ユビキタス・センサネットワークによる環境情報視覚化の提案

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ユビキタス・センサネットワークによる環境情報視覚化の提案

Proposing Visualization Environmental Information Using Ubiquitous Sensor Networks

ネ ッ ト ワ ー ク 情 報 学 部 小 室 匡 史 ， 柳 澤 剣

，綿貫理明

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Masashi KOMURO,Tsurugi YANAGISAWA,Osaaki WATANUKI

Keywords:

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Sensor

Networks

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ICT

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Environment

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Google

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API

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Mobile

2 0 専 修 ネ ッ ト ワ ー ク & イ ン フ ォ メ ー ション.51.ON 2009 主観的で一人ひとり固有のものである.センサデバ イス を利用することにより，自然環境の情報を数値化できる. すなわち，自然情報をセンサによって定量的なデータに 変換し，誰もが同じ認識を共有することが可能となる. そのため環境をモニタリングして数値化するセンサとそ のデータを収集 ・蓄積 ・加工 ・発信する情報通信技術組 み合わせた“センサ+ ICT " が社会の問題解決に有効で ある.NTT 環境エネルギー研究所は，二酸化窒素，オゾ ン，浮遊粒子状物質等のセンサに地理情報システムを組 み合わせて局所的な地域環境をモニタリングし，可視化 するシステムを開発した. 当研究室においても産官学中高大連携(社 団 法 人 神 奈 川県情報サービス産業協会，財団法人 )11 崎市産業振興財 団，学校法人 専修大学・横須賀学院等)の地球温暖化対 策プロジェク ト[]7 を創設して，情報技術を環境問題に適 用してきた.2007 年に実施した有効回答数2143 人の環 境問題に関するアンケート解析分析結果]8[ から，I環境 問題に関する正確な情報共有が必要であるJ という問題 提起を得た.アンケ ート結果の一部を示すと図 1となる 図 1 環境問題に関するアンケート結果 100 年後の気温上昇 OCI T IC"' 1 0 1四-+-1 10 7.36C"' 中学生 8 岨 圃 島 園 田 圃4・ 6.36C"' 高 議 室 7 一一 社 金 人一一-酔6 I十ーーーI6 唱 田 園 . . . I I 1.. 大 学1年 生5.15 C"' 5・ー『ー・5・ 大挙3年生.414 C"' 有効範囲:O'C -20・c 16 .1&n 100 年後の海面上昇 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 3 4 3 2 26an-591 ヨnIPCC .1 有効範囲:Om-100m Main Cross Section 糊th!l!品凶~: School foNetwork and inomatorIfn . Senshu Univers~y

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24 専 修 ネ ッ トワーク & イ ン フ ォ メ ーシ ョ ンN05.1 . 2009 また，サーバは，引数を 1っとした.第 1引数をポー ト番号として扱っている. サーバ起動時には，クライア ントからの接続要求を常に待っている状態にする. クラ イアントからの接続要求があった場合には，ポート番号 等の値が適切な形式であるか，という判定をおこなう. クライアントが適切だと判断できれば，クライアントか ら環境情報と位置情報に関するデータ受信をおこない， クライアン トのユニークな ID と投稿時間などの情報を 加味して，データベースにデータの書き出しをおこなう. その後，クライアントからの切断要求を待って切断をお こなう.仮に，複数のクライアントから同時に接続があ れば，マルチスレッドによって並列並行処理をおこなう. このことによって，システム規模が拡大した場合にも， 多くのユーザの処理を同時におこなうことによって，リ アルタイム性の実現が可能である. この過程をフローチ ャートによって示すと図 10 となる. 図10 サーバのブローチャート 虫台 N O N O

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インタフェース概要

エンドユーザ、が閲覧する画面は，パソコン等を用いて アクセスをおこなう PC ブラウザ用画面と携帯電話等を 用いてアクセスをおこなう Mobile ブラウザ用画面を作 成した.何故なら アクセス端末の違いに適合したユー ザインタフェースを提供するためであり，ユーザの利用 状況に対して当意即妙な情報提供をおこなう必要がある.

