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2022 年度 実施状況報告書

説明可能な機械学習モデルを用いた住民避難行動分析と促進策

研究課題

研究課題/領域番号 21K04301
研究機関岐阜大学

研究代表者

高木 朗義  岐阜大学, 社会システム経営学環, 教授 (30322134)

研究分担者 杉浦 聡志  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30648051)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードXAI / 説明可能なAI / 機械学習 / 避難行動 / 豪雨災害
研究実績の概要

頻発する豪雨災害において多くの犠牲者が生じている現状から,住民避難の促進に対して様々な視点から考える必要がある.そこで本研究では,機械学習手法とXAI(説明可能なAI)を用いて,住民避難行動に影響を与える要因およびその交互作用を明らかにした.
分析に用いたデータは,平成30年7月豪雨,令和元年台風19号,令和2年7月豪雨,令和3年8月の大雨の4種類の災害時における住民避難行動アンケートの調査結果である.これらのデータに対し,XAIの一種であるPD分析を適用することで,アンケート調査の項目および項目の組み合わせが避難の予測に対して,どの程度の影響を与えるのかを明らかにした.
各災害において,過去の避難経験や自宅の被災経験,災害時の土砂災害や浸水による自宅の被災などの組み合わせによって避難行動に影響を与えているが明らかとなった.交互作用効果の大きい項目の組み合わせに着目すると,項目単体での影響が0に近い値や負の値を持つ項目などの単独では避難行動に影響を与える要因とは言えない項目同士が組み合わさることによって,避難行動に影響を与えることが明らかとなった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究では,次の4つの内容を予定している.(1)直近3年間で収集した統一的な項目で構成される住民避難行動アンケート調査データに対して,統計手法を用いて比較分析することにより,災害状況や地域条件との関係性を踏まえた上で,住民避難行動の共通点や相違点を明らかにする.(2)ロジットモデルを用いて住民避難行動の特性を明らかにする.(3)説明可能な機械学習モデルを用いて住民避難行動モデルを構築し,それらを比較分析することにより,住民避難行動の特性を明らかにする.(4)説明可能な機械学習モデルを用いて住民避難行動を促進する施策を提案する.
このうち,(1)は高木が2件の学会発表,(2)は杉浦が1件の学会発表,(3)(4)は両者で11件の学会発表と1件の査読付き論文の研究成果を挙げており,当初の計画以上に進展している.

今後の研究の推進方策

当初の研究計画で挙げた目標を達成するための研究内容は,概ね学会発表をしてきた.今後は,学会発表した内容を精査して査読付き論文へ投稿し,研究成果として確立して行く予定である.

次年度使用額が生じた理由

コロナ感染症により参加した国際会議がオンライン開催になったため。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] FACTOR ANALYSIS OF RESIDENTS EVACUATION CHOICE BEHAVIOR DURING HEAVY RAIN USING EXPLAINABLE MACHINE LEARNING MODEL2022

    • 著者名/発表者名
      TSUKAMOTO Michiro、TAKAGI Akiyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      巻: 77 ページ: I_181~I_191

    • DOI

      10.2208/jscejipm.77.5_I_181

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PROMOTION OF DISASTER PREPAREDNESS FOR MEMBERS OF COMPANIES OR ORGANIZATIONS USING THE “APP DISASTER REDUCTION SCHOOL” - THROUGH PRACTICE TO IMPROVE CORPORATE RESILIENCE -2022

    • 著者名/発表者名
      TAKAGI Akiyoshi、HONDA Akane
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      巻: 78 ページ: II_84~II_94

    • DOI

      10.2208/jscejipm.78.6_II_84

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 説明可能な機械学習モデルを用いた豪雨時における避難/非避難選択行動の要因分析2022

    • 著者名/発表者名
      塚本満朗,髙木朗義
    • 雑誌名

      土木計画学研究・講演集

      巻: 66 ページ: -

  • [雑誌論文] Factor analysis of evacuation behavior during heavy rain using eXplainable AI(XAI)2022

    • 著者名/発表者名
      Tsukamoto Michirou、Takagi Akiyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the City Planning Institute of Japan, Chubu Branch

      巻: 33 ページ: 63~64

    • DOI

      10.11361/cpijchubu.33.0_63

  • [雑誌論文] 決定木モデルに基づく機械学習を用いた平成30年7月豪雨災害における住民の避難行動の要因分析2022

    • 著者名/発表者名
      神谷奏有,杉浦聡志
    • 雑誌名

      土木計画学研究・講演集

      巻: 66 ページ: -

  • [雑誌論文] 複数モードを考慮した最適浸水一次避難計画手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      浅田智裕,杉浦聡志
    • 雑誌名

      土木計画学研究・講演集

      巻: 65 ページ: -

  • [雑誌論文] レジリエンス概念を導入した災害時の道路啓開評価2022

    • 著者名/発表者名
      田中敦也,栁沼秀樹,杉浦聡志,力石真,寺部慎太郎,海野遥香,鈴木雄
    • 雑誌名

      土木計画学研究・講演集

      巻: 66 ページ: -

  • [学会発表] XAI(説明可能なAI)を用いたコロナ禍のリスク回避行動・意識に関する要因分析2023

    • 著者名/発表者名
      金子芽生・塚本満朗・髙木朗義
    • 学会等名
      令和4年度土木学会中部支部発表会
  • [学会発表] XAI(説明可能なAI)を用いた住民避難行動に関する要因の交互作用分析2023

    • 著者名/発表者名
      塚本満朗・髙木朗義
    • 学会等名
      令和4年度土木学会中部支部発表会
  • [学会発表] 説明可能なAI(XAI)を用いた豪雨時の住民避難行動分析2022

    • 著者名/発表者名
      髙木朗義・塚本満朗
    • 学会等名
      第17回防災計画研究発表会
  • [学会発表] Analysis of evacuation behavior using eXplainable AI (XAI)2022

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Takagi, Michiro Tsukamoto
    • 学会等名
      The 12th International Conference of the International Society for the INTEGRATED DISASTER RISK MANAGEMENT - IDRiM2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 説明可能な機械学習モデルを用いた豪雨時における避難/非避難選択行動の要因分析2022

    • 著者名/発表者名
      塚本満朗・髙木朗義
    • 学会等名
      第41回日本自然災害学会学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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