汎用型離散最適化システムの構築による拡散移動を伴う森林生態系サービスの経済評価

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H00806
• 研究機関: 統計数理研究所
• 研究代表者: 吉本 敦 統計数理研究所, 学際統計数理研究系, 教授 (10264350)
• 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 九州大学, 農学研究院, 助教 (90748104) ; 福井 敬祐 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (50760922)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 環境経済 / 生態系サービス / 離散最適化

研究実績の概要

本研究の目的は、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）を的確に捉えた統計モデルを構築し、最適化システムに導入することにより、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時空間的制御の実現に向けた経済・政策分析に資することである。その内容は下記のとおりである。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、モニタリング調査により、宮崎県綾町の日向夏へのニホンミツバチ訪花数を調べ、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の供給を可能にするため、低インパクト伐採の１つである帯状の小規模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1094種、在来種子植物4664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た結果、人為攪乱指標と外来種の多様性の間には、一貫して強い相関がみられ、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担うことを明らかにした。４）成長現象を数理モデリングで記述し、経時的な成長を表現する複数の成長モデル（非線形成長関数）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を可能とした。６）上記生態系サービスに関わる統計モデル、成長モデルを取り込み、持続的な森林資源利用において、保護区の形成、作業区の集約化及び孤立化、動物移動コリドー形成による生態系の保全など様々な空間的制約が課せられる離散最適化モデルを新たに開発した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Selection Method for Height-Diameter Curves and Its Application to the Data of Sugi (Cryptomeria japonica) in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Kamo Ken-ichi、Tonda Tetsuji、Takahashi Masayoshi、Matsumura Naoto
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 22 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.22.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Statistical Inference for Diameter-Height Curves using Varying Coefficient Model (2023)
  • 著者名/発表者名: Tonda Tetsuji、Kamo Ken-ichi、Takahashi Masayoshi
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 22 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.22.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diameter and stem volume estimation based on under canopy UAV-SfM-MVS survey approach in subtropical forest of Okinawa Island, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Shimabuku Fu、Konoshima Masashi、Ota Ikuo
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 22 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.22.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Designing Optimal Corridor Network for a Non-Contiguous Forest Landscape using Integer Programming Approach (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto Atsushi、Konoshima Masashi、Ha Le Thanh
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 21 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.21.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of Commercial Tree Plantations on Smallholder Live-stock Farmers and Their Livelihoods in Lao PDR (2022)
  • 著者名/発表者名: Phimmavong Somvang、Yoshimoto Atushi、Midgley Stephen、Ontavong Latsanida、Thongmanivong Sithong
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 21 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.21.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Visual Preferences for Slope Greening and Stabilization Techniques: the Case Study of Northern Part of Okinawa Island, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Hattori Hiroyuki、Konoshima Masashi、Surova Diana
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 21 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.21.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 公的統計の利活用における、オープンGISデータおよびフリーツールの有用性と課題―病児保育施設へのアクセシビリティ解析を例に― (2022)
  • 著者名/発表者名: 冨田哲治, 佐藤裕哉
  • 雑誌名: 統計研究彙報 巻: 79 ページ: 61-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] 森林資源管理における最適化モデルの展開(I) ―林分単位での最適化モデル― (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉本 敦, 木島 真志
  • 雑誌名: オペレーションズ・リサーチ 巻: 67 ページ: 601-607
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 3.森林資源管理における最適化モデルの展開(II) ―森林単位での最適化モデル― (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉本 敦, 木島 真志
  • 雑誌名: オペレーションズ・リサーチ 巻: 67 ページ: 608-618
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Assessing the Immediate Impact of Surrounding Land Uses on the Extents of Freshwater Body over Time in Madagascar - A Demonstrative Case Study of Itasy Lake - (2021)
  • 著者名/発表者名: Konoshima Masashi、Tonda Tetsuji、Kamo Ken-ichi、Razafindrabe Bam H.N.