本研究では， Google Maps API を利用したW eb地図イ

ンタフェース環境をエンド、ユーザに対して提供している. センサデ、バイスから送信されるデータは大きく分けると， 識別番号，投稿情報，測定情報，位置情報，環境情報(温 度・湿度等)がある.これらの情報を Google Maps 上に 表示する際には，ファイル名 ・ID と緯度・経度を除いた 全ての情報の出力をおこなった.Google Maps 上に，平 均気温・平均湿度等を基準にしたバルーン形の画像(以下， Marker) を立て，視覚化をおこなっている.また， Marker 色やMa rke rのグルーピングによって情報の分類が視覚 的に確認できるようなインタフェースとした.

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PC ブラウザインタフェース

PC ブラウザ用画面では Marker 内に①センサ情報 ( S e n s o I nr)of ，②グラフenS( sorChar )t，③ス トリー トビ ューVeetStr( iew) ，④ 投 稿 内 容(ComDisplay) ，⑤投稿 ( tioburintCo n ) の Tab を持ち，地図，航空写真，地図+ 航空写真の画面切り替えが Google Maps 上で可能であ る. PC ブラウザ画面では， Web 地図インタフェースの 特徴を最大限活用するため， Marker を用いた位置情報 に環境情報を融合することよって，視覚化をおこなって いる. ①oorInfSens センサ情報Tabでは，ユーザ名，投稿時間，データ数， 測定条件，測定時刻，最高気温，最低気温，平均気温， 最高湿度，最低湿度，平均湿度の表示をおこなっている. また，ユーザの迅速な情報認識を促進するために，最高 気温 ・最高湿度は赤字で表示し，最低気温・最低湿度は 青字で表示している. センサ情報表示画面は，図

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1

の ようなインタフェースである. ②Sen sorChart

グラフ Tab では， Google Chart AP I[ 1]5 を用いること によって，センサから取得した環境情報のグラフ化をお こなっている.ここでは，縦軸の左側に温度 (-50 0_C ， -. . . . ， 50 0 C)・右側に湿度'0"("-'% 100 % )，横軸に時刻を表示して いる.グラフ表示画面は，図 11 のようなインタフェー スである. 図11 センサ情報・グラフ画面 ユーザ名nU: r 制柑品:100lilL~0)j:10'l0 デサ融:lU 波鮒:室内 測定明:2州 問 問 炉 脚ll!SI120IIl"I W1i~i:ll.j(治!!llflO附見) 服 組:1削 減OlfIll &2J県明) 平均置量3l!: 最高遺産 :61.0 <1畑~1日付j:)g却) 釘段Jl :17_0(2OO1flL~OI4 附) 鞠~:位。 ③StreetView A u g u s 由008 C珂1 ・ "閤% け 4 0j 田 H })j パ I曲 両 目i !Oi 11 loi ' : 下千ふヤ

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ストリートビューTab では， Google のteetrS View 機

能を利用することによって，センサ情報取得場所の視覚

化をおこなっている. Google Maps と Google etetrS

View を組み合わせることによって，場所に対する分か

りやすい情報提供が可能となる.また，文字よりも画像 による場所提示の方が，ユーザにとって親近感を感じや

すいと考えられる.ス トリートビュー表示画面は，図

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ブラウザインタフェース

Mobileブラウザ用画面では，グラフによる環境情報表 示を最大限活用し， JavaScriptが使えない環境において もWeb地図インタフェースを提供するために， Google Static Maps API[16]を用いている.現在，多くの携帯電 話では， JavaScript環境が利用できない.表示内容とし ては，①地図情報(GoogleMaps)，②グラフ(SensorChart)， ③センサ情報(SensorInfo)，④投稿(Contribution)が一つ の画面中に表示されている. ①Google Maps 地図情報では，Google Static Mapsを用いることによ り地図情報を画像によって表示している.Google Static

MapsAPIを用いると， Google Mapsが画像として表示

2 6 専 修 ネ ッ ト ワ ー ク & イ ン フ ォ メ ー シ ョ ン 15NO. .0920 図

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センサ情報・投稿画面

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④onContributi 曹 本研究では，視覚的認識に配慮したMarker 色による 視覚的分類・最新投稿の表示，文字入力による場所検索・ 投稿内容検索を効果的に提供している.ここでは ，視覚 的分類と検索機能に関する詳細な記述をおこなう.

