県境を跨ぐエコ地域づくり戦略プラン道路整備効果計測部会の成果と展望
宮田 譲*（豊橋技術科学大学大学院建築･都市システム学系）
１．成果の要旨
道路整備効果計測部会では三遠地域(図１参照)を対象として，交通-経済-環境の統合モデルを構築した。このモデルを用いてゾーン別の経済効果，CO2，NOx，SOx，浮遊粉塵の排出量を推計した。
３シナリオ(表１，表２参照)をシミュレーションし，年間便益はシナリオ１が 3,593 億円，シナリオ２が 4,410 億円，シナリオ３が 4,745 億円となった。ちなみに対象地域の GDP は約 8 兆円と推計される。３ケースに対応する CO2 は以下のようであった。カッコ内は自動車による排出量を表す。シナリ
オ１が 2,262 万トン(288 万トン)，シナリオ２が 2,268 万トン(293 万トン)，シナリオ３が 2,267 万トン(288 万トン)であった。ちなみに愛知県の生産部門からの排出量は約 8,000 万トンと推計された。さらに土地利用についてはセルラーオートマタを用いて詳細な土地利用モデルを構築した。以上の成果から県境を跨ぐエコ地域プランの策定に重要な情報を与える成果が得られたものと判断される。
２．本研究目標と目標に対する結果
道路整備効果計測部会の最終目標は，三遠南信地域における交通，経済，土地利用，環境負荷の統合モデルを作成し，三遠南信地域における県境を跨ぐエコ地域プラン策定の基礎データを提供することにある。中間年については，モデルの構造がやや簡便化されつつも，一定のシミュレーション結果を出すことをミッションとしている。この達成目標について，対象地域を三遠地域とした交通，経済，土地利用， 環境負荷の統合モデルを作成した。本部会独自の交通ネットワーク整備案に対し，ゾーン不在地主の土地供給

土地市場

業務

企業

供給

業務地代（ Ri ）

居住供給

需要

需要

従業者分布

人口分布

居住地代
（ ri ）の行動

世
帯の企業の利潤最F
大化行動（π i ）（ PiF）

H（ Pi ）

行

世帯の効用最大動
H化行動（ vi ）主な国道･県道
国道・県道主要幹線道路

中期整備案（10年後）短期整備案（5年後）長期整備案（15〜20年後）

図１ 対象地域のゾーニングと対象ネットワーク設定

交通費用

交通費用

図２ 立地均衡モデルと交通需要モデルとの関係

表１ 各シナリオの整備計画案
シナリオ名

交通需要予測モデル

表２ 各シナリオの整備量

整備段階

設定した主な整備内容

シナリオ名

既存道路（車線拡幅整備）

新設道路

シナリオ１

短期整備計画案

国道23号線バイパスの東西連結（蒲郡は除く），音羽蒲郡IC，豊川ICアクセスの強化，国道247号線パイパスの整備，豊橋渥美線明海地区の交差点改良など

シナリオ１

2車線・・・約80km
4車線・・・約27km

シナリオ２

中期整備
計画案

シナリオ１の整備＋三河港周辺地域産業幹線道路網の既成，国道23号線バイパスの暫定2車線全通及び一部4車線化，第二東名高速道路と三遠南信自動車道の構成など

2→4車線・・・約23km
4→6車線・・・約4km

シナリオ２2車線・・・約120km
4車線・・・約42km

シナリオ３

長期整備計画案

シナリオ２の整備＋三河港周辺地域産業幹線道路網の完成，国道23号線バイパ
スや臨港道路の4車線化による東西方向の交通処理能力の向上，（仮）豊橋三ヶ日道路の整備による国土幹線道路や地域幹線道路への連絡道路の強化など

