Remote sensing of environment and disaster laboratory

Institute of Industrial Science, the University of Tokyo, Japan

全球の都市における居住性評価指数 GLI の開発
堅山 直樹 ，竹内 渉
111

東京大学生産技術研究所

本研究では，都市の居住性の要素として，環境・安全・豊かさの３カテゴリを選定した。環境は大気汚染と緑地環境，安全は自然モデル作成に使用した 97 都市と全球の都市域で指標をヒストグラム化したところ，教師データの充分な代表性も確認され，居住災害と平和度，豊かさは経済活動と発展度の計６つの要素をとりあげた。大気汚染はエアロゾル光学的厚さ (AOD)，緑地環境は植性を全球にわたって空間的にくまなく定量化することに成功した。その結果，居住性には「安全」の要素が 50.2% で最も重視され

生指数 (NDVI)，自然災害は国連による死亡リスク推定，平和度は世界平和度指数 (GPI)，経済活動は夜間光の輝度 (VIIRS DNB)，ていることが明らかとなった。この手法により，アンケートを行わずとも大小全ての都市で居住性の評価が可能となり，ノルウェー発展度は人間開発指数 (HDI) のデータをそれぞれ用いた。次に目的変数として全世界の２万人以上からのアンケートに基づく客観評

北部の都市アルタなど，アンケートでは得られない小都市の居住性が高いという結果が得られた。また居住性を全球において可視化価指標である RepTrak を選び，代表的な 97 都市を教師データとして最小二乗法を用いて多変量解析を行い指標間の重み付けを行することで，居住性の高い地域と低い地域が地図上で視覚的に確認でき，これを人口密度と比較することで，居住性の低い場所ほどうことで，データの客観性とアンケートの主観性を組み合わせた独自の評価モデルを構築した。

多くの人が住んでいるという事実が発見できた。

背景と目的

使用データと手法ĢĢĢĢåĢĢĢÆÄĢĢĢz­ĢĢĢÛÛÿグローバル化と技術革新により，国境というボーダーはひと昔前と比べ格段に小さくなった。一方でアジア・アフリカの居住性を環境・安全・豊かさの３つに分け，さらにそれぞ国々を中心に急激な人口増加が進んでおり，人口分布の格差は広がりつつある。このような状況の中，仕事や暮らしやすさをれを大気汚染・緑地環境・平和度・自然災害・経済活動・発求め，外国に移住する人は近年急速に増加しており，この傾向は今後より加速していくと予想される。そこで，人々が移住を•! čiŃbwœ"¼ľú
する際の判断材料とするため，また各都市が自らの現状を分析し，政策につなげるための客観的な住みやすさの指標が提案さ•! ŕƍŠƐűŃõwĿŰƐŪŃ[õwŃĐyœÙŉ?ŒķĹƅŰƋŃx
れている。従来の「都市の住みやすさランキング 2」は，①評価する都市が限定される，②統計データや標本調査などデータ自展度の６つの要素に分けた。これらはそれぞれ，エアロゾル(GPI) 4，災害による死亡リスク (UNDP) 7，夜間光輝度 (VIIRS

体の信頼性に難がある，③調査に時間と費用がかかる，DNB) 1，人間開発指数 (HDI) を用いて，衛星観測と統計デー

ÊÐŃÆÄ④計算方法の公平性が低い，といった点に問題があった。

ƅŰƋ5

ŕƍŠƐű環境安全豊かさ

光 学 的 厚 さ (AOD) 6， 植 生 指 数 (NDVI) 5， 世 界 平 和 度 指 数bwƑGLIƒõÄƏu½Ä

居住性タに基づくモデルを組み合わせて評価した。人口の影響を取りŶŗŽƊŭŲ

大気汚染

緑地環境

平和度

自然災害

経済活動

発展度

エアロゾル
光学的厚さ(AOD)

植生指数(NDVI)

世界平和度指数(GPI)

災害による死亡リスク(UNDP)

夜間光輝度(VIIRS DNB)