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視覚的分類

センサデバイスから送信されるデータは大きく分ける と，識別番号，投稿情報，測定情報，位置情報，環境情 報(温度 ・湿度等)がある.これらの情報を GoogleMaps 上に表示する際には， GPS から取得した緯度 ・経度の

位置情報を基に，Google Maps 上に Marker を立て，

ユ ピ キ タ ス ・ セ ン サ ネット ワ ー ク に よ る 環 境情 報 視 覚化 の 提案 72

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検索機能

本 シ ス テ ム で は ， ユ ー ザ に 効 果 的 か っ 効 率 的 な 情 報 提 供を目的として，位 置 情 報 を 検 索 す る た め の 場 所 検 索 機 能 と 投 稿 内 容 を 検 索 す る た め の 投 稿 内 容 検 索 機 能 を 実 装 した. 第1 に，場所検索機能は，テキス トボ ッ ク ス に 住 所・ 場 所 等 の キ ー ワ ー ド を 入 力 す る こ と に よ り ，Google Maps が入力した場所に移動するとしづ機能である. 図 19 は，場所検索を入力するためのテキス トボックスと検 索ボタンである. 図19 場 所 検 索 機 能

場所の入力

場所検索

第2に，投 稿 内 容 検 索 は，テキストボックスに検索し たいキーワードを入力することにより，検索結果として キーワードに該当する投稿内容項目に概要する場所情報 が表示される. また，検索結果の横に表示されているチ ェックボックス上でクリックをすることによって，該当 す る 検 索 結 果 の Google Maps 上 に 自 動 で 移 動 す る 機 能 も追加 した.このことによ って， ユ ー ザ 自 身 は 該当する 検 索 結 果 のGoogle Maps 上に，瞬時に移動が可能となり ユーザビリティに極力依存しないユーザインタフェース を提供することができる.図 20 は，投稿内容検索の検 索 結 果 表 示例 で ある. 図20 投 稿 内 容 検 索 機 能

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横 索 結 果

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4.

おわりに

本 研 究 を 通 し て 開 発 さ れ た 環 境・位置情報統合システ ムが PC ブラウザと Mobile ブラウザに対応しているこ とから，エンド、ユーザに対して 「し1つ でも，どこでも， だれでもJ 閲覧可能な環境を提供するという点において は一定の成果を挙げることができた. また，センサデ、パ イ ス 等 の 制 約 に よ り 無 数 の セ ン サ を 同 時 に 接 続 し 実 験 す ることはできなかったが，実際に接続センサデ、パイスを 増 や し て も 本 シ ス テ ム を マ ル チ ス レ ッ ド に よ っ て 実 装 し ているため，複数のユーザに対して分散並行並列処理を 実 行 す る こ と が 可能である. したがって，環境センサ型 アプリケーションを利用したマルチキャストによる相互 接 続 性 が あ る 程 度 確 保 さ れ た . 現 在 ，センサデノミイスは 低 価 格 小 型 軽量化 か っ高性 能 長寿 命 無 線化 と いうトレー ドオフの課題に直面しているが，この問題解決に向けて 弛まぬ研究がおこなわれている.このセンサデ、パイスの 進 化 に よ っ て ， こ れ ま で 以 上 に 「どんなものでも」セ ン サデノくイスの搭載が期待でき，ハードウェアの改善が 段と進んでいく.その結果，矢野]71[ は

IT

が 人 間 の 五 感 を地球規模で拡張すると述べている.これに対して，ソ フトウェアの改善としては，未jI便 性 と 安 全 性 に 加 え ユ ー ザが効果的かっ効率的に利用できるものでなければなら ない. そこで本システムの発展性は，さらなるシステムの改 良と定量要因の強いセンサネッ トワークに対する定性要 因の補完にある. 具体的には，環 境 ・位置情報統合シス テムの特徴である環境データの定量的要因に，環 境 情 報 共 有 シ ス テ ム]21[ の 特 徴 で あ る 集 合 知]31[ の 定 性 的 要 因 を組み合わせる]81[ ことによって，より一層 正 確 か つ 広 範な情報提供の拡充が可能と考えている. また，Web 地 図インタフェースを用いたさらなる効果的かっ効率的な 情 報 提 供 方 法 を 受 験 生 質 問 回 答 シ ス テ ム31[ ，19 ，20 ，]12 に よって模索している 近い将来，ユビキタス ・ネットワーク社会を迎える これは，インターネッ トによる情報革新に匹敵若しくは それ以上の社会変化 をもたらすと考えられている. 定量 的 な 環 境 デ ー タ と 定 性 的 な 環 境 に 関 す る 集 合 知 を 融 合 す ることにより，サステナブルな情報共有がより一層 促 進 され， 21 世 紀 の 最重要テーマで、ある環境問題に有効な施 策 が 提 案 さ れ る こ と を 期 待 し，今後も本研究を継続して し1く 主 要 参 考 文 献 ・ 主 要 参 考Web サイト [ 1 ] 総務省， ~ Iユ ビキタスセンサーネットワーク技術に関 す る 調 査 研 究 会 」 の 開 催

