平成23（2011）年度　一般研究２実施報告書

課題番号	23−共研−2030		分野分類			統計数理研究所内分野分類			d
						主要研究分野分類			7
研究課題名	生態系サービス評価に関わる土地利用管理最適化システムの構築
フリガナ 代表者氏名	ヨシモト アツシ 吉本 敦				ローマ字		Yoshimoto Atsushi
所属機関	統計数理研究所
所属部局	数理・推論研究系
職　　名	教授
配分経費	研究費	40千円		旅　費		90千円		研究参加者数		5　人

研究目的と成果（経過）の概要

「生態系サービス」は生態系から提供される資源・プロセスであり，人間の生存基盤となる．「生態系サービス」の提供においては，動植物が重要な役割を果たしている場合が多く，例えば，ハチなどの昆虫は，農作物のポリネーター（送粉者）として知られており，その生息数は農作物の収穫量に大きな影響を与えると考えられている．しかし，経済発展に伴う急速な土地利用の変化は，これら動植物の生息地破壊・分断を引き起こすため，様々な生態的・経済的被害に繋がる「生態系サービス」の劣化が懸念されている．それゆえ，これら動植物の生息地と行動パターンを考慮し，適切な土地利用により「生態系サービス」の保全・維持を目指すことは持続可能な社会を達成する上で重要な課題である．「生態系サービス」の劣化が社会経済に及ぼす影響は，2006年にTEEB(The Economics of Ecosystems and Biodiversity)において取り上げられるなど，近年，「生態系サービス」の経済評価は，世界中で議論され，注目が高まっている．経済活動と「生態系サービス」の関係を明らかにすることは，経済評価を行う上で必要不可欠であるが，特に，土地利用の空間的なパターンが「生態系サービス」の供給レベルに大きな影響を与えることが認識されている．例えば，ポリネーターによる「生態系サービス」については，ポリネーターの営巣地となる森林から採餌場所あるいは，畑までの距離が受粉の成立を左右するため，森林・採餌場所・畑など，それぞれの土地利用空間配置を距離として把握し，適切な配置パターンを維持することが，「生態系サービス」の持続的な提供において重要である．しかしながら，これまでの「生態系サービス」の経済分析の多くは理論的な議論の展開，あるいは小規模なケーススタディの分析にとどまっており，土地利用空間パターンと経済活動の空間的な要素との関係を捉えたものはない．その結果，経済活動により改変される土地利用とそれに伴う植生の空間的なパターンの変化が「生態系サービス」に与える影響を経済システムの枠組みで評価できる分析手法は未だ開発されていない．今後，環境保全の
ためのグローバル・ビジョンとして「生態系サービス」保全に関わる様々な政策について議論が展開され，適切な計画が提案そして実施されることが予想される．経済活動と「生態系サービス」供給の適切な空間的構造関係を持続するため，それらの動的な変化を捉えることのできる定量モデルの開発，及びその利用による「生態系サービス」への影響を考慮した最適土地利用管理計画の立案が必要不可欠である．本研究では，「生態系サービス」の保全・維持を念頭にした効率的な土地利用空間パターンを探求できる時空間的土地利用最適化モデルを構築することを目的とした．
　研究成果は次の通りである．まず，シミュレーション分析の基礎となるGISデータの収集・構築を進めて，土地利用図，植生図・サンゴ分布図については，シェイプファイルを収集・構築行った．更に，森林計画図も紙ベースで一部入手済みであり，現在，この計画図のGIS化により，統合的なGISデータベースを完成する予定である．また，生態系モデルについては，沖縄の貴重種についての文献を収集・整理し，HSIモデルのプロトタイプを構築した．加えて，様々な土地利用の政策分析に対応するため，これまで，土地利用における「隣接関係」を考慮に入れた空間制約を取り扱い，0-1整数計画法による最適化モデルを構築し，経済分析を進めた．例えば，森林においては，「隣接しあった林分を同時期に伐採することはできない」という空間的制約条件を課すことにより，野鳥獣の生息域などの保護，森林景観の確保，林地の保全等の環境保全に対応した問題に取り組み，その問題を解法する最適化アルゴリズムを開発し，保護政策に対する長期的な影響の経済分析などを行った．また，森林経営の効率化を図るため，近年，各地域において導入されつつある施業団地化の最適空間配置を探索できる最適化アルゴリズムも開発した．このアルゴリズムは空間的逐次型連結関係を考慮に入れて，最適な林分集約化を行うもので，生息地の空間連続性などの空間パターンの評価に広く応用が可能である．それゆえ，これらのアルゴリズムを用いることで，最適土地利用空間配置の探索において，ここで検討する「生態系サービス」と土地利用の空間配置パターンの関係を的確に捉えることができる．

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

論文発表
1.Konoshima M., Marusak R., Yoshimoto A. (2011) Harvest scheduling with spatial aggregation for two and three strip cut system under shelterwood management, Journal of Forest Science, 57(6): 271-277
2.Konoshima, M., Marusak, R. and Yoshimoto, A. (2011) Spatially Constrained Harvest Scheduling for Strip Allocation under Moore and Neumann Neighborhood Adjacency, Journal of Forest Science, 57(2):70-77
3.木島真志・吉本敦 (2011) 適応型技術・生態系サービスを考慮に入れた森林管理の経済分析, 生物の科学　遺伝, 65(5): 70-76
4. 加茂 憲一(2012) 生存時間解析による引っ張り実験データの解析, FORMATH Vol.11: 195-209
学会発表
1. Yoshimoto, A. & Konoshima, M. 2011. Optimal aggregation of forest units over space and yime subject to certain area constraints, 3月，札幌医科大学, FORMATH SAPPORO 2011
2. Yoshimoto, A. 2011. Spatial concerns and formulation for harvest scheduling,11月，政策研究大学院大学，FORMATH FORUM
3. Yoshimoto, A. & Konoshima, M. 2011. Spatially constrained harvest scheduling under model i formulation for multiple harvests subject to area restrictions, Systems Analysis Conference, March, Chile, 2011
4. Yoshimoto, A. & Konoshima, M. 2011. Reconsideration of green-up concerns in spatially constrained harvest scheduling in terms of the exact solution method, Canadian Operations Research Society Annual Meeting, May, Newfoundland, Canada
5. Kamo, K. & Yoshimoto, A. 2011. Statistical analysis on forest devastation by snow and wind with use of logistic regression for geographical concerns and survival analysis for tree-breaking, The 2011 World Conference on Natural Resource Modeling, June, Ottawa, Canada
6. Yoshimoto, A. 2011. Mathematical programming for forest resource management, International Seminar/Workshop on Forest Resource Management under Socio-Ecologically Fragile Environments, August, Cambodia
7. Konoshima, M. & Yoshimoto, A. 2011. Spatial forest management for mitigation biological disturbances due to climate change, International Conference on Forest Technologies for Mitigation Climate Change, October, Korea
8. Kamo, K. & Yoshimoto, A. 2011. Selecting growth function for "better" projection of carbon sequestrated, International Conference on Forest Technologies for Mitigation Climate Change, October, Korea
9. Akaishi, R. & Yoshimoto, A. 2011. Carbon accounting for forest stand management through stand density management diagram simulator, International Conference on Forest Technologies for Mitigation Climate Change, October, Korea

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
加茂 憲一	札幌医科大学
木島 真志	琉球大学
二宮 嘉行	九州大学
柳原　宏和	広島大学