2023/10/20 更新

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ワタナベ シュンタロウ
渡部 俊太郎
WATANABE Shuntaro
所属
理工学域理学系 理工学研究科(理学系) 理学専攻 生物学プログラム 助教
職名
助教
連絡先
メールアドレス

学位

  • 博士(環境科学) ( 2014年11月   滋賀県立大学 )

研究キーワード

  • 植物生態学

研究分野

  • ライフサイエンス / 生態学、環境学

  • 環境・農学 / 環境動態解析

  • ライフサイエンス / 森林科学

経歴

  • 鹿児島大学   理工学域理学系 理工学研究科(理学系) 理学専攻 生物学プログラム   助教

    2020年4月 - 現在

  • 鹿児島大学   理工学域理学系 理工学研究科(理学系) 地球環境科学専攻   助教

    2020年3月

所属学協会

  • 種生物学会

  • 日本生態学会

 

論文

  • 前迫ゆり, 渡部俊太郎, 小川雄大 .  春日山原始林におけるナチシダ <i>Pteris wallichiana</i> J. Agardh (Pteridaceae)の分布と環境要因 .  植生学会誌40 ( 1 ) 1 - 7   2023年8月査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 渡部俊太郎, 松田宗男, 大塚ちか子 .  武蔵野南沢の自然誌 (IV) 落合川におけるヒメハヤ属の交配種の起原と国内外来魚による生態系の変化について .  生活大学研究8 ( 1 ) 17 - 29   2023年8月査読

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(大学,研究機関等紀要)  

    DOI: 10.19019/jiyu.8.1_17

  • Masanori Onishi, Shuntaro Watanabe, Tadashi Nakashima, Takeshi Ise .  Practicality and Robustness of Tree Species Identification Using UAV RGB Image and Deep Learning in Temperate Forest in Japan .  Remote Sensing14 ( 7 ) 1710 - 1710   2022年4月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MDPI AG  

    Identifying tree species from the air has long been desired for forest management. Recently, combination of UAV RGB image and deep learning has shown high performance for tree identification in limited conditions. In this study, we evaluated the practicality and robustness of the tree identification system using UAVs and deep learning. We sampled training and test data from three sites in temperate forests in Japan. The objective tree species ranged across 56 species, including dead trees and gaps. When we evaluated the model performance on the dataset obtained from the same time and same tree crowns as the training dataset, it yielded a Kappa score of 0.97, and 0.72, respectively, for the performance on the dataset obtained from the same time but with different tree crowns. When we evaluated the dataset obtained from different times and sites from the training dataset, which is the same condition as the practical one, the Kappa scores decreased to 0.47. Though coniferous trees and representative species of stands showed a certain stable performance regarding identification, some misclassifications occurred between: (1) trees that belong to phylogenetically close species, (2) tree species with similar leaf shapes, and (3) tree species that prefer the same environment. Furthermore, tree types such as coniferous and broadleaved or evergreen and deciduous do not always guarantee common features between the different trees belonging to the tree type. Our findings promote the practicalization of identification systems using UAV RGB images and deep learning.

    DOI: 10.3390/rs14071710

    Web of Science

  • Shuntaro Watanabe;Yuri Maesako .  Co-occurrence pattern of congeneric tree species provides conflicting evidence for competition relatedness hypothesis .  PeerJ9   e12150 - e12150   2021年11月査読

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PeerJ  

    In plants, negative reproductive interaction among closely related species (<italic>i.e.</italic>, reproductive interference) is known to hamper the coexistence of congeneric species while facilitation can increase species persistence. Since reproductive interference in plants may occur through interspecific pollination, the effective range of reproductive interference may reflects the spatial range of interspecific pollination. Therefore, we hypothesized that the coexistence of congeners on a small spatial scale would be less likely to occur by chance but that such coexistence would be likely to occur on a scale larger than interspecific pollination frequently occur. In the present study, we tested this hypothesis using spatially explicit woody plant survey data. Contrary to our prediction, congeneric tree species often coexisted at the finest spatial scale and significant exclusive distribution was not detected. Our results suggest that cooccurrence of congeneric tree species is not structured by reproductive interference, and they indicate the need for further research to explore the factors that mitigate the effects of reproductive interference.

    DOI: 10.7717/peerj.12150

    その他リンク: https://peerj.com/articles/12150.xml

  • Shuntaro Watanabe, Kazuaki Sumi, Takeshi Ise .  Identifying the vegetation type in Google Earth images using a convolutional neural network: a case study for Japanese bamboo forests .  BMC Ecology20 ( 1 )   2020年12月査読

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title><sec>
    <title>Background</title>
    Classifying and mapping vegetation are crucial tasks in environmental science and natural resource management. However, these tasks are difficult because conventional methods such as field surveys are highly labor-intensive. Identification of target objects from visual data using computer techniques is one of the most promising techniques to reduce the costs and labor for vegetation mapping. Although deep learning and convolutional neural networks (CNNs) have become a new solution for image recognition and classification recently, in general, detection of ambiguous objects such as vegetation is still difficult. In this study, we investigated the effectiveness of adopting the chopped picture method, a recently described protocol for CNNs, and evaluated the efficiency of CNN for plant community detection from Google Earth images.


