| 研究課題/領域番号 |
17H00806
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| 研究機関 | 統計数理研究所 |
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研究代表者 |
吉本 敦 統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (10264350)
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| 研究分担者 |
加茂 憲一 札幌医科大学, 医療人育成センター, 准教授 (10404740)
木島 真志 琉球大学, 農学部, 准教授 (10466542)
光田 靖 宮崎大学, 農学部, 教授 (30414494)
久保田 康裕 琉球大学, 理学部, 教授 (50295234)
冨田 哲治 県立広島大学, 経営情報学部, 教授 (60346533)
楠本 聞太郎 琉球大学, 理学部, 博士研究員 (90748104)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 環境経済 / 生態系サービス / 離散最適化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、生態系サービスの生成過程に見られる基本的なメカニズム（拡散・移動）を的確に捉えた最適化システムを構築し、生態系サービスの経済評価と持続的供給を可能にする資源利用の最適な時空間的制御の実現に向けた経済・政策分析を行う。１）生態系サービスの一つである送粉サービスの指標について、宮崎県綾町の日向夏へのニホンミツバチ訪花数のモニタリングを行い、ミツバチ来訪数と周囲の景観構造との関係を距離従属型の統計モデルにより解析した。２）人工林での持続的な生態系サービス供給を可能にするため、低インパクト伐採である帯状などの小規模な伐採区画による伐採計画の最適化手法について検討した。３）日本の外来帰化植物1,094種、在来種子植物4,664種の全国分布データ（10㎞×10㎞グリッドレベル）を用いて、帰化成功の地理的パターンを決定するメカニズムを検証し、人為攪乱指標と外来種の多様性の間には、一貫して強い正の相関がみられ、外来種拡大抑止において、人為インパクトの制御が最も重要な役割を持つことが分かった。４）成長現象を表す数理モデリングを行い、経時的な成長を表現する非線形成長関数において、複数の成長関数の候補から最適なものを選択する手法を、情報量規準を改良することにより開発した。５）地理情報システムに基づくデータベースを利用して，地域毎に経時的に測定されたデータに位置情報を付与することで、時系列と地理空間データに対する融合解析が可能となる（以下，時空間データ）。今年度は、多様なタイプのデータに対応するための拡張について検討した。６）持続的な森林資源利用において、保護区の形成、作業区の集約化など現在様々な空間的制約が課せられるようになった。そこで、日本での集約問題である団地化パターンを考慮できる離散最適化モデルを新たに開発した。
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| 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
宮崎県綾町における送粉サービスに関しては、継続して日向夏へのニホンミツバチ訪花数モニタリングを行っており、順調にデータが蓄積されている。また、蓄積したデータを用いて、ミツバチ訪花数推定に関する天然林からの距離従属モデルの開発を進めた。外来種の分析については、前年度予定していたように、特定の種（マングース）を対象とした分析から、日本におけるすべての外来帰化植物を対象とした分析へと研究を展開し、国際雑誌に投稿し、受理されている。成長関数選択に用いる情報量規準の構築および、成長に対するクラスタリング手法の適用法は完成した。これらを組み合わせるアルゴリズムもプロトタイプは完成している。今年度検討した多様なタイプのデータに対応するための統計理論の拡張に基づき、統計ソフトRをベースとした解析プログラムの実装と、ベンチマークデータに基づく推定法の検証・評価を行い、順調に研究を進めている。離散最適化モデル構築においても、FORMATH国際雑誌に掲載されるなど順調に研究は進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
宮崎県綾町における送粉サービスに関しては、継続して日向夏へのニホンミツバチ訪花数モニタリングを行い、モデリングの精度を上げていく。外来種分析については、今後、脊椎動物も含めて同様の解析を行い、帰化成功の地理的パターンとその形成メカニズムを分析することで、外来種侵入メカニズムの分類群間での斉一性と特異性を明らかにする。成長パターン分類について、構成されたアルゴリズムに対して数値実験および実データ解析を行ったところ、過剰なパターン分類結果となる傾向が観察された。この点に関して、成長関数候補の絞り込みやアルゴリズムの改良などのアプローチによる改良を行う予定である。また様々な実データに手法を適用することによる妥当性の検証を行う予定である。整備が進むGISデータベースに対して、各種可視化および開発したデータ分析法の解析プログラムの実装を継続する。また、一般ユーザーも利用できるよう、ウェブアプリとして提供するための整備・検討も継続して進めていきたい。拡散・移動を考慮できる資源利用最適化モデルの構築については、今後受粉サービスを対象に土地利用最適化のモデルの開発にも取り組む。
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