VI-3　異なる2つの点分布の関係を分析する方法

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1 VI-3　異なる2つの点分布の関係を分析する方法
　異なる2種類の点オブジェクトが，同一地域内に分布している場合，それらの関係が問題になることがある．

2 Deaths from cholera in London, 1854

3 Lung and larynx cancer cases in the Chorley-Ribble area
Lung cancer Larynx cancer Lung and larynx cancer cases in the Chorley-Ribble area

4 　二つの分布間の関係といっても様々なものがあり得るが，ここでは，二つの分布が互いに接近しているのか，互いに避けあっているのか，そのどちらでもないのか，ということに焦点を当てる．

5 相互回避 相互集塊 相互独立

6 二つの分布の類似性は， 1) 相互の因果関係（一方が他方を引き起こす） 　　　例：コレラ患者と井戸の分布 ２） 同一の原因を持つ（どちらも同じ原因による） 　　　例：肺ガンと咽頭ガンの患者の分布 を暗に物語る．

7 他にも， 　　産業廃棄物焼却施設と咽頭ガン患者の分布 　　犯罪発生地点と交番の分布 　　プランクトンとその捕食者の分布 　　鉄道駅と商業施設の分布 ・・・

8 いま，分析領域内にA，Bという2種類の点分布が存在する．ここで，分析領域を合同なM個の区画に分割し，区画を以下のように分類して数える．
VI-3.1　区画法 　いま，分析領域内にA，Bという2種類の点分布が存在する．ここで，分析領域を合同なM個の区画に分割し，区画を以下のように分類して数える． A種を含む A種を含まない 合計 B種を含む kAB k0B KB B種を含まない kA0 k00 K-KB 合計 KA K-KA K

9 　ここで，もし二つの分布間に関係がないとすると，表の左列と中列，上段と中段はそれぞれ相似形になるはずである．このことを検定するには，以下の統計量を計算すればよい．

10 　この統計量は，二つの分布が独立である場合，自由度1のc2分布に従う．

11 問題点 　a) 区画の大きさによって結果が異なる 　b) 空間的な位置に関する情報を生かしていない

12 VI-3.2　相互最近隣距離法 　単一点分布における最近隣距離法に対応 　いま，分析領域内にA，Bという2種類の点分布が存在し，それぞれの点の個数をna， nb，密度をla， lbとする．

13 　それぞれの種類の全ての点について，他種の最近隣点までの距離の平均値（平均相互最近隣距離）を計算する．
　但し，daiはAに属する点iからBに属する最寄りの点までの距離， dbiはBに属する点iからAに属する最寄りの点までの距離をそれぞれ表す．

14

15 　二種類の点が，いずれも無限平面上でランダムに分布する場合，平均相互最近隣距離Dの期待値は簡単な式で表される．
　従って， DとE[D]を比較することにより，二種類の点が互いに接近しているのか，互いに避け合っているのかを判断することができる．

16 　検定の方法は大きく2つに分かれる．点の数が十分多い場合には，それぞれの点分布から点をma， mb個，それぞれna， nbに比例するようにランダムに抽出し，それらについて平均相互最近隣距離Dを計算する．

17 すると，点分布がランダムな場合のDの確率分布は，
となり，正規分布に基づく検定ができる．

18 　点の数が少ない場合には，通常の最近隣距離法と異なり，平均相互最近隣距離Dの確率分布が明らかではない．そのため，検定はモンテカルロシミュレーションによらざるを得ない．

19 VI-3.3　相互K-関数法（2つの分布が対等な場合）
　最近隣距離法の拡張が相互最近隣距離法であるが，同様に，K-関数法の拡張が相互K-関数法である． 　いま，分析領域内にA，Bという2種類の点分布が存在し，それぞれの点の個数をna， nbとする．

20 このとき，Bから見たAの相互K-関数は次のように定義される．
Bの点から距離h以内に存在するAの点の個数 　KAB’(h)= nb la 　Aから見たBの相互K-関数KBA’(h)も同様に定義される．