    </sec><sec>
    <title>Results</title>
    We selected bamboo forests as the target and obtained Google Earth images from three regions in Japan. By applying CNN, the best trained model correctly detected over 90% of the targets. Our results showed that the identification accuracy of CNN is higher than that of conventional machine learning methods.


    </sec><sec>
    <title>Conclusions</title>
    Our results demonstrated that CNN and the chopped picture method are potentially powerful tools for high-accuracy automated detection and mapping of vegetation.


    </sec>

    DOI: 10.1186/s12898-020-00331-5

    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1186/s12898-020-00331-5/fulltext.html

  • Shuntaro Watanabe, Kazuaki Sumi, Takeshi Ise .  Identifying the vegetation type in Google Earth images using a convolutional neural network: a case study for Japanese bamboo forests .  BMC Ecology   2020年11月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 渡部俊太郎, 大西信徳, 皆川まり, 伊勢武史 .  深層学習による画像認識技術の生態学への応用 -植物種と植生の識別を中心に- .  保全生態学研究   2020年3月査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 渡部俊太郎, 大西信徳, 皆川まり, 伊勢武史 .  深層学習による画像認識技術の生態学への応用-植物種と植生の識別を中心に- .  保全生態学研究   2020年3月査読

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 前迫ゆり、渡部俊太郎、中野智之 .  田辺湾畠島の植生 .  地域自然史と保全41 ( 2 ) 131 - 141   2020年査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 前迫ゆり、渡部俊太郎、中野智之 .  田辺湾畠島の植生 .  地域自然史と保全   2019年12月査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Takeshi Ise, Shigeki Ikeda, Shuntaro Watanabe, Kazuhito Ichii .  Regional-scale data assimilation of a terrestrial ecosystem model: leaf phenology parameters are dependent on local climatic conditions. .  Frontiers in environmental science   2018年9月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.3389/fenvs.2018.00095

  • Shuntaro Watanabe, Koh‑Ichi Takakura, Yuko Kaneko, Naohiko Noma, Takayoshi Nishida .  Skewed male reproductive success and pollen transfer in a small fragmented population of the heterodichogamous tree Machilus thunbergii. .  Journal of Plant Research   2018年2月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Watanabe S, Sumi K, Ise T .  Using deep learning for bamboo forest detection from Google Earth images. .  bioRxiv   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Watanabe S, Takakura K, Kaneko Y, Noma N, Nishida T .  Skewed male reproductive success and pollen transfer in a small fragmented population of the heterodichogamous tree Machilus thunbergii. .  Journal of Plant Research131   623 - 631   2018年査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Ise T, Ikeda S, Watanabe S, Ichii K .  Regional-scale data assimilation of a terrestrial ecosystem model: leaf phenology parameters are dependent on local climatic conditions. .  Frontiers in Environmental Science6   1 - 10   2018年査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Shuntaro Watanabe, Yuko Kaneko, Yuri Maesako, Naohiko Noma .  Detecting the Early Genetic Effects of Habitat Degradation in Small Size Remnant Populations of Machilus thunbergii Sieb. et Zucc. (Lauraceae) .  International Journal of Forestry Research   2017年2月査読

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1155/2017/9410626

  • Shuntaro Watanabe, Yuko Kaneko, Yuri Maesako, Naohiko Noma .  Detecting the Early Genetic Effects of Habitat Degradation in Small Size Remnant Populations of Machilus thunbergii Sieb. et Zucc. (Lauraceae) .  International Journal of Forestry Research2017   2017年査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Hindawi Limited  

    Habitat degradation caused by human activities has reduced the sizes of many plant populations worldwide, generally with negative genetic impacts. However, detecting such impacts in tree species is not easy because trees have long life spans. Machilus thunbergii Sieb. et Zucc. (Lauraceae) is a dominant tree species of broad-leaved evergreen forests distributed primarily along the Japanese coast. Inland habitats for this species have become degraded by human activities. To investigate the effects of habitat degradation on genetic structure, we compared the genetic diversities of mature and juvenile trees of five M. thunbergii populations around Lake Biwa in Japan. Allelic diversity was influenced by past lineage admixture events, but the effects of forest size were not clear. On the other hand, the inbreeding coefficient of the juvenile stage was higher in small populations, whereas large populations maintained panmictic breeding. Also, the extent of genetic differentiation was greater in juveniles than in mature trees. We detected the early genetic effects of habitat degradation in small, isolated M. thunbergii populations, indicating that habitat degradation increases inbreeding and genetic differentiation between populations.

