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New development of structural analysis and visualization for spatio-temporal data based on topological data analysis

Research Project

Project/Area Number 20K11710
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionKyoto Women's University (2022)
Okayama University (2020-2021)

Principal Investigator

Kurihara Koji  京都女子大学, 宗教・文化研究所, 教授 (20170087)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsエシェロン解析 / 時空間情報 / 可視化 / 位相的データ解析 / ホットスポット
Outline of Research at the Start

本研究では、時間的・空間的に相互作用を受ける格子データ、地球統計学データ、空間点パターンデータの3種類の時空間データに対して、統一的な枠組みで位相的データ解析(Topological Data Analysis : TDA)に関する研究を行う。
具体的には、格子データは、エシェロン同位相分解に基づくTDA、地球統計学データは、ボロノイ図、ドルネー図による格子データへの変換及びパーシステンスホモロジー的アプローチによるTDA、空間点パターンデータは、パーシステンスホモロジー及びTDA Mapper、に基づき新たなTDA技法の展開を図る。また、本研究成果のソフトウェア化を行うとともに一般公開する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigate the echelon hierarchical structure based on homotopic classification for spatio-temporal data and conducted research on structural analysis and visualization of spatio-temporal information through topological data analysis.
The research concentrated on: 1. Development of software for the calculation and visualization of regional spatial risk indicators in spatial epidemiology; 2. Development of methods for the detection of prospective hotspots that always include the latest date and their COVID-19 application to data; 3. An algorithm for echelon analysis in view of topological data analysis; 4. Publication of texts and release of software reflecting research results, including basic concepts and algorithms of echelon analysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、常に最新日が含まれる前向きホットスポット検出に対してスポットの持つ形状の制限を排除しリスクの低い領域を含まない新たな手法の開発と日本でのCOVID-19データのホットスポットの発生場所と発生時期を特定した。また、本研究の研究成果も含めたエシェロン解析に関する世界初のテキストとして共立出版から「エシェロン解析」を出版するとともに、時空間データの階層構造の可視化やホットスポット検出が可能なソフトウェアを公開することにより、関連する多くの分野に多大の貢献がある。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Echelon analysis and its software for spatial lattice data2022

    • Author(s)
      Kurihara Koji、Ishioka Fumio
    • Journal Title

      WIREs Computational Statistics

      Volume: - Issue: 1

    • DOI

      10.1002/wics.1579

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detection of space?time clusters using a topological hierarchy for geospatial data on COVID-19 in Japan2022

    • Author(s)
      Takemura Yusuke、Ishioka Fumio、Kurihara Koji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 279-301

    • DOI

      10.1007/s42081-022-00159-x

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] VISUALIZATION OF MULTIVARIATE DATA USING EXPANDED CONSTELLATION AND EXPANDED KANJI GRAPHS AND THEIR APPLICATION TO CLUSTERING2021

    • Author(s)
      FUJIWARA Mika、KAJINISHI Shoji、KURIHARA Koji
    • Journal Title

      Journal of Environmental Science for Sustainable Society

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.3107/jesss.10.1

    • NAID

      130008027878

    • ISSN
      1881-5073
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] DETECTION OF SPATIAL CLUSTERS WITH HIGH-RISK REGIONS BY USING RESTRICTED HIERARCHICAL STRUCTURE2021

    • Author(s)
      竹村 祐亮、石岡 文生、栗原 考次
    • Journal Title

      Bulletin of the Computational Statistics of Japan

      Volume: 34 Issue: 1 Pages: 23-43

    • DOI

      10.20551/jscswabun.34.1_23

    • NAID

      130008124239

    • ISSN
      0914-8930, 2189-9789
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatial Perception for Structured and?Unstructured Data In topological Data Analysis2021

    • Author(s)
      Kitanishi Yoshitake、Ishioka Fumio、Iizuka Masaya、Kurihara Koji
    • Journal Title

