生態学のデータ解析 - 空間統計学

• 空間統計学 (spatial statistics)，空間構造のあるデータの統計モデリングについて
  • ベイズ統計 & MCMC も参照
  • 2008 年生態学会企画集会 始めよう！ベイズ推定によるデータ解析のページ で空間構造のあるベイズモデルの解説あれこれがダウンロードできます

[もくじ]

• 空間相関を考慮した解析をしたい
  • R でなんとかしてみる
  • WinBUGS で何とかしてみる
• R で空間統計学
  • geoR 系
  • CarNormal?
  • spmoran
  • spBayes
• WinBUGS (GeoBUGS)
• 書籍・論文
• 空間統計学な生態学研究者
  • John Silander
  • Christopher K. Wikle
• これでだいじょうぶなの？生態学な空間統計学ぎもん

空間相関を考慮した解析をしたい 

• その「とりあえず」のとりかかりかたについて考えてみます (2009-03-24 版)
• 基本方針: R か WinBUGS で何とかする
  • Rethinking the linear regression model for spatial ecological data: reply http://www.esajournals.org/doi/abs/10.1890/15-0165.1?af=R
• このペイジ全体もよく見てください

R でなんとかしてみる 

• geoR, geoRglm package を使うことになりそうです
  • このペイジの下の記述を参照
• R で空間統計解析をする場合，The R Book (日本で編集されたほう) の空間統計関連は見ておいたほうがよいでしょう
  • 岡田昌史 (編). 2004. The R Book. 九天社. ISBN: 4901676970.
• つぎに geoR, geoRglm の文献をみるのがよいでしょう
  • このペイジの下の記述を参照
  • とくに R News の Christensen の解説はお手軽です
    • Christensen, O. F. and Ribeiro Jr, P. J. (2002). geoRglm - a package for generalised linear spatial models. R News, 2(2), 26-28. ISSN 1609-3631.
  • これらの package では variogram を念頭においた統計モデリングがなされています．variogram 的な考えかたのほうがより一般性がありますが，推定すべきパラメーターの数も増えます．

WinBUGS で何とかしてみる 

• 2009 年の ? 月発行の日本生態学会誌の空間統計ベイズモデリング特集をよくよむ
  • 久保の 例/car.normal() なんかも参照してください

R で空間統計学 

• まずは CRAN Task View: Analysis of Spatial Data で近ごろの概要をみてください
• library(spatial) in VR package -- K 関数, L 関数の計算など
  • 名波哲さんによる 御蓋山ナギ-イヌガシ林における雌雄異株植物が作り出す空間構造 (K, L 関数の応用)
• gstat package -- variogram まわりの簡単なことなど

geoR 系 

• Gaussian Random Field (GRF) 使ったモデル
  • 「なぜ GRF が必要か?」に関する久保の ひとことPDF ファイル
    • 2006-03-24 JES53 新潟大会「動物の分布拡大」自由集会のコメントらしきもの
    • これだけでは何なのかよくわからないかも……
• geoR package: GRF つかった推定・シミュレイションなど
  • DSC2003 の Proceedings に作者 Paulo J. Ribeiro Jr. たちによる解説文 ``geoR and geoRglm: Software for Model-Based Geostatistics'' がある
  • library(help = geoR)
• geoRglm package: GRF と連動する GLM である generalized linear spatial model (GLSM) の推定・シミュレイションなど
  • geoRglm -- 作者 Ole F. Christensen によるサイト
  • library(help = geoRglm)
  • R News にも Christensen によるよい解説あります
    • Christensen, O. F. and Ribeiro Jr, P. J. (2002). geoRglm - a package for generalised linear spatial models. R News, 2(2), 26-28. ISSN 1609-3631.

CarNormal? 

• 例/car.normal() - WinBUGS で空間相関のある random effects をあつかう方法のひとつ

spmoran 

• 村上さんの library(spmoran)
  • 論文 https://arxiv.org/abs/1703.04467

spBayes 

• spBayes - 参照: http://blue.fr.umn.edu/spatialBayes/
  • Author に Hierarchical modeling and analysis for spatial data の著者が含まれている
• R における空間データ基盤クラスである sp については Rの整備と利用 研究集会 (2006-12-09) の谷村晋さん (長崎大学) による「地理空間分析のためのベクタデータモデル共通基盤 － sp パッケージのクラスとメソッド－」を参照されてください

WinBUGS (GeoBUGS) 

• http://www.mrc-bsu.cam.ac.uk/bugs/winbugs/geobugs.shtml
  • いつくかの関数は WinBUGS-1.4 内に含まれているらしい
  • 2008 年 3 月の生態学会福岡大会ベイズ企画集会で使った例
    • 例/car.normal()

書籍・論文 

• Banerjee S, Carlin BP and Gelfand AE. 2004. Hierarchical modeling and analysis for spatial data. CRC

  

• Clark JS and Gelfand AE. 2006. Hierarchical modellin for the environmental sciences. Oxford. → 本/環境科学の階層モデル
• 長谷川政美, 種村正美. 1986. なわばりの生態学 - 生態のモデルと空間パターンの統計. 東海大学出版会. ISBN: 4486009088.
  • 先駆的な内容, 現在入手困難
• 間瀬茂, 武田純. 2001. 空間データモデリング -- 空間統計学の応用. 共立出版. ISBN: 432012006X.

  

• 岡田昌史 (編). 2004. The R Book. 九天社. ISBN: 4901676970.
  • 空間統計学に関するさまざまな記述あり，特に「第 10 章. R で空間統計学」には確率場，クリギング，geoR に関する解説がある

空間統計学な生態学研究者 

John Silander 

• 外来侵入植物の拡散過程のベイズモデル化など
• http://hydrodictyon.eeb.uconn.edu/people/silander/ に論文 PDF ファイル集がある
  • (Bayesian 初心者むけ?) Latimer, A. M., S. Wu, A. E. Gelfand and J. A. Silander, Jr. 2006. Building statistical models to analyze species distributions. Ecological Applications 16: 33-50

Christopher K. Wikle 

• 動物の分布拡大の統計モデリングの研究者，http://www.stat.missouri.edu/~wikle/ -- ご本人の website
  • 本/環境科学の階層モデル
• Google Scholor で得られる 検索結果

これでだいじょうぶなの？生態学な空間統計学ぎもん 

• 生息地選択＆ランダム点群＆ GLM" なる空間統計モデリング (?)…これって大丈夫なんだろうか？……少なくとも空間相関はまったく考慮されていない．
• 似たものとして，観測点近傍の状態を説明変数にする GLM とか．
• 「GIS 上でバッファを発生させて…」というのも同類かも