    DOI: 10.1155/2017/9410626

    Scopus

  • Shuntaro Watanabe, Naohiko Noma, Takayoshi Nishida .  Flowering phenology and mating success in the heterodichogamous tree Machilus thunbergii Sieb. et Zucc (Lauraceae). .  Plant Species Biology   2016年3月査読

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1111/1442-1984.12078

  • Shuntaro Watanabe, Yuko Kaneko, Yuri Maesako, Naohiko Noma .  Range expansion and lineage admixture of the Japanese evergreen tree Machilus thunbergii in central Japan .  Journal of Plant Research   2014年11月査読

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1007/s10265-014-0650-2

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書籍等出版物

  • 植物の超階層生物学 : ゲノミクス×フェノミクス×生態学でひもとく多様性

    渡部俊太郎, 大西信徳, 伊勢武史( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 画像情報に基づく 植物・植生の判別とその発展 ー深層学習による技術発展を中心にー)

    文一総合出版  2023年8月  ( ISBN:9784829962107

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    総ページ数:339p, 図版ivp   記述言語:日本語

    CiNii Books

  • Monitoring tropical insects in the 21st century 国際共著

    Greg Lamarre, Tom Fayle, Simon Segard, Benita Laird-Hopkins, Akihiro Nakamura, Daniel Souto-Vilarósa, Shuntaro Watanabe, Yves Basset( 担当: 共著)

    Elsevier  2020年3月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

    DOI: https://doi.org/10.1016/bs.aecr.2020.01.004

  • Monitoring tropical insects in the 21st century

    Lamarre GP, Fayle TM, Segar ST, Laird-Hopkins B, Nakamura A, Souto-Vilarós D, Watanabe S, Basset Y( 担当: 分担執筆)

    2020年3月 

MISC

  • マクロ生物学分野における画像認識・識別技術の利用 招待

    渡部俊太郎, 伊勢武史

    画像ラボ   32 ( 1 )   45 - 50   2021年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)  

    J-GLOBAL

受賞

  • Plant Species Biology Best Paper Award

    2017年   種生物学会  

    渡部 俊太郎

共同研究・競争的資金等の研究

  • 同時開花植物の花色のバラツキを左右する機構の解明

    研究課題/領域番号:21K17915  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    渡部 俊太郎

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

  • 植物らしさとは何か:ディープラーニングによる革新的な植生自動識別手法の開発と応用

    研究課題/領域番号:18H03357  2018年4月

    文部科学省  科学研究費補助金(基盤研究(B))  基盤研究(B)

    伊勢 武史

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    資金種別:競争的資金

    画像の自動識別などの情報科学分野で素晴らしい性能を誇るディープラーニングだが、植物の自動識別への応用はむずかしいとされてきた。しかし本研究では、発想の転換に基づく新技術を用いることで植物へのディープラーニングの応用と自動識別が可能であることを実証し、その成果は我々が直面している環境問題の現状把握にすぐにでも役立つことを示す。挑戦性ともに高いテーマだが、すでにコケ植物に対する研究代表者の先行研究では、種ごとの「植物らしさ」の自動識別が可能であることが示されており、その結果は国際的に注目されている。本研究は多様な植物の判別に用いることのできる普遍性を持った自動識別を実現するため、後述のchopped picture method(こま切れ画像法)の大規模な適用を行った。我が国における侵略がいちじるしい外来種に、オオキンケイギクおよびセイタカアワダチソウがある。これらは比較的大型の草本であり、特に花期にはよく目立ち、肉眼での識別が容易である。これに目をつけ、花期に合わせてフィールド調査を行うことで、これらを撮影した静止画や動画を取得した。同時にGPSデータも記録し、撮影位置を把握した。これらのデータから植物体を自動検出するモデルの作成に成功した。今年度は、ディープラーニングフレームワークDIGITSを利用し、効果的な自動識別を実装した。これにより、広域で低コストでの侵略的外来植物の把握が可能となる。本研究はディープラーニングの新技術開発を加速し、その応用の遅れていた環境諸学・生態学・林学などの分野での発展が期待できる。

 

担当経験のある授業科目

  • 森林環境学

    2022年
    機関名:滋賀県立大学

  • 地域自然環境実習

    2021年
    -
    現在
    機関名:鹿児島大学

  • 野外実験演習

    2021年
    -
    現在
    機関名:九州大学

  • 生物学概論

    2021年
    -
    現在
    機関名:鹿児島大学

  • 植物生態学

    2021年
    -
    現在
    機関名:鹿児島大学

  • 多様性生物学実験

    2021年
    -
    現在
    機関名:鹿児島大学

  • 森林環境学I

    2019年
    機関名:滋賀県立大学

  • 基礎スキル演習1

    機関名:大阪産業大学 人間環境学部

  • フィールドプラクティス2

    機関名:大阪産業大学 デザイン工学部

  • フィールドスタジオ演習2

    機関名:大阪産業大学 人間環境学部

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