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 20 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.20.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preferences of Recreationists for Vegetation Types in Okinawa, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Eri、Surova Diana、Konoshima Masashi
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 20 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.20.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] How much can screening reduce colorectal cancer mortality in Japan? Scenario-based estimation by microsimulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamo Ken-Ichi、Fukui Keisuke、Ito Yuri、Nakayama Tomio、Katanoda Kota
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Oncology 巻: 52 ページ: 221～226
  • DOI: 10.1093/jjco/hyab195
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ridge Estimate Application to Growth Function (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamo Ken-ichi、Yanagihara Hirokazu
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 20 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.20.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microsimulation model for evaluating the effect of cancer control program: example for colorectal cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamo Ken-ichi、Fukui Keisuke、Sakamoto Wataru、Ito Yuri
  • 雑誌名: Japanese Journal of Biometrics 巻: 41 ページ: 93～115
  • DOI: 10.5691/jjb.41.93
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gamma Regression Model with Nuisance Baseline for Tree Growth Data (2021)
  • 著者名/発表者名: Tonda Tetsuji、Kamo Ken-ichi、Takahashi Masayoshi
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 20 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.20.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Coordinate optimization for generalized fused Lasso (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohishi M.、Fukui K.、Okamura K.、Itoh Y.、Yanagihara H.
  • 雑誌名: Communications in Statistics - Theory and Methods 巻: 50 ページ: 5955～5973
  • DOI: 10.1080/03610926.2021.1931888
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Biogeographical origin effects on exotic plants colonization in the insular flora of Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Kusumoto Buntarou、Kubota Yasuhiro、Shiono Takayuki、Villalobos Fabricio
  • 雑誌名: Biological Invasions 巻: 23 ページ: 2973～2984
  • DOI: 10.1007/s10530-021-02550-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Market Preference of Wood Characteristics and Properties of Plantation Grown Teak (Tectona grandis Linn.F) in Laos (2021)
  • 著者名/発表者名: Wanneng Phongxiong、Ozarska Barbara、Phimmavong Somvang、Yoshimoto Atsushi
  • 雑誌名: FORMATH 巻: 20 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.15684/formath.20.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] State and parameter estimation of stochastic physical systems from uncertain and indirect measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: Jimenez J. C.、Yoshimoto A.、Miwakeichi F.
  • 雑誌名: The European Physical Journal Plus 巻: 136 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.1140/epjp/s13360-021-01859-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inter-Temporal Aggregation for Spatially Explicit Optimal Harvest Scheduling under Area Restrictions (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto Atsushi、Asante Patrick
  • 雑誌名: Forest Science 巻: 67 ページ: 587～606
  • DOI: 10.1093/forsci/fxab025
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Distance Constraints to Create Green-Pathway as Environmental Concerns for Spatially Constrained Harvest Scheduling (2024)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: FORMATH 2024
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Developing a Landslide Probability Model Using Similarity-Based Sampling of Absence Data: A Case Study in Itsuki Village, Kumamoto Prefecture, Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mitsuda
  • 学会等名: FORMATH 2024
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analysis of the geographic and vegetation factors influencing predation damage on sea turtle eggs by alien Japanese wild boar (Susscrofa leucomystax) on Tokashiki Island, Okinawa, Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: Masashi Konoshima
  • 学会等名: FORMATH 2024
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Selection of time varying Height-Diameter curves (2024)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Tonda
  • 学会等名: FORMATH 2024
