都市計画のデータ分析(全20回)

2変数の関係②:連続量間

−相関と、群で符号が変わる生態学的相関−

第 7 回 第Ⅱ部|統計分析

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今日のゴール

相関係数・散布図を読み、
疑似相関生態学的相関を見抜く視点を持てると、どう変わるか

今日の主役

相関係数・散布図・モデル当てはめ(線形/対数近似など)

なぜ大切か

「関係がありそう」に見えるグラフほど、鵜呑みにすると読み違えやすいから

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導入その相関、本物か —— 疑似相関の構造

Z 第三の変数(気温) X 例:アイスの売上 Y 例:水難事故の件数 見かけの相関?

疑似相関 X と Y に直接の関係はなくても、両方に影響する第三の変数 Zがあると、X と Y の間に見かけの相関が生まれる。

相関係数だけを見ても、この三角形(Z の存在)は見えてこない。

3

手法散布図とモデル当てはめの手順

STEP 1 散布図を描く

相関係数を計算する前に散布図を見ておくと、直線的か、曲線的か、外れ値はないかが目で確かめられる。

STEP 2 モデルを当てはめる

関係の形に応じて線形近似・対数近似などを試し、決定係数(R²)で当てはまりを比較する。

STEP 3 第三の変数・群のチェック 関連しそうな第三の変数(都市規模・地域性など)で群を分け、それを踏まえても関係が残るか、符号が変わらないかを確かめる。

4

作例区域の面積率と、徒歩・自転車分担の関係

市区町村ごとの居住誘導区域の面積率徒歩・自転車分担(Act)を散布図にすると、
全体と「地域で分けたとき」で、印象が変わらないか

使う手法

散布図+相関係数。全点をまとめた相関と、地域で層別した群ごとの相関を見比べる

問い

「区域が広い自治体ほど、よく歩く」と言ってよいか。群で分けても、その符号は保たれるか

※ 本スライドの図は概念を説明するための作例(ダミーデータ)。特定の実在論文の図を再現・引用したものではない。
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作例結果を読む —— 全体と群で、符号が逆になる

全点をまとめて見ると 1020304030405060居住誘導区域の面積率(%)徒歩・自転車分担 Act(%) r ≈ +0.27 右上がり=「広いほど歩く」に見える 地域で分けて見ると 1020304030405060居住誘導区域の面積率(%)徒歩・自転車分担 Act(%) 地域A r ≈ −0.41 地域B r ≈ −0.53

生態学的相関 全点の相関(左, +0.27)は「広いほど歩く」に見えるが、地域で層別すると各群は負(右)。集団単位の相関を個人の関係と取り違えた例。

疑似相関との違い

疑似相関=第三の変数Zで無関係が有関係に見える。生態学的相関=集計の単位を変えると符号まで変わりうる。どちらも群・単位への注意で防げる。

※ 図は生態学的相関(Simpsonのパラドックス)を説明するための作例(ダミーデータ)。実データの再現ではない。
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落とし穴相関を読むときの注意

① 相関があっても因果があるとは限らない 「AとBが同時に動く」ことと「AがBを引き起こす」ことは別問題。

② 疑似相関を見落とす 見えていない第三の変数(都市規模・地域性など)が両方に影響していないか、を確かめたい。

③ 生態学的相関(集計の単位に注意) 都道府県平均など集団単位の相関を個人の関係と読み替えると、符号まで取り違えうる。群で分けても符号が保たれるか。

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AIアシスタントと使うなら

プロンプト例 1

「この2変数の相関係数と散布図を出して、対数近似と線形近似の当てはまりを比較して」

プロンプト例 2

「相関が強い変数の組み合わせを総当たりで探して、疑似相関の可能性がないか教えて」

※ AIが提案した「疑似相関の可能性」も、実際にデータで確認してから結論づける。

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まとめ次回予告

相関係数の前に散布図を見る。
因果・疑似相関・生態学的相関を区別する視点を持てると、どう変わるか。

復習リンク

第6回 2変数の関係①:カテゴリ間 / 第2回 記述統計と分布を読む

次回(第8回)

多変量①:次元縮約 —— 主成分分析で多変量を1枚に要約する

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Workオープンデータで練習する

基本課題

問いを1つ立て(例:人口密度が高い市区町村ほど商業施設は多いか)、e-Statの地域別統計DBから市区町村の2変数を選び、散布図を描いてから相関係数を計算すると、印象と一致するか。

発展課題

都市規模や地域などで群に分け、群ごとに相関係数を出して符号や強さの違いを解釈する。締めに、①オリジナリティが出せたか/②誰の役に立ちそうか(具体的に1つ)のどちらかを1文で。

使用データは無償のオープンデータに限る。進め方(全回共通):①問いはまず自分で考える(AIに頼る前に)/②AIの出力は別の方法で検算し再現性を確かめる/③Excelは数式を残す・コードは # でメモを残す/④「作る」で終わらせず問いへの答えまで自分で出す。

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