1

March 2004 ， h t t p : / / w w w . s o u m u . g o ./mth.8_5030404j002/swen-s/pl [ 2

2 8 専修 ネットワーク&イ ンフォメーションNo.15 .2009 No.2 ， pp.135 ・141 ，February 2007 [ 6 ] 中村二朗，丸尾 容 子，小川|重男，Iユピキタスセンシ ングによる環境の可視化J，富子j停叛

@{

g

-

学 会 話

f

停 案 : 度身ぎデヂ{5，ノVo. 901 ，No.ll ， pp.942-948 ， November 2007 [ 7 ] 地 球 温暖化 対策プロジェク ト(8GW )tcejorp ， http://www.ne.senshu-u.ac.jp/~下roj19・ 211

[ 8 ] 志賀直幸，青木豊，竹口正修，柳津貧，1] 小室匡史，綿 貫理明，吉野昭郎，田中洋史，大西寿郎， ~地球温暖化に 関 す る 意 識 調 査 と そ の 集 計 処 理 シ ス テ ム ー 産 学 連 携 に よ るシステム開発

-1

専修大学手y 外クークj停級学会下事延安 手y 外グーク&インプオメー;ンョ去っ)，No.13 ， pp .33-21 ， March 2008 [ 9 ] 小室匡史， 柳j畢剣，綿貫理明，大西寿郎， ~ユビキタ ス ・センサネッ トワークによる環境情報視覚化の 提 案

1

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叛 必 理 学 会(第 103 @ 停 帯 シ ス テ ムと任委環

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芳 菱重子ノ，2)3(0-181 ， 9p.p ・16 ，March 2008 [ 1 0 ] 小室匡史，柳津貧，1] 綿貫理明， ~ユビキタス ・センサ ネッ トワークによる環境情報視覚化の提案

1;

僚詩

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必 理 学 会(第 17 @ 会*王]/[/子 ノ March 2009 [ 1 1 ] 深 井 雄 大，高塩真広， 柳津剣，小室匡史，綿貫 理明， 大西寿郎， ~ビッグパンから未来にいたる“地球温暖化" 物語 の創 作 Maya8.5 を利用した 3D グラフィックコン テンツの制作一

1

事後*宇岩手 y 外クークf芳野学 会 得 後 手 y ムクーク&イ ンアォメーニンョλ)，No.13 ， pp 4.1・47 ， March 2008 [ 1 2 ] 柳津貧1]，小 室匡史，綿貫理明，大西寿郎， ~集合知を 利 用 し た 環 境 情 報 シ ス テ ム 一地図 情 報 と 環 境 情 報 の マ ッシュアップ

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;停再sjjfll!J 学 会(第 103 @

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帯システム

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在王子環 葬lf}i タど若表会ノ，10(31-81 ，)1 71-78pp. ， March 2008 [ 1 3 ] 小室匡史，柳津貧，1] 松永賢次，綿貫理明， ~Web 地 図インタフェースを活用した CGM サイ ト構築と集合知 の社会応用~，

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1

帯 必 理 学 会(第 刀

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会

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大会ノ March 2009 [ 1 4 ] 小室匡史，綿貫理明，大西寿郎，~産官学連携による 地球 温 暖化対策プロジェク ト・ 卒 業 研 究 の 成 果 公開 第 21 回 先端技術見本市テクノ トランスファーln かわさき 2008 出展報告-~ 事後オ手若手y 外クーク

1

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1

帯 学 会 得 後 手y 井クーク&インア才メーシ'-/3. )，No.14 ， February

2009 [ 1 5

] Google Chart AP1 入門， http://www /trahcelgogo/pj.re.wotxaja

[ 1 6

] Google citat8 Maps AP1 入門，