求項１に記載の植林計画装置。

【請求項3】

前記エリア特定部は、さらに前記第一勾配閾値以上の勾配を有する第二エリアを特定し、
前記植林指示部は、前記第二エリアへの、前記第一エリアに植え付ける前記植物体と異なる種類の植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する
請求項１または請求項２に記載の植林計画装置。

【請求項4】

前記第一勾配閾値以上かつ第二勾配閾値未満の勾配を有する第三エリアを特定する土工エリア特定部と、
勾配が前記第一勾配閾値未満となる前記第三エリアの設計面を生成する設計面生成部と、
土工機械に、前記設計面に従った前記第三エリアの施工を指示する土工指示信号を送信する土工指示部と
を備え、
前記植林指示部は、前記土工機械による前記設計面に従った施工後の前記第三エリアへの植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する
請求項１または請求項２に記載の植林計画装置。

【請求項5】

前記第三エリアは、前記第一エリアに隣接するエリアである
請求項４に記載の植林計画装置。

【請求項6】

請求項１または請求項２に記載の植林計画装置と、前記植林機械とを備え、
前記植林機械は、
土壌に植物体を植え付ける植付装置と、
前記植付装置と共に走行する走行装置と、
前記走行装置に前記植林指示信号が示すエリアを走行させながら、前記植付装置に前記植物体を植え付けさせる制御装置と
を備える植林システム。

【請求項7】

請求項４に記載の植林計画装置と、前記植林機械と、前記土工機械とを備え、
前記植林機械は、
土壌に植物体を植え付ける植付装置と、
前記植付装置と共に走行する走行装置と、
前記走行装置に前記植林指示信号が示すエリアを走行させながら、前記植付装置に前記植物体を植え付けさせる制御装置と
を備え、
前記土工機械は、
土壌を掘削する作業機と、
前記作業機と共に走行する走行装置と、
前記地形データと前記土工指示信号が示す前記第三エリアの前記設計面とに基づいて、前記作業機および前記走行装置に土壌を施工させる制御装置と
を備える植林システム。

【請求項8】

対象地域の地形を表す地形データを取得するステップと、
前記地形データに基づいて、前記対象地域から第一勾配閾値以上の勾配を有する第一エリアを特定するステップと、
前記第一エリアを含む植林エリアへの植物体の植え付けを指示する信号であって、前記植林エリアおよび前記植林エリアにおける植林機械の走行ルートの少なくとも一方を含む植林指示信号を送信するステップと
を備える植林計画方法。

【請求項9】

前記第一勾配閾値以上かつ第二勾配閾値未満の勾配を有する第三エリアを特定するステップと、
勾配が前記第一勾配閾値未満となる前記第三エリアの設計面を生成するステップと、
土工機械に、前記設計面に従った前記第三エリアの施工を指示する土工指示信号を送信するステップと
を備え、
前記植林指示信号を送信するステップでは、施工後の前記第三エリアへの植物体の植え付けを指示する植林指示信号をさらに送信する
請求項８に記載の植林計画方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、植林計画装置、植林システム、および植林計画方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、無人航空機による撮影によって取得された作業現場の画像に基づいて、作業現場の地形を認識し、材木の収穫のための林業機械の移動経路を計画する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第１０３２２８０３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

勾配の急な地形は林業機械のスリップや転倒が生じる可能性があり、また作業効率を考慮しても、作業機械は勾配の緩やかな地形において収穫作業を行うことが望ましい。また林業では植林後、最終的な伐採までの長い期間、間伐等の定期的なメンテナンスが必要であり、メンテナンスや収穫などの将来の作業を考慮した植林計画を立てることが求められている。
本開示の目的は、対象地域の地形に応じて将来の収穫に鑑みた植林計画を立てる植林計画装置、植林システム、および植林計画方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によれば、植林計画装置は、対象地域の地形を表す地形データを取得するデータ取得部と、前記地形データに基づいて、前記対象地域から第一勾配閾値未満の勾配を有する第一エリアを特定するエリア特定部と、前記第一エリアからなる植林エリアへの植物体の植え付けを指示する信号であって、前記植林エリアおよび植林機械による前記植物体の植付のための前記植林エリアにおける走行ルートの少なくとも一方を含む植林指示信号を送信する植林指示部とを備える。

【発明の効果】

【0006】

上記態様によれば、対象地域の地形に応じて将来の森林における作業に鑑みた植林計画を立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第一実施形態に係る植林システムを示す概略図である。

【図2】第一実施形態に係る植林機械の外観図である。

【図3】第一実施形態に係る土工機械の外観図である。

【図4】第一実施形態に係る植林計画装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図5】第一実施形態における対象地域のエリアの例を示す図である。

【図6】第一実施形態に係る植林計画装置の処理を示すフローチャートである。

【図7】第二実施形態に係る運転室の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

〈第一実施形態〉
《植林システム１の構成》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第一実施形態に係る植林システム１を示す概略図である。
植林システム１は、対象地域Ｔの地形データに基づいて、対象地域Ｔについての植林計画を生成し、当該植林計画に従って植林作業を実行する。