2→4車線・・・約43km
4→6車線・・・約4km

シナリオ３

2→4車線・・・約93km
4→6車線・・・約4km

2車線・・・約156km
4車線・・・約65km

別経済集積の変化，交通量変化，経済効果，環境負荷変化，土地利用変化をシミュレーション分析できた。課題については５節で述べるが，現在時点までのミッションは達成できたものと判断する。
３．研究方法
本研究では応用都市経済モデル(CUEモデル)を基本とするモデルの開発を行っている。このモデルは図２に示すように立地均衡モデルと交通需要予測モデルから構成される。両者を同時に均衡させ，矛盾なく統合するために，交通需要予測モデルでは所与の活動立地のもとでの交通市場均衡解を求め，活動立地均衡モデルでは所与の交通費用のもとでの立地均衡解を求めるものとしている。そしてそれらの均衡解が収束するまで両モデルを交互に推計するモデル構造となっている。
交通需要モデルは，立地均衡モデルで推計された家計・企業の立地分布及び自由・業務トリップ数を用いて発生トリップ数を推計し，トリップを交通ネットワーク上に配分させていくモデルである。
交通需要モデルで推計された自由・業務トリップ一般化費用は，立地均衡モデルへ戻され，立地均衡モデルと交通需要モデルが均衡するまで繰り返し計算される。それらのモデルで均衡がとれた状態が最終的なシミュレーション結果として扱われる。
CUE モデルでの均衡解をもとに移動発生源，固定発生源別に CO2，NOx，SOx，浮遊粉塵が推計される。
本研究では交通量配分計算について確定均衡概念を主としているが，確率均衡概念の適用についても検討を行っている。
４．研究結果4−1．確定均衡概念に基づく研究成果
確定均衡概念に基づく研究成果は以下のようにまとめられる。
(1)分布交通量モデルのパラメータ推定は線形回帰とポアソン回帰の２種類を試みている。
ポアソン回
帰では交通量ゼロの OD ペアも考慮することができるという利点を持つ。
(2)最新データである平成 17 年道路交通センサスを用いてモデル構築を行っている。
(3)ゾーン別の経済効果の推計を行った。
(4)CO2，NOx，SOx，浮遊粒子状物質の排出量を推計した．
(5)将来道路整備について段階的に３ケースを想定し，シミュレーションを行った。年間便益はシナリ
オ１が 3,593 億円，シナリオ２が 4,410 億円，シナリオ３が 4,745 億円と推計された。対象地域の GDPは約 8 兆円と推計され，シナリオ３での経済効果は GDP 比 5.9%となり，公共事業の中でも効果が大きいものと解釈される。
(6)上記のケースに対応する CO2 は以下のようであった。カッコ内は自動車による排出量を表す。
①線形化重回帰分析 ②ポアソン回帰分析
兆 円(︶

10.0

約9940億円
約9940億円

約7970億円
約7970億円

8.0
約3800億円
約3800億円

約8兆3060億円
約8兆3060億円

約8兆6880億円
約8兆6880億円

6.0

4.0

約5兆8030億円
約5兆8030億円

2.0約7兆6930億円
約7兆6930億円①②

約7兆5090億円
約7兆5090億円①
約5兆4230億円
約5兆4230億円

総便益

②0.0
シナリオ １

シナリオ ２

シナリオ ３

交通市場内便益

図３ 道路整備による４０年間便益の推移

図４ シナリオ３のゾーン別年間便益(線形化)シナリオ１が 2,262 万トン(288 万トン)，シナリオ２が 2,268 万トン(293 万トン)，シナリオ３が 2,267万トン(288 万トン)であった。
ちなみに愛知県の生産部門からの排出量は約 8,000 万トンと推計される。

図５ シナリオ３のゾーン別年間便益(ポアソン) 図６ 基準ケースでのゾーン別 CO2 排出量(固定発生源)

図７ シナリオ１からシナリオ２にかけてのゾーン別 CO2 排出量の増減(固定発生源)

図８ シナリオ２からシナリオ３にかけてのゾーン別 CO2 排出量の増減(固定発生源)

4−2．確率均衡概念に基づく研究成果
本研究では交通量配分計算に確率均衡概念を用いた計算も行っている。確率均衡配分ではドライバーが経路選択を行う際に認知している旅行時間を考慮することができる。この認知には不確実性が伴うため，経路選択は確率分布することになる。したがってより現実に近いドライバーの経路選択行動を表現することができると考えられる。本研究では確率的経路選択モデルとしてロジット型モデル(Dial 法)とプロビット型モデルを取り上げている。
1) Dial型配分モデル
Dial 型配分モデルでは，OD 別経路選択確率が式(1)のロジット型モデルに従うと仮定することによって得られる配分交通量を，OD 間の経路を列挙せずに計算する方法である。ここで分散パラメータ θが大きいほどドライバーが認識する経路旅行時間のバラツキが小さい状況に対応し，確定的な利用者均衡配分に近づく。逆に θ が小さいほど認知旅行時間のバラツキは大きい状況に対応し，ドライバーは経路による旅行時間の差異を認識しにくいため，一般に OD 間の利用経路数は多くなる。

Prs , k =exp(−θ・Crs , k )∑ exp(−θ・CK

rs , k )(1)

