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大規模時空間データモデル構築と社会科学における実証研究への応用

研究課題

研究課題/領域番号 23K21647
補助金の研究課題番号 21H03400 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分60030:統計科学関連
研究機関東北大学

研究代表者

松田 安昌  東北大学, 経済学研究科, 教授 (10301590)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2025年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード空間主成分分析 / 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
研究開始時の研究の概要

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。

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 学会・シンポジウム開催 (4件)

  • [雑誌論文] Estimating spatial regression models with sample data-points: A Gibbs sampler solution2022

    • 著者名/発表者名
      Arbia Giuseppe、Matsuda Yasumasa、Wu Junyue
    • 雑誌名

      Spatial Statistics

      巻: 47 ページ: 100568-100568

    • DOI

      10.1016/j.spasta.2021.100568

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Panel Data Quantile Regression for Treatment Effect Models2022

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Takuya
    • 雑誌名

      Journal of Business & Economic Statistics

      巻: 41 号: 3 ページ: 720-736

    • DOI

      10.1080/07350015.2022.2061495

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A threshold extension of spatial dynamic panel model with fixed effects2021

    • 著者名/発表者名
      Junyue, Wu. and Yasumasa, Matsuda
    • 雑誌名

      Journal of Spatial Econometrics

      巻: 2 号: 1 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1007/s43071-021-00008-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discussion on Competition for Spatial Statistics for Large Datasets2021

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa, Matsuda
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural, Biological and Environmental Statistics

      巻: 26 号: 4 ページ: 612-613

    • DOI

      10.1007/s13253-021-00463-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Empirical analysis of the relationship between social capital and subjective well-being2023

    • 著者名/発表者名
      Takaki Sato, Yuta Kuroda, Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      Symposium of Yotta Informatics - Research Platform for Yotta- Scale Data Science 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional regression models for spatio-temporal data2022

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      関西計量経済学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Functional regression models for spatio-temporal data2022

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      Waseda International Symposium in honor of Professor Masanobu Taniguchi
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Convolutional regression for big spatial data2022

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      5th International Conference on Econometrics and Statistics. (ECOSTA 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial Regression Discontinuity Design2022

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Sawada, Yasumasa Matsuda, Daisuke Kurisu, Takuya Ishihara
    • 学会等名
      Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-Ulm joint workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Panel Data Quantile Regression for Treatment Effect Models2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishihara
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Econometrics and Statistics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shrinkage methods for treatment choice2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishihara
    • 学会等名
      The 2022 Asian Meeting of the Econometric Society
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shrinkage methods for treatment choice2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishihara
    • 学会等名
      Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic panel analysis of subjective well-being in the COVID-19 outbreak in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Takaki Sato, Anqi Li and Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      Symposium of Yotta Informatics - Research Platform for Yotta-Scale Data Science 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial analysis of subjective well-being in Japan. Is civic capital associated with happiness?2022

    • 著者名/発表者名
      Takaki Sato and Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      NTU-Tohoku Symposium on AI and Human Studies,
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatial Dynamic Panel Models for Multilevel Dataset with Applications to Japanese Happiness Surveys2021

    • 著者名/発表者名
      Sato, T. and Matsuda, Y.
    • 学会等名
      The XV World Conference of Spatial Econometrics Association
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コロナ禍の賃貸不動産市場の時空間分析2021

    • 著者名/発表者名
      松田安昌
    • 学会等名
      実験家のためのデータ駆動科学オンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Functional regression models for spatio-temporal data2021

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Matsuda
    • 学会等名
      TRANSDISCIPLINARY ECONOMETRICS & DATA SCIENCE SEMINAR
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] JSPS KAKEN symposium in honour of Prof. Terui2022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Risk and Statistics, 3rd Tohoku-ISM-UUlm Joint Workshop2022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Spatial Econometrics Association 20212021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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