Lichen Growth Rate Estimation using Google Street View

Background背景

Why Google Street View?なぜGoogleストリートビューが使えるのか

Lichens are symbiotic organisms of fungi and algae that slowly spread on tree bark and rock surfaces. Sensitive to air pollution and climate change, they are used worldwide as bioindicators. 地衣類は菌類と藻類からなる共生体で、樹木や岩の表面にゆっくりと広がります。大気汚染や気候変化に敏感に反応するため、世界中で環境指標生物として活用されています。

However, studying growth rates has required years of observation, and data on many species remains limited. しかし成長速度の研究には長年の観察が必要であり、データが揃っている種は限られていました。

The traditional challenge従来の課題

Measuring growth rates required years to decades of field observation — time-consuming, costly, and difficult to scale.成長速度の計測には数年〜十数年にわたるフィールド観察が必要。多大な時間・労力・コストがかかり、データ蓄積が進みにくい状況でした。

This approachこの手法のアプローチ

Archived Google Street View images serve as a time machine — providing past lichen sizes without revisiting the site.Googleストリートビューの過去画像は、現地を訪れずに「過去の地衣類サイズ」を取得できるタイムマシンとして機能します。

Method手法

The Estimation Principle推定の原理

v = (current size − past size) ÷ elapsed years v = (現在のサイズ − 過去のサイズ) ÷ 経過年数

Corrected for blur, shooting angle, and lens distortion. See Kubo & Ohmura (2025) for full equations. ※ 画像のぼやけ・撮影角度・レンズ歪みによる誤差を考慮した補正込みで算出されます。
詳細な数式は Kubo & Ohmura (2025) をご参照ください。

The key to accuracy is the reference length — a structure near the lichen colony that does not change over time (e.g., branch internodes, rock features). This minimises scale conversion errors. 精度のカギは「基準長」です。地衣類コロニーに近い、時間経過で変化しにくい対象（樹木の節間、岩の構造など）との距離を基準として比較することで、スケール変換の誤差を最小化します。

r_m — Field reference length実測基準長

Reference length measured in the field. Choose a target as close to the lichen colony as possible.現地で計測した基準長。地衣類コロニーにできるだけ近い対象を選ぶこと。

v_i — Vertical thallus length (field)地衣体の縦幅（実測）

Width may increase due to trunk expansion — use vertical length only.横幅は幹の肥大で変化するため、縦方向の長さを使用する。

r_s,i — Reference length in image画像内の基準長

Reference length in the GSV image. The ratio to r_m is used to calculate scale.GSV画像上で測定した基準長。r_mとの比率でスケールを算出。

pixel (ratio only matters)pixel（比率のみ重要）

w_s,i ± e_w,i — Colony width in image画像内コロニー幅

Enter both outer (including blur) and inner (excluding blur) values to estimate error range.ぼやけを含む外側と除いた内側の両方を入力し、誤差幅を推定。

pixel

How to use使い方

6 Steps to Calculate Growth Rate6ステップで成長速度を算出

STEP 01

Download the Excel SheetExcelシートをダウンロード

Obtain the sheet below. Enter data only in the green-shaded cells.日本語版または英語版を入手。緑色のセルのみ入力します。

STEP 02

Field Measurement現地で測定

Measure the field reference length (r_m) and the vertical thallus size (v_i).実測基準長 (r_m) と地衣体の縦方向の実測値 (v_i) を記録。

STEP 03

Collect GSV ImagesGSV画像を収集

Retrieve archived images from multiple years. Exclude images where the thallus is too blurry.過去の複数時点の画像を取得。地衣体がぼやけすぎている画像は除外。

STEP 04

Enter Image Measurements画像から数値を入力

For each image, enter the year/month, reference length in image (r_s,i), and colony width (w_s,i ± e_w,i).各画像の年・月、画像内の基準長 (r_s,i)、コロニー幅 (w_s,i ± e_w,i) を入力。

STEP 05

Growth Rate Auto-calculated成長速度が自動算出

The blue cells show radial growth rate (mm/yr) with error. e.g. 3.55 ± 0.21 mm/yr水色セルに半径あたりの成長速度 (mm/年) と誤差が表示されます。
例: 3.55 ± 0.21 mm/年

STEP 06

Check the Graphグラフを確認

A time-series graph is automatically generated in a separate sheet.別シートに時系列グラフが自動生成されます。

Tips for accuracy精度向上のポイント

Minimising Measurement Error測定誤差を最小にするために

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Choose a reference close to the colony基準長はコロニーの近くを選ぶ

If the lichen colony and reference target differ significantly in distance or angle from the camera, errors increase. Choose a reference as close as possible.地衣類コロニーと基準長の対象がカメラからの距離・角度で大きく異なると誤差が増大します。できるだけ近い位置の対象を基準にしてください。

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Measure near the image centre画像の中心付近で測定する

GSV images are more distorted toward the edges. Prioritise images where both the colony and reference are near the centre.GSV画像は画面の端ほど歪みが大きくなります。コロニーと基準長がともに中心付近に映っている画像を優先してください。

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Use a stable reference structure基準長は安定した構造を選ぶ

Branch internodes (fixed after year 2), branch forks, rock structures, and concrete blocks are ideal — they do not change over time.樹木の節間（2年目以降は伸びない）、枝の分かれ目、岩の構造、コンクリートブロックなど、時間経過で変化しにくい対象が最適です。

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Use vertical size only縦方向の長さを使う

Horizontal width can increase due to trunk radial growth, so use the vertical (upward) dimension of the thallus.横幅は幹の肥大成長によって変化しやすいため、地衣体コロニーは縦方向のサイズを使用してください。

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Field first, then check GSV現地調査→GSV確認の順が効率的

Finding lichens in the field first, then checking GSV, has a higher success rate than searching GSV for colonies to visit.GSVで対象を探してから現地に行くより、現地で見つけた地衣類を後からGSVで確認する方が成功率が高いです。

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Cases where this method is difficult to apply適用しにくいケース

Cannot be used when the substrate has detached, as data continuity is lost. Also difficult for three-dimensionally growing genera such as Cladonia and Ramalina. Best suited for crustose and foliose lichens.基質が剥落している場合は連続データとして使えません。また立体的に成長するハナゴケ属・カラタチゴケ属などは適用が困難です。葉状・固着地衣類に最適です。

Downloadダウンロード

Get the Excel SheetExcelシートを入手する

Enter values into the input cells — growth rate and error are calculated automatically. A time-series graph is also auto-generated. 入力セルに数値を入れるだけで成長速度と誤差を自動算出。グラフも自動生成されます。

Japanese

Lichen_GrowthRate_JP.xlsx

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English

Kubo_Ohmura_Suppl_S2.xlsx

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Citation (if you use this method in your research)引用（本手法を研究で使用する場合）

Kubo, K. and Ohmura, Y. 2025. Estimation of lichen growth rates using archived Google Street View images. The Bryologist, 128(3): 514–521.
https://doi.org/10.1639/0007-2745-128.3.514

Contact: Yoshihito OHMURA　ohmura-y[at]kahaku.go.jp お問い合わせ：大村嘉人　ohmura-y[at]kahaku.go.jp