【0009】

植林システム１は、植林機械１０、土工機械３０および植林計画装置５０を備える。植林機械１０は、植物体を土壌に植え付ける機能を有する車両である。土工機械３０は、土砂を掘削する機能を有する車両である。第一実施形態に係る植林機械１０および土工機械３０は、自律運転する。なお、他の実施形態に係る植林機械１０および土工機械３０は、自律運転するものでなくてもよい。植林計画装置５０は、対象地域の地形データに基づいて、対象地域についての植林計画を生成し、植林機械１０および土工機械３０に指示信号を送信する。植林機械１０および土工機械３０は、植林計画装置５０から受信した指示信号に基づいて稼働する。植林計画装置５０、植林機械１０および土工機械３０は、互いにインターネットなどの通信網Ｎを介して接続される。植林計画装置５０は、植林機械１０および土工機械３０から遠隔に設けられてよい。

【0010】

《植林機械１０の構成》
図２は、第一実施形態に係る植林機械１０の外観図である。植林機械１０は、車体１１と、走行装置１２と、植付装置１３と、制御装置１４とを有する。植林機械１０は、例えばブルドーザのブレードを植付装置１３に置き換えたものであってよい。また、他の実施形態においては、植林機械１０は、油圧ショベルのアタッチメントを植付装置１３にしたものであってもよい。

【0011】

走行装置１２は、車体１１を走行可能に支持する。走行装置１２は、エンジンの動力によって駆動する無限軌道である。他方、他の実施形態においては、走行装置１２は、エンジンの動力によって駆動する車輪や脚を備えるものであってもよい。

【0012】

車体１１には、車体１１の位置を計測するための測位装置１１１が設けられる。測位装置１１１は、ＧＮＳＳからの測位信号を受信するアンテナを備え、アンテナを介して受信された測位信号に基づいて車体１１の位置を計測する。測位装置１１１は、計測した位置を示す位置データを制御装置１４に出力する。車体１１の位置は、２次元または３次元のグローバル座標系で表される。

【0013】

植付装置１３は、土壌に植物体を植え付ける。植付装置１３は、車体１１の前方に設けられる。なお、他の実施形態においては、植付装置１３は、車体１１の後方に配置されてもよい。植付装置１３は、アーム１３１とフレーム１３２と油圧シリンダ１３３と３個の植付部１３４とを備える。なお、他の実施形態においては、植付部１３４の数は３個に限られず、３個より少なくても、３個より多くてもよい。アーム１３１は、走行装置１２のフレーム部分に取り付けられ、植付装置１３を昇降可能に支持する。フレーム１３２は、アーム１３１の先端に取り付けられ、３個の植付部１３４を支持する。油圧シリンダ１３３は、車体１１の前部とフレーム１３２との間に設けられ、伸縮することによりフレーム１３２を昇降させる。

【0014】

３個の植付部１３４は、植林機械１０の幅方向に並んで配置される。植林機械１０の幅方向は、植林機械１０の進行方向と直交する方向である。
植付部１３４は、植物体保持部１３４Ａと、本体部１３４Ｂと、伸縮部１３４Ｃと、を有する。本体部１３４Ｂは、フレーム１３２に取り付けられる。本体部１３４Ｂの上部には植物体保持部１３４Ａが設けられる。本体部１３４Ｂの下部からは、伸縮部１３４Ｃが突出する。
植物体保持部１３４Ａは、土壌に植えるべき植物体を保持する。植物体は、例えば樹木の種子や苗木である。植物体保持部１３４Ａは、複数種類の植物体を保持してもよい。例えば、植物体保持部１３４Ａは、木材に適した植物体と、対象地域Ｔの植生を構成する植物体とを保持してよい。本体部１３４Ｂは、植物体保持部１３４Ａから植物体を取り出し、伸縮部１３４Ｃの先端へ移送する。伸縮部１３４Ｃは、先端部に植物体を保持しながら伸長することで土壌に植物体を植える。伸縮部１３４Ｃは、例えば油圧シリンダ等によって伸縮する。伸縮部１３４Ｃが伸縮することにより、土壌が平坦でなく本体部１３４Ｂと土壌との距離が変化する場合にも、植物体を土壌に植えることができる。

【0015】

制御装置１４は、走行装置１２および植付装置１３を駆動させる駆動信号を生成し、走行装置１２および植付装置１３のアクチュエータを制御する。制御装置１４は、通信網Ｎを介して植林計画装置５０と通信を行う通信装置を備える。制御装置１４は、通信網Ｎを介して植林計画装置５０から受信した指示信号と、測位装置１１１から取得した位置データとに基づいて、走行装置１２および植付装置１３を制御する。植林計画装置５０から受信される指示信号には、対象地域Ｔのマップと、植林機械１０の走行ルートと、植物体の種類、植付範囲および植付間隔を示す情報が含まれる。制御装置１４は、位置データと走行ルートとに基づいて植林機械１０が走行ルートの始点まで移動するように走行装置１２を駆動させ、走行ルートの始点に到達すると、植林機械１０が走行ルートに沿って移動するように走行装置１２を駆動させる。また制御装置１４は、位置データに基づいて、植林機械１０が植付範囲内に位置するか否かを判定し、植付範囲内に位置する場合に、植付間隔に従って植物体を植え付けるように植付装置１３を駆動させる。例えば、制御装置１４は、走行装置１２の速度と植付間隔とに基づいて、次の植え付けを行うタイミングを決定してもよいし、前回に植付したときの位置データが示す位置からの距離に基づいて、次の植え付けを行う位置を決定してもよい。なお、制御装置１４は、植林機械１０が植付範囲内に位置しない場合に、植付装置１３を駆動させない。