      Studies in Classification, Data Analysis, and Knowledge Organization

      Volume: 1 Pages: 103-111

    • DOI

      10.1007/978-3-030-60104-1_12

    • ISBN
      9783030601034, 9783030601041
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] SOFTWARE FOR RISK ASSESSMENT AND VISUALIZATION IN SPATIAL EPIDEMIOLOGY2020

    • Author(s)
      梶西 将司、石岡 文生、栗原 考次
    • Journal Title

      Bulletin of the Computational Statistics of Japan

      Volume: 33 Issue: 2 Pages: 91-105

    • DOI

      10.20551/jscswabun.33.2_91

    • NAID

      130008089798

    • ISSN
      0914-8930, 2189-9789
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatial and temporal clustering based on the echelon scan technique and software analysis2020

    • Author(s)
      Kurihara Koji、Ishioka Fumio、Kajinishi Shoji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 313-332

    • DOI

      10.1007/s42081-020-00072-1

    • NAID

      210000182925

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 国内の COVID-19 陽性者に対する echelon 法に基づいた時空間クラスターの最近の動向について2022

    • Author(s)
      竹村祐亮、石岡文生、宿久洋、栗原考次
    • Organizer
      日本分類学会第 41 回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Hotspot Cluster Detection based on Spatial Hierarchical Structure and Its Software2022

    • Author(s)
      Ishioka, F., Kajinishi, S., Kurihara, K.
    • Organizer
      17th Conference of the International Federation of Classification Societies, Porto, Portugal.
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 医療画像に対する統計的アプローチと疾患予測2022

    • Author(s)
      林邦好、吉安展将、栗原考次
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of alive clusters with high-risk by using echelon hierarchical structure2022

    • Author(s)
      Takemura, Y. Ishioka, F., Yadohisa, H., Kurihara, K.
    • Organizer
      The European Conference on Data Analysis 2022, Naples.
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パターン化されたEchelon Treeを用いた空間構造の評価2021

    • Author(s)
      梶西将司、石岡文生、栗原考次
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 時間依存型共変量を考慮した Cox 比例ハザードモデルによるプロ野球選手登録期間の分析2021

    • Author(s)
      樋口 史、羅 明振、栗原考次
    • Organizer
      2021年度日本分類学会シンポジウム
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 空間補間法を利用した岡山県の確率雨量の可視化について2021

    • Author(s)
      三箇健太、石岡文生、栗原考次
    • Organizer
      2021年度日本分類学会シンポジウム
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Prospective echelon scan による時空間クラスター検出手法の提案2021

    • Author(s)
      神原あん、竹村祐亮、石岡文生、栗原考次
    • Organizer
      2021年度日本分類学会シンポジウム
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 順序ロジットモデルを用いた仕事満足度に影響を与える要因の分析2021

    • Author(s)
      對尾卓馬、栗原考次
    • Organizer
      第41回大規模データ科学に関する研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Echelon階層構造に基づくprospectiveな時空間クラスター検出法について2021

    • Author(s)
      竹村祐亮、神原あん、石岡文生、栗原考次
    • Organizer
      第41回大規模データ科学に関する研究会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] エシェロン法によるCOVID-19の時空間クラスターについての考察2021

    • Author(s)
      竹村祐亮,石岡文生,栗原考次
    • Organizer
      2020年度日本分類学会シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 2成分混合回帰モデルを用いたCOVID-19初感染までの時間に影響を与える要因の分析2021

    • Author(s)
      髙橋正憲,羅 明振,栗原考次
    • Organizer
      2020年度日本分類学会シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] エシェロン階層構造に基づくクラスター検出法の改善について2020

    • Author(s)
      竹村祐亮,石岡文生,栗原考次
    • Organizer
      日本計算機統計学会第34回シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Book] エシェロン解析2021

    • Author(s)
      栗原 考次、石岡 文生
    • Total Pages
      144
    • Publisher
      共立出版
    • ISBN
      9784320112704
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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