ここで，Prs,k：rs 間の経路 k が選択される確率，Crs,k：経路 k の旅行コストの確定項，θ：分散パラメータ2) Probit 型配分モデル
このモデルは経路旅行時間の知覚分布が多変量正規分布に従うと仮定するものである。しかしその経路選択確率の厳密な計算は容易でないため，本研究ではモンテカルロ法による近似計算法を採用し~ている。まず式(2)のようにリンク a の認知所要時間 ta を次のような正規乱数で与える。

(~ta = N ta , β ta)(2)

ここで，ta：測定可能なリンク所要時間，β：分散パラメータ~
この ta に基づいて All or Nothing 配分を行うものとし，この操作を多数回繰り返すと Probit モデルの経路選択確率から求められる配分結果と近似的に等しい結果が得られることになる。以下ではProbit モデルを用いた経済効果の計測結果を述べておこう。なおこのシミュレーションでは分布交通量推計にポアソン回帰を用いている。

(1)表３は経済効果を要約したものであるが，シナリオ１の年間便益は 2,500 億円，シナリオ２が 3,100億円，シナリオ３が 4,900 億円と推計された。確定均衡配分に比べシナリオ１，シナリオ２が低い推計値，シナリオ３が高い推計値となっている。この結果はポアソン回帰と確率均衡配分の合成による結果と解釈される。すなわち確率均衡配分ではトリップが長い経路も選択され，その結果道路整備の効果もやや小さくなる傾向があるためである。

整備段階
シナリオ１（短期）
シナリオ２（中期）
シナリオ３（長期）表３ 経済効果の計測結果(Probit 型均衡配分)
総一般化時間減少比率
年間総便益(分)増加率8.90×107

1.00

約 2500 億円

1.00

8.68×1070.98

約 3100 億円

1.24

8.63×1070.97

約 4900 億円

1.96

図９ シナリオ３のゾーン別年間便益(Probit 均衡配分)

(2)図９でゾーン別の便益帰着を見ると，図４の結果とは大きく異なっている。すなわち便益帰着は豊橋周辺地域と浜松周辺地域に偏っている。エコ地域プランの観点からは，交通行動の考え方次第では県境地域の振興が難しくなることを示唆している。
4−3．土地利用モデルの研究結果
道路整備効果計測部会では CUE モデルとは別に，セルラーオートマタを用いた豊橋市の土地利用モデルを開発している。図１０はその結果の一部である。
幹線道路としては国道２３号バイパス，臨海道路，第２東名，三遠南信道などを想定している。シミュレーションによる人口分布の変化は，幹線道路整備の有り無しに関わらず，今後も都心部の減少と郊外部へ拡大傾向が続くとい結果になった。
校区別に見ると豊橋市南部及び東部の磯辺,谷川，飯村本郷，二川での効果が大きい。また西部では吉田方も影響が大きい。これらの校区は，整備無しでも郊外化の影響で人口増加傾向にあるが，幹線道路整備により更なる人口増加がみられる。また既成市街地内の校区のうち，幸校区や福岡校区などでは人口減少傾向が抑制される結果となっている。一方，豊橋市北部の西郷，玉川などの校区及び老津校区では増加傾向が抑制される結果となっている。

図１０ 幹線道路整備有(右)と無(左)のシミュレーション結果（人口 2025）
５．考察・今後の発展性
本報告ではこれまでの研究成果を述べているが，プロジェクトの最終年に向けてのミッションを達成するには以下の拡張が必要とされる。
(1)対象地域が三遠地域となっているが，これを三遠南信地域に拡張しなければならない。本研究のモデルは広域幹線道路を含むため，対象地域は三遠南信地域を含み，西三河，尾張も考慮する必要がある。この拡張作業は現在進行中である。
(2)本研究のモデルでは産業区分を統合しているが，より詳細な分析を行うためには産業を区分する必要がある。特に農業は環境面を考察する上でも重要であり，新たなモデル構築が必要となる。新たなモデルの理論構成は終了しており，モデル構築は直ちに始められる状況にある。
(3)現時点での環境負荷は CO2，NOx，SOx，浮遊粉塵を対象としているが，総窒素，総リン，CODの排出も考慮する必要がある。新たなモデルではこれらの環境負荷も推計する予定である。
(4)土地利用モデルについては，その予測精度を上げるとともに，土地開発事業の誘導や土地利用規制緩和政策などの政策シミュレーションが必要とされる。
(5)エコ地域実現のためには対象地域での二酸化炭素排出権取引，新たなエコ産業育成による成長戦略なども必要とされる。