【0016】

《土工機械３０の構成》
図３は、第一実施形態に係る土工機械３０の外観図である。土工機械３０は、例えばブルドーザであってよい。また他の実施形態においては、土工機械３０は油圧ショベルやホイルローダであってもよい。土工機械３０は、車体３１、走行装置３２、作業機３３、制御装置３４を備える。

【0017】

走行装置３２は、車体３１を走行可能に支持する。走行装置３２は、エンジンの動力によって駆動する無限軌道である。他方、他の実施形態においては、走行装置３２は、エンジンの動力によって駆動する車輪を備えるものであってもよい。

【0018】

車体３１には、車体３１の位置を計測するための測位装置３１１が設けられる。測位装置３１１は、ＧＮＳＳからの測位信号を受信するアンテナを備え、アンテナを介して受信された測位信号に基づいて車体３１の位置を計測する。測位装置３１１は、計測した位置を示す位置データを制御装置３４に出力する。車体３１の位置は、３次元のグローバル座標系で表される。

【0019】

作業機３３は、土砂等の掘削対象の掘削および運搬に用いられる。作業機３３は、車体３１の前部に設けられる。作業機３３は、リフトフレーム３３１、ブレード３３２、およびリフトシリンダ３３３を備える。

【0020】

リフトフレーム３３１の基端部は、車幅方向に伸びるピンを介して、車体３１の側面に取り付けられる。リフトフレーム３３１の先端部は、ブレード３３２の裏面に球体関節を介して取り付けられる。これにより、ブレード３３２は、車体３１に対して上下方向に移動可能に支持される。ブレード３３２の下端部には、刃先３３２ｅが設けられる。リフトシリンダ３３３は、油圧シリンダである。リフトシリンダ３３３の基端部は車体３１の側面に取り付けられる。リフトシリンダ３３３の先端部はリフトフレーム３３１に取り付けられる。リフトシリンダ３３３が作動油によって伸縮することによって、リフトフレーム３３１およびブレード３３２が昇降する。

【0021】

リフトシリンダ３３３には、リフトシリンダ３３３のストローク量を計測するストロークセンサ３３４が設けられる。ストロークセンサ３３４が計測するストローク量は、車体３１を基準とした刃先３３２ｅの位置に換算可能である。具体的には、リフトシリンダ３３３のストローク量に基づいて、リフトフレーム３３１の回転角を算出する。リフトフレーム３３１およびブレード３３２の形状は既知であるため、リフトフレーム３３１の回転角から、ブレード３３２の刃先３３２ｅの位置を特定することができる。なお、他の実施形態に係る土工機械３０は、エンコーダ等の他のセンサで回転角を検出してもよい。

【0022】

制御装置３４は、走行装置３２および作業機３３を駆動させる駆動信号を生成し、走行装置３２および作業機３３のアクチュエータを制御する。制御装置３４は、通信網Ｎを介して植林計画装置５０と通信を行う通信装置を備える。制御装置１４は、通信網Ｎを介して植林計画装置５０から受信した指示信号と、測位装置３１１が計測した位置データと、ストロークセンサ３３４の計測データから換算した刃先３３２ｅの位置とに基づいて、走行装置３２および作業機３３を制御する。植林計画装置５０から受信される指示信号には、対象地域Ｔの現況地形と、対象地域Ｔの設計面とを示す情報が含まれる。制御装置１４は、位置データに基づいて、現況地形と設計面の高さの差分が所定の閾値を超える位置へ向かって移動するように、走行装置１２を駆動させる。また制御装置１４は、位置データが示す現在位置における現況地形と設計面の高さの差分に従って刃先３３２ｅの目標高さを決定し、刃先３３２ｅの高さが目標高さになるようにリフトシリンダ３３３を駆動させる。制御装置３４は、走行時の刃先３３２ｅの高さに基づいて現況地形を更新しながら、上記の制御を繰り返し実行する。

【0023】

《植林計画装置５０の構成》
図４は、第一実施形態に係る植林計画装置５０の構成を示す概略ブロック図である。
植林計画装置５０は、プロセッサ５１、メインメモリ５３、ストレージ５５、インタフェース５７を備えるコンピュータである。ストレージ５５は、プログラムを記憶する。プロセッサ５１は、プログラムをストレージ５５から読み出してメインメモリ５３に展開し、プログラムに従った処理を実行する。
なお、他の実施形態においては、植林計画装置５０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ５１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。

【0024】

植林計画装置５０は、インタフェース５７を介して通信網Ｎに接続される。また植林計画装置５０は、インタフェース５７を介して図示しない入出力装置に接続される。
ストレージ５５の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、不揮発性メモリ等が挙げられる。ストレージ５５は、植林計画装置５０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース５７を介して植林計画装置５０に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ５５は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0025】

プロセッサ５１は、プログラムを実行することで、データ取得部５１１、データ変換部５１２、勾配特定部５１３、エリア分類部５１４、土工エリア特定部５１５、設計面生成部５１６、土工指示部５１７、植林エリア決定部５１８、林道決定部５１９、植林指示部５２０として機能する。