人間開発指数(HDI)除くため，死亡リスクと夜間光輝度に関しては LandScan に

そこで本研究では，一部の都市で得られたアンケート結果を衛星観測データや統計データで説明するモデルを作成すíõ³

ることで，アンケート結果を空間的に拡張することを試みÜ÷ŰƐŪた。こうして時空間的に居住性を評価する手法として，居[õÄƏ¹ăÄ

よる人口分布データで割ることで，人口１人あたりの値とした。
教師データとして使用した世界 97 都市における値を抽出し，これらの値を正規化後，世界２万人以上からのアンケート調査に基づく RepTrak の値を目的変数として最小二乗法による多住性指数 (Global Livability Index) を提案する。

8ČŃči

結果と考察

※

※

※

※

※

※

※97 都市のデータを抽出し正規化

都市の評判(RepTrak)

重み付け

居住性指数 (GLI)

変量解析を行い，要素間の重み付けを行った。

"¼

図１：本研究のイメージ図

人口分布(LandScan)

図２：本研究全体のフローチャート

4

マッピング

居住性全球マップGLI：97.6

世界で最も住みやすい都市：アルタ（ノルウェー）

ニューヨーク（GLI：73.2）

GLI：22.2

東京（GLI：83.5）

パリ（GLI：84.6）

ダッカ（GLI：34.1）

コルカタ（GLI：27.8）

サンパウロ（GLI：74.8）

居住性指数（GLI）

低405060

ĢĢĢÆÄ708090

ÂŃčiMÖ100km2

次いで環境の 27.5%，豊かさの 22.3% となった。豊かさの中の「経済活動」の要素では，夜間光の輝度だけでは都市ごとに優位な差が出ず，国ごとの指標である発展度（人間開発指数）に吸収される形で重み付けには含ま発展度
22.3%

km2 を抽出し，要素ごとのヒストにヒストグラムのピーク位置や形状がほぼ一致し，教師データの充緑地環境
20.6%

ĀĬĳ ¾P

W"

平和度
22.6%

安全

自然災害
27.6%

5 0.2 %

図４：居住性評価モデルの重み付け結果

kŰƐŪ97čibw

本研究では，都市の居住性に着目し，居住性を構成する要素を設定したうえでそれぞれを客観的な手法を用いて評価し，さらにアンケート結果に基づく指標である RepTrak を用いて人々の主観も考慮しつつモデル化を行うことで，居住性を決定する要素間の重み付けと居住性の定量化手法としての居住性指数 (GLI) の開発に成功した。この結果，居住性を構成する「環境」「安全」「豊かさ」の３カテゴリーの中では「安全」が最も重視されており，その割合は 50.2% となった。
居住性評価の結果，ヨーロッパ・オセアニア地域の居住性が高く，アフリカや南アジア地域の居住性が低いことが示された。これはそれぞれ人口密度の低い地域，高い地域とちょうど一致しており，居住性と人口密度の関係を調べることで，居住性の低い場所に，より多くの人が住んでいることが示された。
土地被覆図を用いて都市域を抽出し，全球における大小全ての都市で居住性を比べると，居住性が最も高い都市はノルウェーのアルタで GLI 値 97.6，居住性が最も低い都市はスーダンのハルツームで GLI 値 22.2 であった。これまでの統計データに依存した

図３：居住性全球マップ（拡大図は都市域以外をマスキング）•! bwŃð×ĲĿŃŃŹŦűた。リモートセンシングで得られた土地被覆図を用いて全球の都市域における居住性指数の値を抽出し，その上位と下位を調べるこşƉƃœ"¼ĿkŰƐŪľ¨Ćとにより，大小含めた世界中の都市での居住性をランキングすることができた。この結果を表１と表２に示した。ヨーロッパやカナダの都市が上位を占め，居住性が最も高い都市はノルウェーのアルタで GLI

48.848.8
49.2
49.7

豊かさ
22.3
22.3
22.3
20.4
20.4

表２：居住性の下位５都市
都市（国）ハルツーム（スーダン）
アトバラ（スーダン）
シェンディ（スーダン）
コルカタ（インド）
パトナ（インド）

GLI
22.2
23.9
25.2
27.8
29.1

環境
10.80
1.1
15.9
17.19

指数値

図５：全球都市域と教師データのヒストグラム比較

マニラ（GLI：52.6）

図４の割合をもとに，居住性指数（GLI: Global livability index）を作成し，これにより都市域の居住性を全球で均質に評価でき

ハーマル（ノルウェー） 96.8 25.7
ヴァドソー（ノルウェー） 96.6 25.5
"kŰƐŪŃ
*Łîw
ケロウナ（カナダ）
96.4 26.8
ĢĭËüľĮĹ
ビール（スイス）96.3 26.2

