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spatio-temporal data modeling with applications to social science

Research Project

Project/Area Number 23K21647
Project/Area Number (Other) 21H03400 (2021-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

松田 安昌  東北大学, 経済学研究科, 教授 (10301590)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石原 卓弥  東北大学, 経済学研究科, 准教授 (30899662)
佐藤 宇樹  武蔵大学, 経済学部, 専任講師 (80848078)
李 銀星  東北大学, 経済学研究科, 講師 (00845084)
矢島 美寛  東北大学, 経済学研究科, 客員教授 (70134814)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords空間主成分分析 / 空間データ / 因子モデル / 深層学習 / 高次元時系列 / 時空間データ / 予測 / 時空間回帰モデル / 回帰不連続デザイン / Cox空間回帰モデル / 機械学習 / 人流 / 不動産取引 / 関数回帰モデル / 時空間モデル / 空間パネルモデル / Cox比例ハザードモデル / 時空間ARMAモデル
Outline of Research at the Start

本研究は、大規模な時空間データに現代的なデータ科学の理論と方法を積極的に応用し、社会科学への新たな知見を発見することを目的としている。近年の社会科学における大規模データは、時間の流れとともに、空間上の諸点で収集される時空間データとして観測されることが通常である。大規模時空間データ分析の理論と方法により、社会科学への豊かな応用を開くことを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

大規模な時空間データを収集し、社会科学への応用実証研究を行った。まずは、回帰不連続デザインを空間データに拡張して、地域間の政策の差が収入に与える効果を実証分析を行った。空間回帰不連続デザインでは独立な直線状の観測値を想定する従来の方法を空間データに拡張するものである。ドイツでは1991年のベルリンの壁崩壊による統一後、旧西ドイツと東ドイツの国境でGDPにどのような差があるのかを空間回帰不連続デザインを応用して分析した。その結果、東西ドイツの政治体制が統一後においてもなお収入に影響を与えていることが明らかになった。
マクロミルが保持するに3万人のモニターに対して、幸福度の調査を実施した。ここでモニターは沖縄を除く46都道府県に居住する日本人25,000人にサーベイした幸福度を従属変数とし、住所の郵便番号から空間上の位置を考慮した空間分析を行った。その結果、公共心が高い地域ほど幸福度が高くなるという興味深い分析を行った。
東京都下の不動産賃貸情報をスクレーピングで収集したビッグデータに対してCox比例ハザードモデルをフィットし、価格弾力性を評価した。ここで、価格弾力
性を場所の関数としてニューラルネットワークモデルをあてはめて価格弾力性の地域変動を評価し、賃貸市場の地域特性を分析した。
国際研究集会Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop(Oct 12-14, 2022)を東北大学にて開催した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は3件の大規模時空間データを収集し、社会科学への応用実証研究を行った。3件の実証結果は、空間データの特性をよくとらえており、社会科学への意義深い実証研究であると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

大規模な時空間データの中でも特に空間パネルデータのモデル分析を目指す。空間パネルデータとは、空間データを時間とともに観測したデータであり、パネルデータの特殊な場合とみなされる。データ点が莫大で不規則に観測されること、時点ごとにデータ点が一定ではないこと、時間方向の長さが空間点の数に比して小さいことがあげられる。以上の特徴により、主成分分析をそのまま拡張することはできない。そこで、主成分分析を関数データに拡張して空間パネルに応用できる空間主成分分析を提案する。さらにDoCoMo空間統計より人流を空間パネルデータとして収集し、コロナ禍後の関東圏人口動態を分析する。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 3 results) Funded Workshop (4 results)

  • [Journal Article] Estimating spatial regression models with sample data-points: A Gibbs sampler solution2022

    • Author(s)
      Arbia Giuseppe、Matsuda Yasumasa、Wu Junyue
    • Journal Title

      Spatial Statistics

      Volume: 47 Pages: 100568-100568

    • DOI

      10.1016/j.spasta.2021.100568

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Panel Data Quantile Regression for Treatment Effect Models2022

    • Author(s)
      Ishihara Takuya
    • Journal Title

      Journal of Business & Economic Statistics

      Volume: 41 Issue: 3 Pages: 720-736

    • DOI

      10.1080/07350015.2022.2061495

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A threshold extension of spatial dynamic panel model with fixed effects2021

    • Author(s)
      Junyue, Wu. and Yasumasa, Matsuda
    • Journal Title

      Journal of Spatial Econometrics

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1-30

    • DOI

      10.1007/s43071-021-00008-1

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discussion on Competition for Spatial Statistics for Large Datasets2021

    • Author(s)
      Yasumasa, Matsuda
    • Journal Title

      Journal of Agricultural, Biological and Environmental Statistics

      Volume: 26 Issue: 4 Pages: 612-613

    • DOI

      10.1007/s13253-021-00463-1

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Empirical analysis of the relationship between social capital and subjective well-being2023

    • Author(s)
      Takaki Sato, Yuta Kuroda, Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      Symposium of Yotta Informatics - Research Platform for Yotta- Scale Data Science 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Functional regression models for spatio-temporal data2022

    • Author(s)
      Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      関西計量経済学研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional regression models for spatio-temporal data2022

    • Author(s)
      Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      Waseda International Symposium in honor of Professor Masanobu Taniguchi
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Convolutional regression for big spatial data2022

    • Author(s)
      Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      5th International Conference on Econometrics and Statistics. (ECOSTA 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spatial Regression Discontinuity Design2022

    • Author(s)
      Masayuki Sawada, Yasumasa Matsuda, Daisuke Kurisu, Takuya Ishihara
    • Organizer
      Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-Ulm joint workshop
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Panel Data Quantile Regression for Treatment Effect Models2022

    • Author(s)
      Takuya Ishihara
    • Organizer
      The 5th International Conference on Econometrics and Statistics
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shrinkage methods for treatment choice2022

    • Author(s)
      Takuya Ishihara
    • Organizer
      The 2022 Asian Meeting of the Econometric Society
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shrinkage methods for treatment choice2022

    • Author(s)
      Takuya Ishihara
    • Organizer
      Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic panel analysis of subjective well-being in the COVID-19 outbreak in Japan2022

    • Author(s)
      Takaki Sato, Anqi Li and Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      Symposium of Yotta Informatics - Research Platform for Yotta-Scale Data Science 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spatial analysis of subjective well-being in Japan. Is civic capital associated with happiness?2022

    • Author(s)
      Takaki Sato and Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      NTU-Tohoku Symposium on AI and Human Studies,
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spatial Dynamic Panel Models for Multilevel Dataset with Applications to Japanese Happiness Surveys2021

    • Author(s)
      Sato, T. and Matsuda, Y.
    • Organizer
      The XV World Conference of Spatial Econometrics Association
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] コロナ禍の賃貸不動産市場の時空間分析2021

    • Author(s)
      松田安昌
    • Organizer
      実験家のためのデータ駆動科学オンラインセミナー
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional regression models for spatio-temporal data2021

    • Author(s)
      Yasumasa Matsuda
    • Organizer
      TRANSDISCIPLINARY ECONOMETRICS & DATA SCIENCE SEMINAR
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Funded Workshop] Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] JSPS KAKEN symposium in honour of Prof. Terui2022

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop2022

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] Spatial Econometrics Association 20212021

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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