【0026】

データ取得部５１１は、対象地域Ｔの地形の測量によって得られた現況地形データを取得する。現況地形データは、例えば点群データなどの三次元データで表される。現況地形データは、例えば対象地域Ｔ上をくまなく走行するロボットの位置情報の履歴に基づいて生成されるものであってよい。この場合、対象地域Ｔに樹木が生えている場合にも、地表の高さを特定することができる。現況地形データは、LiDARやステレオカメラを搭載したドローンによって計測されるものであってよい。対象地域Ｔの収穫後など対象地域Ｔに樹木が生えていない場合、ドローンによって計測されたデータをそのまま現況地形データとして用いることができる。対象地域Ｔに樹木が生えている場合も、所定のアルゴリズムを用いてドローンによって計測されたデータから樹木などを除去することができる。データ取得部５１１は、例えばインタフェース５７に有線または無線で接続された外部メモリ、ロボット本体、ドローン本体などから現況地形データを取得する。

【0027】

データ変換部５１２は、現況地形データをメッシュデータに変換する。メッシュデータとは、水平に延びる平面格子で地形を区切った各メッシュ（格子）に、高さデータ等の各種データを格納したデータである。データ変換部５１２は、例えば各メッシュについて、点群データのうち当該メッシュの近傍の点の高さの平均値をそのメッシュの高さと設定することで、点群データをメッシュデータに変換する。なお、他の実施形態においては、メッシュデータの格子は正三角形や正六角形など、正方形以外の平面充填可能な多角形であってよい。なお、他の実施形態において、現況地形データがメッシュデータで与えられる場合、植林計画装置５０はデータ変換部５１２を備えなくてもよい。

【0028】

勾配特定部５１３は、データ変換部５１２が変換したメッシュデータが示す各メッシュにおける勾配を特定する。勾配特定部５１３は、例えば、メッシュの法線ベクトル（頂点法線）を求めることで、勾配を特定することができる。メッシュの法線ベクトルは、例えば以下のように求めることができる。勾配特定部５１３は、法線ベクトルの算出対象のメッシュと、当該メッシュに隣接する他のメッシュとを結ぶの線分の法線ベクトルを算出する。そして、各辺の法線ベクトルの和のベクトルを求め、これを正規化することで、算出対象のメッシュの法線ベクトルを求めることができる。法線ベクトルと鉛直線（水平面の法線ベクトル）とのなす角が小さいほど、当該メッシュが表す地表の勾配が小さいことがわかる。

【0029】

図５は、第一実施形態における対象地域Ｔのエリアの例を示す図である。エリア分類部５１４は、勾配特定部５１３が特定した各メッシュの勾配に基づいて、対象地域Ｔを勾配が第一勾配閾値未満の第一エリアＡ１と、勾配が第一勾配閾値以上の第二エリアＡ２とからなる複数のエリアに分類する。第一エリアＡ１は、勾配が小さく、フェラーバンチャーなどの林業機械による収穫が比較的容易なエリアである。第二エリアＡ２は、勾配が大きく、林業機械による収穫が比較的困難なエリアである。エリア分類部５１４は、各メッシュを勾配が第一勾配閾値以上のものと第一勾配閾値未満のものとに分け、第一勾配閾値以上の勾配のメッシュで充填される地続きのエリアを第一エリアＡ１とし、第一勾配閾値未満の勾配のメッシュで充填される地続きのエリアを第二エリアＡ２とする。エリア分類部５１４は、二値化画像のラベリングアルゴリズムなどにより、エリアの分類を行うことができる。このとき、エリア分類部５１４は、第一エリアＡ１で囲まれた第二エリアＡ２であって、構成するメッシュ数が少ないもの（所定数以下のもの）を、第一エリアＡ１に属するものとみなしてもよい。同様に、エリア分類部５１４は、第二エリアＡ２で囲まれた第一エリアＡ１であって、構成するメッシュ数が少ないもの（所定数以下のもの）を、第二エリアＡ２に属するものとみなしてもよい。なお、エリア分類部５１４は、エリア分類にあたってその他のアルゴリズムを適用してもよい。なお、エリア分類部５１４は、複数のエリアのうち、第一エリアＡ１に分類された最も広いエリアを、植林の対象となるメインエリアＡ１ｍとして特定する。なお、他の実施形態においては、エリア分類部５１４は、複数のエリアのうち、第一エリアＡ１に分類された、既存の道路に最も近いエリアを、メインエリアＡ１ｍとしてもよい。また、他の実施形態においては、メインエリアＡ１ｍのみならず他の第一エリアＡ１も植林の対象としてもよい。
エリア分類部５１４は、対象地域Ｔから第一エリアＡ１および第二エリアＡ２を特定するエリア特定部の一例である。

【0030】

土工エリア特定部５１５は、第二エリアＡ２のうち勾配が第二勾配閾値未満の部分を、第三エリアＡ３として特定する。なお、第二勾配閾値は、第一勾配閾値より大きい値である。第三エリアＡ３は、土工機械３０による施工で勾配を第一勾配閾値未満にすることが現実的に可能なエリアである。例えば、土工エリア特定部５１５は、第二エリアＡ２のうち、第一エリアＡ１に隣接し、かつ第二勾配閾値未満の勾配のメッシュで充填される地続きの部分を第三エリアＡ３とする。すなわち、勾配が第二勾配閾値未満であっても、施工後に第一エリアＡ１と地続きとならない場合には、林業機械を移動させることが困難であるため、施工の対象としない。

