Local Convex Hullを使ってみよう！ 見よう見マネの行動圏推定

石井 宏章

Local Convex Hull とはなんぞや？

• local nearest-neighbor convex-hull (LoCoH, NNCH)

• nearest neighbor convex hull (NNCH)

• local MCPs など呼び方はたくさんあるけれど・・・

Local Convex Hull

高頻度・短間隔のGPSデータに適した推定法

⇒Getz & Wilmers (2004)が紹介

−特長−

• 動物がアクセスできない場所（池・崖・柵など）が含まれている場合

• 動物の行動圏が地形的に限られている場合

⇒カーネル法よりも的確（Huck, M. 2008)

• データ数が増えるほどより正確になる

①x個の近傍点を探す

②凸多角形をつくる

③小さいものから結合

④指定された割合の観察点が含まれた段階で結合を終了

＊局所的なMCP（最小凸多角形）を結合したような形

＊最小凸多角形の重なりが多い部分は⇒存在確率高いと言える

Local Convex Hull

K-LoCoH 任意の数

K=6

r-LoCoH 半径r内の点

r=50m

a-LoCoH 距離の総和

a≦200m

パラメーター：x個の近傍点の決め方

パラメーターの扱い、“a”の出し方

パラメータにk,r,aのどれを使うか・・・・

MSHC (Minimum Spurious Hole Covering) rule 行動圏にあるべき地形的な「穴」（動物によるアクセス不可能な地域,海岸線、湖沼、河川など）の形と合致するよう、パラメーターの値を調整してもよいことになっている（Getz and Wilmers 2004）

そのため、当てはまりの良いパラメーターを選択する “a”の数値の決定の仕方

The rule of thumb (Getz et al. 2008)

任意の近傍２点間距離のうち、最長の値を基準に、調整する

・水系を移動 海岸線・河川を反映 カワウソ(Leuchtenberger et al. 2013)

イルカ（Elwen et al. 2006）

アザラシ（Lehtonen 2013）など

・地上を移動 柵・長距離移動を反映 アナグマ(Huck et al. 2008)

ライオン(Davidson et al. 2012)

他にも有蹄類・ヘビ・げっ歯類・サル等

・飛んで移動 チドリ（Caccamo 2011）

コウモリ（Dawo 2013）

ツル（Liu 2010）など

先行研究

• QGISのプラグイン

• Rのパッケージ

• WEBアプリケーション

LoCoHを求める３つの方法

作業環境

• QGIS 1.7.1 （最新は2.4）

• R 2.11.0 （最新は3.0？）

• Home range estimation with R 2.1.8

インストール方法の詳細は

http://www.slideshare.net/hiroakii1/home-range-28740647

QGISのプラグインで求める

パッケージ

adehabitat rgdal gpclib

shapefiles

側位点の シェープファイル

（.shp）

行動圏の シェープファイル

（.shp）

プログラム言語

Python “RPｙ2”

プラグイン Home range

estimation with R

プラグインとデータフロー

• パラメータの詳細を設定不可

⇒どうやらa-LoCoHを使っているらしいことはわかるが計算過程がブラックボックス

⇒Python コンソールに計算結果が出る？

プラグインの落とし穴 １

• QGIS2.0以降での提供無し

• Python の RPy2サポート停止

⇒PypeRで代替可能らしい・・・

そもそもPythonわからない(´・ω・｀)

Rで直にやるしかない！！！

プラグインの落とし穴 2

・1個体ごとのコード書きが大変！！ ・マニュアルはあるが難解 もっと簡単にできる方法はないのか・・

Rのパッケージ“adehabitat”で求めてみた

緯度・経度をUTM座標に変換した座標データを用意 require(adehabitat) #パッケージadehabitatを呼び出す

LoCoH推定を行うコマンド：NNCH(), NNCH.area(), NNCH(xy, id = ***, k = c(**), unin = c("m", "km"),unout = c("m2", "ha", "km2"), status = FALSE,duplicates = 1, hog.limit = 500, r = ***, a =***,min.k = ***, max.k = ***) NNCH.area(***, percent = rev(seq(10, 100, by = 10)),id = ***, k = ***, r = ***, a = ***, plotit = TRUE) LoCoHをシェープファイルに書き出す NNCH.shapefile(***, percent= rev(seq(10,100, by = 10)),k = ***, id = ***, r = ***, a = ***)

パラメーターを設定

10%~100%まで10刻みで算出

LoCoHを算出できるWEBアプリがある

http://locoh.cnr.berkeley.edu/

開発者自らWEBアプリを提供！！

簡単そう！！！

WEBアプリで求めてみる

WEBアプリで求めてみる

データのアップロード

• Use the demo dataset.