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Revisiting Thinning Strategy Optimization for Timber Production in Pinus kesiya Stands of Vietnam Using Dynamic Programming (2023)
  • 著者名/発表者名: Masashi Konoshima
  • 学会等名: Joint International Symposium on Sustainable Forest Ecosystem Management by Taiwan, Japan and Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stochastic Modeling and Landscape Management (2023)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: Joint International Symposium on Sustainable Forest Ecosystem Management by Taiwan, Japan and Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mixed Integer Programming Models for Land Use Management Concerning Pollination Services (2023)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: FORMATH 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating Temporal Trend of Height-Diameter Curves in the Even-Aged Plantation Forest (2023)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Tonda
  • 学会等名: FORMATH 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical Approach for Selecting Height-Diameter Curves (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kamo
  • 学会等名: FORMATH 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Plot-level 3D Modeling and Stem Volume Estimation Based on Under-canopy UAV-SfM-MVS Survey Approach in Subtropical Forest of Okinawa Island, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Masashi Konoshima
  • 学会等名: FORMATH 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 成長関数の選択問題とその周辺 (2023)
  • 著者名/発表者名: 加茂 憲一
  • 学会等名: 統計数理研究所リスク解析戦略研究センターシンポジウム-データサイエンスが切り拓く資源管理のフロンティア -
  • 招待講演
• [学会発表] 時空間情報を活用した回帰モデルについて (2023)
  • 著者名/発表者名: 冨田 哲治
  • 学会等名: 統計数理研究所リスク解析戦略研究センターシンポジウム-データサイエンスが切り拓く資源管理のフロンティア -
  • 招待講演
• [学会発表] 森林経営管理における時空間軸の意思決定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 木島 真志
  • 学会等名: 統計数理研究所リスク解析戦略研究センターシンポジウム-データサイエンスが切り拓く資源管理のフロンティア -
  • 招待講演
• [学会発表] 土砂災害リスクを考慮した林業適地抽出技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 光田 靖
  • 学会等名: 統計数理研究所リスク解析戦略研究センターシンポジウム-データサイエンスが切り拓く資源管理のフロンティア -
  • 招待講演
• [学会発表] 森林資源ランドスケープ管理の最適化とリスク制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉本 敦
  • 学会等名: 統計数理研究所リスク解析戦略研究センターシンポジウム-データサイエンスが切り拓く資源管理のフロンティア -
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluating habitat quality of natural forests as nesting habitat for native honey bee (Apis cerana) using field survey data of number of bees visiting to flowers of huganatsu (Citrus tamurana) (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasushi MITSUDA
  • 学会等名: FORMATH 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Visual preferences for slope greening and stabilization interventions: the case study of Northern part of Okinawa Island, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Masashi Konoshima
  • 学会等名: FORMATH 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Inter-Temporal Aggregation for Spatially Explicit Optimal Harvest Scheduling under Area Restrictions (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: FORMATH 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between abundance of native honey bee (Apis cerana) and distance to natural forests in hyuganatsu (Citrus tamurana) orchards in Aya Town, Miyazaki Prefecture (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasushi MITSUDA
  • 学会等名: Joint International Symposium on Sustainable Forest Ecosystem Management by Taiwan, Japan and Korea
  • 国際学会
• [学会発表] がん登録データ活用のためのツール開発とその応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 福井敬祐
  • 学会等名: 日本がん登録協議会
  • 招待講演
• [学会発表] Optimal Corridor Connection Considering Forage Reserve within Spatially Constrained Harvest Scheduling with Area Restrictions (2021)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: 5th ZIB-RIKEN-IMI-ISM MODAL Workshop on Optimization, Data Analysis and HPC in AI
  • 国際学会
• [学会発表] Sustainable Resource Management against Spread of Disastrous Events within Optimization Framework (2021)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: The 2022 ISAE (PERHEPI) International Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Wildlife Corridor and Forest Resource Management Through Mathematical Programming toward SDGs (2021)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yoshimoto
  • 学会等名: The 4th International Conference of TREPSEA 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会・シンポジウム開催] International Symposium FORMATH 2024 (2024)
• [学会・シンポジウム開催] International Symposium FORMATH 2023 (2023)
• [学会・シンポジウム開催] Joint International Symposium on Sustainable Forest Ecosystem Management (SFEM) (2023)
• [学会・シンポジウム開催] International Symposium FORMATH 2022 (2022)