【0031】

設計面生成部５１６は、第三エリアＡ３の勾配が第一勾配閾値未満となり、かつ作業する土砂の量が最小となるように、第三エリアＡ３の設計面を生成する。例えば、設計面生成部５１６は、少なくとも第三エリアＡ３のすべてのメッシュが第一勾配閾値未満となり、かつ現況地形からの変化量（掘削量）が最小となるように設計面を生成してよい。また例えば、設計面生成部５１６は、少なくとも第三エリアＡ３のすべてのメッシュが第一勾配閾値未満となり、かつ掘削量と盛土量の和がゼロに近づくように設計面を生成してよい。また例えば、設計面生成部５１６は、施工後に勾配が第一勾配閾値未満となるエリアの面積が最大となるように、第三エリアＡ３の設計面を生成してもよい。例えば、設計面生成部５１６は、少なくとも第三エリアＡ３について、すべてのメッシュが第一勾配閾値未満となるように設計面を生成し、さらに第三エリアＡ３に隣接する第二エリアＡ２について、第三エリアＡ３で掘削される土砂を盛土して少なくとも一部のメッシュが第一勾配閾値未満となるように設計面を生成してよい。設計面は、土工機械３０の施工後の目標地形を示す面である。

【0032】

土工指示部５１７は、設計面に従った第三エリアＡ３の施工を指示する土工指示信号を、土工機械３０に送信する。土工指示信号には、データ変換部５１２が生成した現況地形のメッシュデータと、設計面生成部５１６が生成した設計面を表す設計面データとが含まれる。なお、土工機械３０が現況地形のデータを別途取得することができる場合、土工指示信号は、現況地形のメッシュデータを含まず、設計面データのみを含むものであってもよい。

【0033】

植林エリア決定部５１８は、メインエリアＡ１ｍと、第三エリアＡ３と、第三エリアＡ３に隣接する第一エリアＡ１（サブエリアＡ１ｓ）とからなる地続きのエリアを、植林エリアに決定する。サブエリアＡ１ｓは、メインエリアＡ１ｍとの間に第三エリアＡ３を挟む第一エリアＡ１である。第三エリアＡ３が施工されて勾配が第一勾配閾値未満となる場合、メインエリアＡ１ｍと第三エリアＡ３とサブエリアＡ１ｓからなる植林エリアは、第一勾配閾値未満の地続きのエリアとなる。

【0034】

林道決定部５１９は、植林エリア決定部５１８が決定した植林エリア内に、林業機械が通行するための林道を形成する林道エリアＡ１ｒを配置する。林道エリアＡ１ｒは、所定の幅を有する帯状のエリアであって、林業機械が植林エリアの全域に移動可能となるように設けられる。例えば、林道決定部５１９は、植林エリアの中央を通るように林道エリアＡ１ｒを配置してよい。この場合、林道決定部５１９は、細線化アルゴリズムなどによって林道エリアＡ１ｒを決定することができる。なお、他の実施形態において、林道エリアＡ１ｒが予め定められている場合、植林計画装置５０は林道決定部５１９を備えなくてよい。

【0035】

植林指示部５２０は、植林エリアのうち林道エリアＡ１ｒを除くエリアへの植物体の植え付けを指示する植林指示信号を、植林機械１０に送信する。植林指示信号には、対象地域Ｔのメッシュデータと、植林機械１０の走行ルートと、植物体の種類、植付深さ、植付範囲および植付間隔等を示す情報とが含まれる。走行ルートは、植林エリアと、植林機械１０の幅とに基づいて決定される。例えば、植林指示部５２０は、以下の手順で走行ルートを決定する。植林指示部５２０は、植林エリアのうち林道エリアＡ１ｒを除くエリアに、互いに平行して延びる複数の植林目標ラインを設定する。隣り合う植林目標ラインの間隔は、植林機械１０の植付部１３４の間隔と等しい。植林指示部５２０は、隣接する３つの植林目標ラインを１組として、各組に係る植林目標ラインの中央を植林機械１０の走行ルートとする。植付間隔は、植林機械１０の走行方向において植物体を植え付ける間隔である。植付間隔は、植付部１３４の間隔と等しい物であってもよいし、利用者によって定められたものであってもよい。なお、走行ルートは植林エリアに基づいて利用者によって設定されたものであってもよいし、植林エリアに基づいて植林計画装置によって自動的に設定されたものであってもよい。

【0036】

また、植林機械１０が第二エリアＡ２を走行することができる場合、植林指示部５２０は、植林エリア以外のエリアへ、対象地域Ｔの環境に応じた植生を構成する植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する。植林指示部５２０は、例えば気温、降水量、高度などの環境を表す情報と、当該環境における植生を構成する植物体とを関連付けたテーブルを予め持っておき、対象地域の環境から植生を構成する植物体を特定してもよい。また例えば、環境に応じた植生を構成する植物体は専門家等によって決定されてもよい。