21 そして，AB間の関係はこれらの加重平均 で表される．但し，通常はこの値を基準化した相互L-関数 が用いられることが多い．

22 　なお，相互K-関数，相互L-関数の統計的検定は，いずれもモンテカルロ・シミュレーションによる．

23 Oklahoma City offences by whites and blacks and the cross L-function
-10 -5 5 10 20 40 60 80 300 offence by whites offence by blacks Oklahoma City offences by whites and blacks and the cross L-function

24 VI-3.4　相互K-関数法（2つの分布が対等ではない場合）
　　例： 肺ガン患者と咽頭ガン患者の分布 　　　　 白人と黒人による犯罪発生地点の分布

25 　しかし現実には，空間的近接性が議論される空間分布の場合，二つの分布間には因果関係が暗に想定されていることが少なくない．
　　例： コレラ患者と井戸の分布 　　　　 産業廃棄物焼却施設と白血病患者の分布 原子力発電所と急性リンパ球小児白血病患者の分布

26 Leukaemia cases in upstate New York, 1978-82
Hazardous waste sites Leukaemia cases Leukaemia cases in upstate New York,

27 Childhood acute lymphocytic leukaemia cases,
N Nuclear power plants Leukaemia cases Childhood acute lymphocytic leukaemia cases, ages 0-15 years for in Sweden

28 　このように，二つの分布の間に因果関係などが想定されており，必ずしも対等な扱いができない場合には，相互K-関数法は適当ではない．
　なぜならば，この方法における統計的検定は，二つの点分布がそれぞれ自由に（ランダムに）分布できると仮定しているからである．この仮定では，「二つの分布が無関係である」か，「二つの分布は互いに影響し合っている」ということしかわからない．

29 　そこでこの場合，相互K-関数の定義において用いられる関数の一方KAB’(h)あるいはKBA’(h)を利用する． KAB’(h)を用いれば， Bから見たAの様子がわかる．従って，例えば産業廃棄物焼却施設と白血病患者の分布を比較する場合，前者をB，後者をAとしてKAB’(h)を計算すればよい．なおこの場合にも，統計的検定はモンテカルロシミュレーションによる．

30 VI-3.5　その他の方法 　非一様場における点パターン分析 　　例： 人口分布による点分布の歪みの修整 　　　　 カルトグラムによる視覚化

31 Census tracts of San Francisco City/County (1980)

32 本来の地図

33 人口に応じて歪めた地図（カルトグラム）

34 Hypothetical cases of a disease

35 Hypothetical cases of a disease

36 時空間における点パターン分析 　・病気の伝染・発症パターン 　・犯罪の発生パターン

37 VI-4　点分布と線分布の関係を分析する方法
　例： 幹線道路とファミリーレストランの分布 幹線道路と呼吸器系疾患の発生率 高圧線と小児ガンの発生率 　この場合，専ら興味は「線分布が点分布に与える影響」にあり，その反対，つまり，「点分布が線分布に与える影響」が考えられることはほとんどないと言って良い．

38 横浜市におけるファミリーレストランの分布

39 VI-4.1　最近隣距離方法 　いま，分析領域内に何らかの線分布と，n個の点が存在しているものとする．このとき，各点から最近隣の線までの距離の平均値を計算する．

40 Spatial relationship between a point distribution
and a line distribution

41 di：点iから最近隣点までの距離 n：点の個数 　そして，点が分析領域においてランダムに分布しているときの平均最近隣距離の確率分布をモンテカルロシミュレーションによって導出し，統計的検定を行う．

42 最近隣距離法と同様，K-関数を用いる方法もある．すなわち，
VI-4.2　K-関数法 　最近隣距離法と同様，K-関数を用いる方法もある．すなわち， 線から距離h以内に存在する点の個数 n l K (h)= 　但し，nは点の個数，lは点の密度をそれぞれ表す．K-関数を計算した後は，モンテカルロシミュレーションに基づく統計的検定を行う．