[論文レビュー] A Participatory Sensing Framework for Environment Pollution Monitoring and Management

Al Amin Neaz Ahmed, H. M. Fazlul Haque+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Mobile Crowdsensing and Crowdsourcing参考文献 17被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、スマートフォンアプリ（'My City, My Environment'）、データ処理のための中央サーバー、ダッカ（バングラデシュ）の都市当局が都市汚染を監視・管理できるウェブベースのインターフェースを備えた三段階の参加型センシングフレームワークを提案する。このシステムは、市民が写真、動画、GPSタグを用いて環境問題を報告できるようにし、ソーシャルレーティングと匿名報告を通じて信頼性とプライバシーを確保する。プロトタイプの導入により、実現可能性が実証された。

ABSTRACT

Effective monitoring and management of environment pollution is key to the development of modern metropolitan cities. To sustain and to cope with the exponential growth of the cities with high industrialization, expert decision making is very essential in this process. A good governance system must be supported by an actively participating population. In participatory sensing, individuals and groups engages in the data collection actively and the helps the city governance to make proper decisions. In this paper, we propose a participatory sensing based three-tier framework to fight environment pollution in urban areas of Bangladesh. The framework includes an android application named `My City, My Environment', a server for storage and computation and also a web server for the authority to monitor and maintain environmental issues through expert decision making. We have already developed a prototype system and deployed it to a small scale and demonstrated the effectiveness of this framework.

研究の動機と目的

• 急速に工業化が進む都市、バングラデシュのダッカのような地域において、従来の監視手法が非効率で資源が不足しているという、都市環境汚染の増大する課題に対処すること。
• 広範なスマートフォン所有率と低コストのモバイル技術を活用し、市民が環境監視およびガバナンスに能動的に参加できる仕組みを構築すること。
• リアルタイムのデータ収集、コミュニティの信頼メカニズム、当局による専門的意思決定を支援する、スケーラブルで費用対効果が高く、プライバシーを保護するシステムを設計すること。
• 草の根からの報告と制度的対応のギャップを埋めるために、ソーシャルメディア連携とフィードバックループを都市環境ガバナンスに統合すること。

提案手法

• ユーザーが写真、動画、GPSタグ付きの位置情報データを用いて汚染報告を提出できるAndroidベースのモバイルアプリを開発した。
• ユーザーが提出した報告を、インテリジェントなアルゴリズムを用いてリアルタイム処理するため、中央サーバー層を実装し、報告を保存・分類・分析した。
• 都市当局がインタラクティブな地図上で汚染インシデントを可視化できるウェブベースのインターフェースを構築し、メタデータとコミュニティ信頼スコアを支援とした。
• Facebook や Twitter などのソーシャルネットワーク機能を統合し、報告の共有やレーティングを通じて、意識の拡散とユーザー参加を促進した。
• 匿名報告とユーザーレピュテーションシステムを実装し、データの信頼性を高めるとともに、ユーザーのプライバシーを保護した。
• 帯域幅のコストを削減し、低接続環境でのアクセスを向上させるために、オフライン報告モードを設計した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低リソースかつ高密度のメトロポリタン地域、例えばダッカのような地域において、参加型センシングを効果的に活用して都市環境汚染を監視する方法は何か？
• RQ2 市民主導の汚染報告システムにおいて、データの信頼性とユーザーのプライバシーを確保するための技術的および社会的メカニズムは何か？
• RQ3 ソーシャルメディア統合とコミュニティフィードバックは、環境ガバナンスにおけるユーザー参加と制度的責任をどのように高められるか？
• RQ4 低コストのスマートフォンベースのフレームワークは、インfraストラクチャに依存する伝統的な汚染監視システムに、どの程度置き換えたり補完したりできるか？

主な発見

• 21名のユーザーを対象にプロトタイプシステムを成功裏に開発・テストし、現実の都市環境下での参加型センシングフレームワークの実現可能性と使いやすさを実証した。
• 60％以上のユーザーが、アプリがコミュニティの意識を高め、環境問題を報告する市民の力を強化すると強く同意または同意した。
• ユーザーは、ソーシャルメディアを通じた意見の表明やインシデントの共有が大きな利点であると報告し、デジタルプラットフォームが市民参加に果たす役割を強調した。
• 主な課題として、インターネット接続とデータコストの懸念が指摘されたが、オプションでのメディアアップロードとオフライン報告機能により緩和された。
• ユーザーのフィードバックから、性的な嫌がらせの報告など、より広範な市民問題と統合するニーズが強く示されたことから、多目的な市民監視プラットフォームへの応用可能性が示唆された。
• ゲーム化、レピュテーションシステム、ごみ収集のための車両ルーティングなどのインテリジェントアナリティクスを組み込むことで、スケーラビリティと将来的な拡張性の可能性が示された。