【0037】

《植林計画装置５０の処理》
図６は、第一実施形態に係る植林計画装置５０の処理を示すフローチャートである。
利用者は、植林計画装置５０を起動し、対象地域Ｔの現況地形データを植林計画装置５０に入力する。データ取得部５１１が現況地形データを取得すると（ステップＳ１）、データ変換部５１２は、取得した現況地形データをメッシュデータに変換する（ステップＳ２）。次に、勾配特定部５１３は、ステップＳ２で変換したメッシュデータが示す各メッシュにおける勾配を特定する（ステップＳ３）。

【0038】

エリア分類部５１４は、ステップＳ３で特定した勾配に基づいて対象地域Ｔを第一エリアＡ１と第二エリアＡ２とからなる複数のエリアに分類する（ステップＳ４）。エリア分類部５１４は、複数のエリアのうち、第一エリアＡ１に分類された最も広いエリアを、植林の対象となるメインエリアＡ１ｍとして特定する（ステップＳ５）。

【0039】

土工エリア特定部５１５は、ステップＳ４で分類された第二エリアＡ２のうち、メインエリアＡ１ｍに隣接し、かつ第二勾配閾値未満の勾配のメッシュで充填される地続きの部分である第三エリアＡ３が存在するか否かを判定する（ステップＳ６）。第三エリアＡ３が存在する場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、設計面生成部５１６は、ステップＳ６で特定した第三エリアＡ３の設計面を生成する（ステップＳ７）。土工指示部５１７は、ステップＳ２で変換した現況地形のメッシュデータと、ステップＳ７で生成した設計面データとを含む土工指示信号を、土工機械３０に送信する（ステップＳ８）。

【0040】

土工機械３０の制御装置３４が土工指示信号に従って走行装置３２および作業機３３を制御することで、土工機械３０は第三エリアＡ３の施工を行う。第三エリアＡ３の地形と設計面データが示す地形の差分が所定の閾値未満になると、すなわち第三エリアＡ３の施工が完了すると、土工機械３０の制御装置３４は完了信号を植林計画装置５０に送信する。

【0041】

植林エリア決定部５１８は、第三エリアＡ３に隣接する第一エリアＡ１であってメインエリアＡ１ｍでないエリアであるサブエリアＡ１ｓが存在するか否かを判定する（ステップＳ９）。サブエリアＡ１ｓが存在しない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、植林エリア決定部５１８は、メインエリアＡ１ｍと第三エリアＡ３とからなる地続きのエリアを植林エリアに決定する（ステップＳ１０）。他方、サブエリアＡ１ｓが存在する場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、植林エリア決定部５１８は、メインエリアＡ１ｍと第三エリアＡ３とサブエリアＡ１ｓとからなる地続きのエリアを植林エリアに決定する（ステップＳ１１）。
他方、第三エリアＡ３が存在しない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、植林エリア決定部５１８は、メインエリアＡ１ｍを植林エリアに決定する（ステップＳ１２）。

【0042】

林道決定部５１９は、ステップＳ１０、ステップＳ１１またはステップＳ１２で決定した植林エリア内に林道エリアＡ１ｒを配置する（ステップＳ１３）。植林指示部５２０は、利用者から、植林機械１０による植林の仕様の入力を受け付ける（ステップＳ１４）。具体的には、植林指示部５２０は、植林機械１０の走行ルート、植林エリアに植える植物体の種類、植林エリアでないエリアに植える植物体の種類、植物体の植付深さ、および植物体の植付間隔の入力を受け付ける。走行ルートは、植林エリアと、植林機械１０の幅とに基づいて自動的に決定されてもよいし、利用者によって指示されてもよい。植林指示部５２０は、植林エリアに植える植物体の種類の選択肢として、材木に適した植物体の種類を提示し、植林エリアでないエリアに植える植物体の種類の選択肢として、植生を構成する植物体の種類を提示する。
植林指示部５２０は、ステップＳ１４で入力された仕様での植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する（ステップＳ１５）。ステップＳ８で土工指示信号を送信している場合、植林指示部５２０は、土工機械３０の制御装置３４は完了信号を受信した後に植林指示信号を送信する。

【0043】

植林機械１０の制御装置１４が植林指示信号に従って走行装置１２および植付装置１３を制御することで、植林機械１０は植林を行う。植林指示信号が示す走行ルートをすべて走行すると、すなわち植林処理が完了すると、植林機械１０の制御装置１４は完了信号を植林計画装置５０に送信する。

【0044】

《作用・効果》
このように、第一実施形態によれば、植林計画装置５０は、対象地域Ｔの地形を表す地形データに基づいて、対象地域Ｔを第一勾配閾値未満の勾配を有する第一エリアＡ１と、第一勾配閾値以上の勾配を有する第二エリアＡ２とに分類し、植林機械１０に、第一エリアＡ１への植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する。第一エリアＡ１は、対象地域Ｔのうち勾配が小さいエリアであるため、第一エリアＡ１に植物体を植え付けることで、将来の林業機械による作業、すなわち間伐などのメンテナンスや、材木の収穫などを容易にすることができる。

【0045】

また第一実施形態によれば、植林計画装置５０は、第一エリアＡ１のうち林道を形成する林道エリアＡ１ｒを決定し、第一エリアＡ１のうち林道エリアＡ１ｒ以外のエリアへの植物体の植え付けを指示する。これにより、植林計画装置５０は、林業機械の通路を確保しながら、植物体を植え付けることができる。なお、他の実施形態において、予め林道が決まっている場合には植林計画装置５０は林道エリアＡ１ｒを決定しなくてもよい。また他の実施形態において林道を設ける必要がない場合には、植林計画装置５０は第一エリアＡ１の全体に植物体の植え付けを指示してもよい。

