地域の時空間予測と表現 東京大学 社会基盤工学専攻 清水英範 CSIS workshop on research agenda for spatial analysis 2003.2.22 地域の時空間予測と表現 東京大学　社会基盤工学専攻 清水英範

１．はじめに ～ 自己紹介もかねて ● 専 門： 地域計画の高度化を目標とした 地域データの調査と解析（計画分析） １．はじめに　～　自己紹介もかねて ● 専　門：　 地域計画の高度化を目標とした 　　　　　　 　　 地域データの調査と解析（計画分析） ● 研究歴： 土地利用・交通モデル 衛星リモートセンシング画像解析 都市計画支援システム 時間地図（Linear Cartogram） Neural Network 画像分類 GPSによる水準測量システム 動画像による車両動態解析 古地図による旧都市景観のVisualization 空間回帰分析、空間内挿 Area Cartogram 　　　　　など ● 研究歴： 土地利用・交通モデル 衛星リモートセンシング画像解析 都市計画支援システム 時間地図（Linear Cartogram） Neural Network 画像分類 GPSによる水準測量システム 動画像による車両動態解析 古地図による旧都市景観のVisualization 空間回帰分析、空間内挿 Area Cartogram 　　　　　など

土木工学の計画分析研究を振り返ってみて ● 地図や統計データなどの地域データを作成する ● 地域データから地域の現状や問題点を探る ● その過程や結果を国民に分りやすく表現する 　　　という地域計画の基本についての技術 　　　　　　　　　（地理学的な技術？） 　　にあまり大きな関心を向けてこなかった？ プロジェクト分析（需要予測/評価）への社会的要請

＋ ● 近年のGISの高度化と普及 ● 地域データの流通システムの整備 ● 測位・調査技術の進展 ● プロジェクト分析への社会的要請の低下 (研究者の意識には差があろうが) 地理学的な物の見方や 研究アプローチへの回帰

２．計画分析とGIS、空間解析 ■ 計画分析の目標 地域データの調査と解析から、地域の 諸現象の因果関係を分析し、そこから 地域の問題点やその解決の方向を 論理的に導くこと 空間解析が必要不可欠な所以

■ 計画分析の最低限の目標（責務） 地域の現在、そして過去から現在まで の変遷を、多くの人々が知識として共有 できるように表現すること 地域の歴史と現状を知り、 それを他の地域と比較すること無しに、 地域の将来像を議論することはできない

GISと空間解析 地域の現在、そして 過去から現在までの変遷を、 多くの人々が知識として共有する GISと空間解析の意義は 地域計画の根底を支えるという意味で GISと空間解析の意義は 確固たるものになる

■ 私にとっての空間解析の目標 １．任意の時点、任意の地点（地区）の 地域の様子を予測する（復元する） 地域の時空間予測 GIS上の種々のデータを最大限に活用して、 １．任意の時点、任意の地点（地区）の 　　地域の様子を予測する（復元する） 地域の時空間予測 ２．その結果や、そこから示唆される 　　地域の特徴を分りやすく表現する 地域の時空間表現

３．地域の時空間予測 ● 空間予測（内挿、補間） ● 時空間予測（内挿、補間） ・点データに基づく空間内挿 ・面データの集計単位の変更（面補間） ● 時空間予測（内挿、補間） ・画像（グリッド）データに基づく時空間内挿 　　　　　　　　　　　： ・地域科学、計量経済学などの 　　地域分析手法　→　多くは適用可能

■ 私がいま必要だと思うこと ● GIS上のデータを最大限に活用して 　地域の時空間予測を行う手法の 　全体像を容易に俯瞰でき、 ● 論理的に適度に厳密で、かつ 汎用性、実用性の高い 　　　　　　　　　予測の手法（体系）の提示