６．研究成果の発表等
原著論文（査読付）
1)Takashi KONNNO, Akira OHGAI, Yuzuru MIYATA, Takeshi TANI and Emanuel LELEITO: A System
Dynamics Model Framework for Examining Measures for Promoting Population Migration to Rural Areas inJapan, Proceedings of The 7th International Symposium on City Planning and Environmental Management in
Asian Countries, Asian Urban Research Group, Fukuoka, Japan, pp.205-214, (2010)
2)Yuzuru MIYATA: Integrating Commodity and Labor Flows into Monocentric City over a Two Dimensional
Continuous Space, Studies in Regional Science, Vol.39, No.3, pp.631-658, (2009)3)Yuzuru MIYATA, Yasuhiro Hirobata, Hiroyuki SHIBUSAWA and Hitomi NAKANISHI: Economy Transport-Environment Interactive Analysis - A Spatial Modeling Approach -, Studies in Regional Science, Vol.39,
No.1, pp.109-130, (2009)4)川田圭吾・廣畠康裕・宮田 譲・中西仁美：「三遠地域における道路整備による経済波及効果の計測手法の開発」，土木計画学研究・論文集，Vol.25，pp.363-372，(2008)
5)Yuzuru MIYATA and Hirofumi NONAKA: Urban Economic Model over a Two Dimensional ContinuousSpace - A Numerical Experiment -, Proceedings of 48th European Regional Science Conference, Liverpool, U.K.,CD-ROM, (2008)
6)Hiroyuki SHIBUSAWA and Yuzuru MIYATA: An Evaluation of the Compact City: A Dynamic Urban
Computable General Equilibrium Model, Proceedings of 48th European Regional Science Conference, Liverpool,U.K., CD-ROM, (2008)
7)Yuzuru MIYATA, Hiroyuki SHIBUSAWA, Yasuhiro Hirobata and Hitomi NAKANISHI: A Spatial
Economy-Transport-Environment Interactive Model, Proceedings of 48th European Regional Science Conference,
Liverpool, U.K., CD-ROM, (2008)
8)Yuzuru MIYATA and Hirofumi NONAKA: Urban Economic Model over a Two Dimensional ContinuousSpace - Special Emphasis on the Hamilton-Jacobi Theory -, Proceedings of 10th Pacific Regional Science
Conference Organization Summer Institute 2008, Dhaka, Bangladesh, CD-ROM, 4b3, (2008)
9)Yuzuru MIYATA, Yasuhiro Hirobata, Hiroyuki SHIBUSAWA and Hitomi NAKANISHI: Economy-TransportEnvironment Interactive Model in San-en Region in Japan, Proceedings of 10th Pacific Regional Science
Conference Organization Summer Institute 2008, Dhaka, Bangladesh, CD-ROM, 5b2, (2008)
10)Yuzuru MIYATA, Yasuhiro Hirobata, Hiroyuki SHIBUSAWA and Hitomi NAKANISHI: Economy Transport-Environment Interactive Analysis - A Spatial Modeling Approach -, Proceedings of Regional Science
Association International World Conference 2008, Sao Paulo, Brazil, CD-ROM, (2008)11)Yuzuru MIYATA: Formation of a City over a Two Dimensional Continuous Space - von Thünen, Beckmann,and Puu Unified -, Proceedings of Regional Science Association International World Conference 2008, Sao Paulo,Brazil, CD-ROM, (2008)12)Yuzuru MIYATA and Hiroyuki SHIBUSAWA: Does a Decrease in the Population Prevent a Sustainable
Growth of a Compact City? - A Comparison of Cases of Decreasing and Increasing Populations of Obihiro
Metropolitan Area, Japan by an Intertemporal CGE- Modeling Approach -, Interdisciplinary Information Sciences,
Vol.14, No1, pp.1-24, (2008)
13)Hiroyuki SHIBUSAWA, Yoshiro HIGANO and Yuzuru MIYATA: A Dynamic Multi- Regional CGE Modelwith Transportation Networks: Equilibrium and Optimality, Studies in Regional Science, Vol.37, No.2,pp.375-388, (2007)14)Yuzuru MIYATA, Yasuhiro Hirobata, Hitomi NAKANISHI and Hiroyuki SHIBUSAWA: Evaluating theBenefit of a New Roads Construction - A Spatial CGE- Modeling Approach -, Proceedings of 47th EuropeanRegional Science Conference, Paris, France, CD-ROM, (2007)