【0046】

また第一実施形態によれば、植林計画装置５０は、第二エリアＡ２に、対象地域Ｔの環境に応じた植生を構成する植物体の植え付けを指示する植林指示信号を植林機械１０に送信する。これにより、植林計画装置５０は、将来の収穫が困難となるようなエリアに、植生を構成する植物体を植え付けることで、対象地域Ｔの植生の維持を促進することができる。なお、他の実施形態において、植林機械１０による第二エリアＡ２の走行が困難な場合などには、植林計画装置５０は、第二エリアＡ２への植物体の植え付けを指示する植林指示信号を植林機械１０に送信しなくてよい。

【0047】

また、第一実施形態によれば、植林計画装置５０は、第二エリアＡ２のうち第二勾配閾値未満の勾配を有する第三エリアＡ３を特定し、第三エリアＡ３の勾配が第一勾配閾値未満となるように設計面を生成し、土工機械３０に、設計面に従った第三エリアＡ３の施工を指示する土工指示信号を送信する。また植林計画装置５０は、施工後の第三エリアＡ３への植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する。これにより、植林計画装置５０は、土工機械３０により将来の収穫に適したエリアを拡大させ、植え付けられる植物体を増やすことができる。すなわち、植林計画装置５０は、将来の収穫量を増加させることができる。なお、他の実施形態において、第一エリアＡ１への植林で収穫量が十分見込める場合や、土工機械３０による施工コストが収穫によるインカムを上回る場合などには、植林計画装置５０は、土工機械３０に第三エリアＡ３の施工を指示しなくてもよい。

【0048】

また第一実施形態によれば、植林指示部５２０は、植林機械１０による前記植物体の植付のための走行ルートに基づいて植林指示を出すとされていたが、それ以外の形態であってもよい。例えば、植林機械１０の走行ルートに代えて植林エリアに基づいて植林指示を出してもよいし、植林機械の走行ルートおよび植林エリアに基づいて植林指示を出してもよい。

【0049】

〈第二実施形態〉
第一実施形態に係る植林システム１を構成する植林機械１０および土工機械３０は、いずれも無人車両である。これに対し、第二実施形態に係る植林システム１を構成する植林機械１０および土工機械３０は、有人車両である。

【0050】

第二実施形態に係る植林機械１０および土工機械３０は、それぞれ運転室７０を備える。図７は、第二実施形態に係る運転室７０の構成を示す図である。
運転室７０は、オペレータが搭乗し、当該運転室７０を備える作業機械（植林機械１０または土工機械３０）の操作を行うためのスペースである。運転室７０は、車体の上部に設けられる。
運転室７０の内部には、シート７１、コンソール７２、作業機操作レバー７３、走行操作レバー７４、ブレーキペダル７５、およびデセルペダル７６が設けられる。

【0051】

コンソール７２には、操作パネル、計器類およびスイッチ類が取り付けられる。オペレータは、コンソール７２を視認して作業機械の状態を確認することができる。作業機械の制御装置は、コンソール７２に作業すべきエリアを示す画面を表示させる。例えば、土工機械３０の制御装置３４は、コンソール７２に、第三エリアの色を異ならせた対象地域Ｔのマップと、設計面の高さを表す線と作業機３３との位置関係を表す側面図とを表示させるものであってよい。例えば、植林機械１０の制御装置３４は、コンソール７２に、植林エリアの走行経路を表す対象地域Ｔのマップを表示させるものであってよい。

【0052】

作業機操作レバー７３は、植林機械１０における植付装置１３、または土工機械３０における作業機３３を操作するための操作装置である。植林機械１０の作業機操作レバー７３は、植付装置１３の昇降、植物体の選択、植物体の植え付けなどのために操作される。土工機械３０の作業機操作レバー７３は、作業機の上げ操作または下げ操作の移動量を設定するために操作される。作業機操作レバー７３は、前方へ傾けられることにより下げ操作を受け付け、後方へ傾けられることにより上げ操作を受け付ける。
走行操作レバー７４は、走行装置の進行方向を設定するために操作される。走行操作レバー７４は、前方へ傾けられることにより前進操作を受け付け、後方へ傾けられることにより後進操作を受け付ける。また走行操作レバー７４は、左方へ傾けられることにより左旋回操作を受け付け、右方へ傾けられることにより右旋回操作を受け付ける。

【0053】

ブレーキペダル７５は、走行装置を制動させるために操作される。
デセルペダル７６は、走行装置の回転数を低減させるために操作される。

【0054】

なお、第二実施形態に係る植林計画装置５０の処理は第一実施形態と同様である。ただし、図６に示すフローチャートのステップＳ１４において、植林計画装置５０の植林指示部５２０は、土工機械３０の制御装置３４は完了信号の受信を待たずに植林指示信号を送信してよい。

【0055】

このように、第二実施形態に係る植林システム１は、植林機械１０および土工機械３０がオペレータによって操作される場合にも、将来の林業機械による材木の収穫が容易になる第一エリアへの植林をオペレータに指示することができる。