土木の計画分析に根付いた予測手法の代表例として ■ 交通需要予測の四段階推定法 　　　　土木の計画分析に根付いた予測手法の代表例として ● 発生・集中、分布、機関分担、経路配分という手順 →　・ 全体像が分かりやすい ● 手法：　重回帰モデル、ロジットモデルなど →　・ 知的好奇心を適度に満足させる →　・ 汎用性、実用性、操作性に富む ● 実務への迅速な普及 ● 研究の活性化 ←　科学としての弱点が明確で、 　　　　　　　 　　　　　　 格好の研究対象、攻撃対象

■ 私のとっての時空間予測（概念）の悩み (例） ● 誤差の空間相関の表現 Kriging　・・　covariogram　←　stationary 空間回帰モデル　・・　ECM 　→　non-stationary ● （社会的距離による）空間依存関係の表現 距離は説明変数なのかパラメータなのか？ 例） 予測：

■ 私の願い GISは地域の現在の姿、そして地域の 過去から現在までの変遷を私たちの眼前に 分りやすく提示してくれる道具 　　　　　 最低限必要なのである という考え方を社会に定着させたい。

全体像を容易に俯瞰でき、 論理的に適度に厳密で、かつ実用性の 高い時空間予測の手法（体系）が必要 多くの人に理解され、魅力的と思われ、 結果として応用研究が増える 地域計画の新展開 （開かれた計画） 理論の精緻化など 　研究の活性化

GISデータは ● ４次元(x,y,z,t)空間に定義され、また ● 限定された形式によって定義された、 ● 主題をもったデータ群である 時空間予測の手法（体系）

４．地域の時空間表現（visualization） ● Distance/Area Cartogram ● 地図の感性表現 ● 景観の復元 ● 立体表現 ● 画像のスーパーインポーズ ● アニメーション（モーフィング) ● CGアニメーション（Walk/Fly-Through) 等々

■ GISを用いた表現の面白さ 奇想天外とも言えるような独創的、 画期的な表現手法はないものか？ GIS上の複数のデータを巧みに利用した表現 ● Cartogram　・・　地図＋統計データ（or 距離） ● 画像のスーパーインポーズ　・・　複数の画像 ● モーフィング　・・　複数の画像（特に時系列） ● Fly-Throughアニメーション　・・　DEM＋画像 奇想天外とも言えるような独創的、 画期的な表現手法はないものか？ ・交通量、時間距離などの非対称データの表現 　　　　　　　　　　　　　　：　　　　　

■ 地域計画への利用において重要な視点 ● 多くの人々の関心を誘う、 分りやすくて印象的な表現能力 ● 議論や合意形成を円滑化する on-demandでの迅速な表現能力 人間の知覚能力や錯覚をうまく利用する

Fly-Throughアニメーション DEM ＋ オルソ空中写真

Fly-Throughアニメーション 明治時代DEM ＋ 五千分一東京図原図

● 表現手法の難しさ（悩み） Area Cartogram は限界か？ Cartogram 研究の面白さ Cartogram に対する評価 合致しない 社会的意義という観点からの 　Cartogram に対する評価

Continuous Area Cartogram by　Eihan Shimizu and Ryo Inoue

2000年 市区町村別転入超過率（一都三県） 凡例 10%~ 1%~10% 0.1%~1.0% 0%~0.1% -0.1%~0% -1%~0.1% -10%~-1% ~-10% 凡例

Continuous Area Cartogram 2000 計算時間　約5時間 (1.8GHz)

Dorlingの手法 2000

清水・井上による手法

５．まとめ ① GISは情報を４次元空間に貼り付ける道具である ② 地図や統計データ等は、断片的ながらも、その地域の 　特徴を端的に表す情報である ③ したがって、GISならではと思える仕事で、また力を 　発揮すべき仕事は、GIS上の断片的な情報から地域の 　時空間をリアルに予測する（復元する）ことであり、その 　結果を分りやすく印象的に表現することである、 ④ ここに、空間解析の（社会からクリアに見える）明確な 　貢献が期待され、これにより、地域計画にとっての 　GISと空間解析の意義は不動のものとなる。