指数値

居住性分な代表性が確認された。

結論

大気汚染
6.9%

世界で最も住みにくい都市：ハルツーム（スーダン）

都市（国）
GLI
環境
安全•! >ŹŦűşƉƃŃŻƐŞŃßƏqアルタ（ノルウェー）
97.6 26.5 48.8ºĭņŇè

頻度（都市数）

グラムを描くと図５に示したようÛÿ

表１：居住性の上位５都市

環境5%7.
2を用いて全球の都市域計 100 万3%.
22

頻度（ピクセル数）

豊かさの３カテゴリの中では安全が最も重視されており，その割合は 50.2%，

衛星観測で得られた土地被覆図

ĢĢĢÛ

kŰƐŪŃîwŃù

多変量解析の結果，要素間の重みは図４に示したようになった。環境・安全・れない結果となった。

（GLI：63.2）
ĢĢĢz­

高豊かさ30ĢĢĢĢåヨハネスブルク

安全
11.4
23.9
24.1
7.6
7.6

豊かさ
000
4.4
4.4

値 97.6 であった。下位の都市はアフリカや南アジアが占め，居住性が最も低い都市はスーダンのハルツームで GLI 値 22.2 であった。また，居住性と人口密度の関係を調べる た め， 教 師 デ ー タ
97 都市において人口密度と居住性指数の散布図を図６に示した。
これより，居住性の低居住性指数

メキシコシティ（GLI：64.3）

い都市ほど多くの人々が住んでいることが示された。

参考文献

人口密度 [/km2]

図６：教師データにおける人口密度とGLI

1) Baugh, Kimberlu, Hsu, Feng Chi, Elvidge, Chris, Zhizhin, Mikhail, 2013. Nighttime Lights Compositing Using the VIIRS Day-Night Band: Preliminary Results,
Proceedings of the Asia-Pacific Advanced Network, 35, pp.70-86.
2) Economist Intelligence Unit: Global Liveability Ranking and Report August 2013, Economist Intelligemce Unit, 2013.
3) Engel-Cox, Jill A., Holloman, Christopher H., Coutant, Basil W., Hoff, Raymond M., 2004. Qualitative and quantitative evaluation of MODIS satellite sensor data forregional and urban scale air quality, Atomospheric Environment, 38, pp.2495-2509.
4) Institute for Economics and Peace: Global Peace Index 2013, Institute for Economics and Peace, 2013.
5) Justice, C.O., Townshend, J.R.G., Vermote, E.F., Masuoka, E., Wolfe R.E., Saleous N., Roy D.P., Morisette J.T., 2002. An overview of MODIS Land data processing andproduct status, Remote Sensing of Environment, 83(1-2), pp.3-15, 2002.
6) Levy, R. C., Remer, L. A., Mattoo, S., Vermote, E. F., and Kaufman, Y. J.: Second-generation operational algorithm: retrieval of aerosol properties over land frominversion of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer spectral reflectance, Journal of Geophysical Research, 112, D13211, doi:10.1029/2006JD007811.

居住性評価では選択した都市でしか評価ができなかったが，本研究における評価モデルを用いることで，小都市も含めた居住性の評

7) Peduzzi, P., Dao, H., Herold, C., Mouton, F., 2009. Assessing global exposure and vulnerability towards natural hazard: the Disaster Risk Index, Natural Hazards
and Earth System Sciences, 9, pp.1149-1159.

価が可能になった。

8) Reputation Institute: 2013 City RepTrak, Reputation Institute, 2013

For further details, contact: Naoki Katayama, Ce-506, 6-1, Komaba 4-chome, Meguro, Tokyo 153-8505 JAPAN (URL: http://wtlab.iis.u-tokyo.ac.jp/ E-mail: knaoki@iis.u-tokyo.ac.jp)