【0056】

なお、第二実施形態に係る植林システム１を構成する植林機械１０および土工機械３０は、いずれも有人車両であるが、これに限られず、植林機械１０および土工機械３０のいずれか一方が有人車両で、他方が無人車両であってもよい。また、植林機械１０または土工機械３０は、遠隔操作によって稼働するものであってもよい。

【0057】

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。

【0058】

上述した実施形態に係る植林計画装置５０は、単独のコンピュータによって構成されるものであってもよいし、植林計画装置５０の構成を複数のコンピュータに分けて配置し、複数のコンピュータが互いに協働することで植林計画装置５０として機能するものであってもよい。このとき、植林計画装置５０を構成する一部のコンピュータが植林機械１０または土工機械３０の内部に搭載され、他のコンピュータが外部に設けられてもよい。

【0059】

また、上述した実施形態では、樹木が生えていないエリアへの植林を行う例について説明した。他方、他の実施形態においては、既に樹木が生えているエリアへの植林を行ってもよい。この場合、植林計画装置５０は、植林機械１０へ植林指示信号を送信する前に、林業機械への伐採指示信号および土工機械３０への整地指示信号を送信する。この場合、植林計画装置５０は、植林機械１０による植林の対象となるエリアのみを、林業機械および土工機械３０の作業対象としてよい。また、他の実施形態においては、植林計画装置５０は、対象地域Ｔ全域を、林業機械および土工機械３０の作業対象とし、林業機械および土工機械３０による作業が終わってから、現況地形データの取得を行ってもよい。

【0060】

（付記１）
対象地域の地形を表す地形データを取得するデータ取得部と、
前記地形データに基づいて、前記対象地域から第一勾配閾値未満の勾配を有する第一エリアを特定するエリア特定部と、
前記第一エリアからなる植林エリアへの植物体の植え付けを指示する信号であって、前記植林エリアおよび植林機械による前記植物体の植付のための前記植林エリアにおける走行ルートの少なくとも一方を含む植林指示信号を送信する植林指示部と
を備える植林計画装置。

【0061】

（付記２）
前記第一エリアのうち林道を形成する林道エリアを決定する林道決定部を備え、
前記植林指示部は、前記植林機械に、前記第一エリアのうち前記林道エリア以外のエリアへの植物体の植え付けを指示する前記植林指示信号を送信する
請求項１に記載の植林計画装置。

【0062】

（付記３）
前記エリア特定部は、さらに前記第一勾配閾値以上の勾配を有する第二エリアを特定し、
前記植林指示部は、前記第二エリアへの、前記第一エリアに植え付ける前記植物体と異なる種類の植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する
付記１または付記２に記載の植林計画装置。

【0063】

（付記４）
前記第一勾配閾値以上かつ第二勾配閾値未満の勾配を有する第三エリアを特定する土工エリア特定部と、
勾配が前記第一勾配閾値未満となる前記第三エリアの設計面を生成する設計面生成部と、
土工機械に、前記設計面に従った前記第三エリアの施工を指示する土工指示信号を送信する土工指示部と
を備え、
前記植林指示部は、前記土工機械による前記設計面に従った施工後の前記第三エリアへの植物体の植え付けを指示する植林指示信号を送信する
付記１から付記３のいずれかに記載の植林計画装置。

【0064】

（付記５）
前記第三エリアは、前記第一エリアに隣接するエリアである
付記４に記載の植林計画装置。

【0065】

（付記６）
請求項１から付記５の何れかに記載の植林計画装置と、前記植林機械とを備え、
前記植林機械は、
土壌に植物体を植え付ける植付装置と、
前記植付装置と共に走行する走行装置と、
前記走行装置に前記植林指示信号が示すエリアを走行させながら、前記植付装置に前記植物体を植え付けさせる制御装置と
を備える植林システム。

【0066】

（付記７）
付記４または付記５に記載の植林計画装置と、前記植林機械と、前記土工機械とを備え、
前記植林機械は、
土壌に植物体を植え付ける植付装置と、
前記植付装置と共に走行する走行装置と、
前記走行装置に前記植林指示信号が示すエリアを走行させながら、前記植付装置に前記植物体を植え付けさせる制御装置と
を備え、
前記土工機械は、
土壌を掘削する作業機と、
前記作業機と共に走行する走行装置と、
前記地形データと前記土工指示信号が示す前記第三エリアの前記設計面とに基づいて、前記作業機および前記走行装置に土壌を施工させる制御装置と
を備える植林システム。

【符号の説明】

【0067】

１…植林システム １０…植林機械 ３０…土工機械 ５０…植林計画装置 ５１…プロセッサ ５１１…データ取得部 ５１２…データ変換部 ５１３…勾配特定部 ５１４…エリア分類部 ５１５…土工エリア特定部 ５１６…設計面生成部 ５１７…土工指示部 ５１８…植林エリア決定部 ５１９…林道決定部 ５２０…植林指示部 ５３…メインメモリ ５５…ストレージ ５７…インタフェース Ａ１…第一エリア Ａ１ｍ…メインエリア Ａ１ｒ…林道エリア Ａ１ｓ…サブエリア Ａ２…第二エリア Ａ３…第三エリア Ｎ…通信網 Ｔ…対象地域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】