• Upload my own tab delimited textfile

• Upload my own point shapefile

の三つから選択

WEBアプリで求めてみる

パラメーターの選択 • Fixed k • Fixed r • Adaptive の三つから選択 パラメーターの数値は自分で入力

WEBアプリで求めてみる

出た！！ .pdf, .shpでダウンロード可！ 面積等詳細については”summary”に表示

パラメーター設定などはRと同様に設定可

・ネット環境が無いとできない

・失敗⇒何が悪かったのかわからない

・ネット上にアップ⇒セキュリティ的にOK?

WEBアプリ落とし穴（？）

まとめ

LoCoHを求める方法三つ ①QGISプラグイン

②R パッケージ“adehabitat”

③Getzさん提供WEBアプリ

複数の手法でできる

：リスク分散として有効

：解析のアタリをつけるのに使える

手法間で差異がでる

：まとめるには一貫した手法を使った方がよい

：なんで差異が出るのか、把握した方が良い！

<LoCoH> k-LoCoH：Getz, W. M. & Wilmers, C. C. (2004) A local

nearest- neighbor convex-hull construction of home ranges and utilization distributions. - Ecography 27: 489-505

r-LoCoH & a-LoCoH: Getz, W.M., Fortmann-Roe, S., Cross, P.C., Lyons, A.J., Ryan, S.J. & Wilmers, C.C. (2007) LoCoH: nonpa- rameteric kernel methods for constructing home ranges and utilization distributions. - PLoS ONE 2: e207. doi: 10.1371/journal.pone.0000207

T-LoCoH: Lyons, A.J. , Turner, W.C. Getz, W. M. (2013) Home range plus: a space-time characterization of movement over real landscapes, movementEcology 1:2

LoCoH: Powerful algorithms for finding home ranges,

http://locoh.cnr.berkeley.edu/

参考文献等

“adehabitat”とプラグイン

Calenge, C. (2011) Home Range Estimation in R: the adehabitatHR Package, Oce national de la classe et de la faune sauvage Saint Benoist, http://cran.r-project.org/web/packages/adehabitatHR/vignettes/adehabitatHR.pdf ,(2013.11.24)

http://www.slideshare.net/hiroakii1/home-range-28740647

参考文献等

Maren Huck, John Davison, Timothy J. Roper. (2008) Comparison of two sampling protocols and four home-range estimators using radio-tracking data from urban badgers Meles meles. Wildlife Biology 14:4, 467-477

Caroline Leuchtenberger, Luiz Gustavo Rodrigues Oliveira-Santos, William Magnusson, and Guilherme Mourão (2013) Space use by giant otter groups in the Brazilian Pantanal. Journal of Mammalogy: April 2013, Vol. 94, No. 2, pp. 320-330.

Simon Elwen, Michael A. Meÿer, Peter B. Best, P. G H. Kotze, Meredith Thornton, and Stephan Swanson (2006) RANGE AND MOVEMENTS OF FEMALE HEAVISIDE'S DOLPHINS (CEPHALORHYNCHUS HEAVISIDII), AS DETERMINED BY SATELLITE-LINKED TELEMETRY. Journal of Mammalogy: October 2006, Vol. 87, No. 5, pp. 866-877.

Esa Lehtonen, Sari Oksanen, Markus Ahola, Nina Aalto, Nina Peuhkuri and Mervi Kunnasranta

Satellittelemetriundersökning av gråsälar, fångade i ryssjor i Finska viken åren 2010–2012 (på svenska) http://www.rktl.fi/julkaisut/j/647.html

参考文献等

Zeke Davidson, Marion Valeix, Andrew J. Loveridge, Jane E. Hunt, Paul J. Johnson, Hillary Madzikanda, and David W. Macdonald (2012) Environmental determinants of habitat and kill site selection in a large carnivore: scale matters. Journal of Mammalogy: June 2012, Vol. 93, No. 3, pp. 677-685.

CHIARA CACCAMO, ENRICA POLLONARA, NATALE EMILIO BALDACCINI and DIMITRI GIUNCHI. Diurnal and nocturnal ranging behaviour of Stone-curlews Burhinus oedicnemus nesting in river habitat. Ibis Volume 153, Issue 4, pages 707–720.

Barbara Dawo, Elisabeth K. V. Kalko and Markus Dietz, Spatial Organization Reflects the Social Organization in Bechstein's Bats. Annales Zoologici Fennici 50(6):356-370.

Qiang Liu, Junxing Yang, Xiaojun Yang, Jianlin Zhao and Hongzhong Yu. Foraging habitats and utilization distributions of Black-necked Cranes wintering at the Napahai Wetland, China. Journal of Field Ornithology Volume 81, Issue 1, pages 21–30.

参考文献等