Pervazivní kartografie: teorie, metody a aplikace v oblasti zpracování hlukových dat

Mgr. Petr Duda, Ph.D.

Doctoral thesis

Pervasive cartography: theory, methods and applications in the field of environmental noise data processing

Abstract:

Tato disertační práce se zabývá možnostmi využití moderních metod dobrovolnického sběru dat z životního prostředí, občanské vědy a mobilní geoinformatiky pro jednotné řešení sledování a měření hladiny hluku pomocí relativně levných a především všem dostupných zařízení. Zatímco v České republice není tento přístup příliš využíván, v zahraniční jde již o vcelku rozšířený způsob zvýšení možností komunikace mezi komunitami a úřady. Do současnosti však chybí jednotné rozhraní pro komunikaci mezi různými aplikacemi, a také přesnější zpracování naměřených dat, především pak určení nejistot měření, které jsou pro další práci s naměřenými daty značně důležité. Práce má ambici pomoci tento stav změnit, z čehož vyplynuly její teoretické i praktické cíle. Práce ve svém úvodu obsahuje zhodnocení širších společenských teorií týkajících se správy sdíleného prostředí a z ní vyplývajících potřeb, dále aktuálních možností, které přináší moderní komunikační a výpočetní technika a následně i způsobů, jakým je tato technika využívána při sdílení informací, včetně informací o životním prostředí a zvláště hluku. Je provedena rešerše nejdůležitějších současných řešení mobilního sběru dat o hluku. V teoretické části práce jsou vymezeny podmínky a postupy pro sběr a sídlení senzorových dat a je krátce popsáno univerzální řešení pomocí mezinárodních standardů. V další části je pojednáno o problematice hluku vzhledem k jeho měření, především je pak rozebrána teorie nejistot při měření hluku a její aplikace na mobilní měření. V praktické části práce následuje rozebrání nejdůležitějších algoritmů nutných pro správné ohodnocení nejistotami, analýzu a vizualizaci. Dosažené znalosti jsou ověřeny pomocí implementace vlastní aplikace MobileNoise. V závěru jsou shrnuty dosažené výsledky a jsou nastíněny další možnosti a podmínky rozvoje dobrovolnického sběru dat o hluku v prostředí Evropy a České republiky.

Abstract:

This thesis deals with the possibilities of modern methods of volunteer data collection from the environment, citizen science and mobile geoinformatics for unified solution for monitoring and measuring noise levels through relatively cheap and ubiquitous devices. While in the Czech Republic it is not so much used, in Europe the volunteer science has been quite a widespread way of increasing the possibilities of communication between communities and authorities. However, measuring noise currently lacks a unified interface for communication between different applications, and more accurate processing of measured data, especially the determination of measurement uncertainties, which are essential for work with measured data. This dissertation has the ambition to help change this situation, which resulted in its theoretical and practical goals. This work in its introduction includes an evaluation of broader social theories concerning the administration of the shared environment and the ensuing needs, as well as current options that bring modern communication and computer technology and subsequently the ways in which this technique is used to share information, including environmental information and particularly noise. It includes a research of the most important contemporary mobile data collection solutions for noise. The theoretical part defines the conditions and procedures for collecting and sharing sensor data and briefly explains versatile solutions using international standards. The next section is dealing with noise due to its measurement, especially the theory of uncertainty in noise measurement and its application to mobile measurements. The followed practical part discusses the most important algorithms required for proper computation of uncertainties, analysis and sufficient visualization. Achieved knowledge is verified by implementing custom application called MobileNoise. In the end results are summarized and another possibilities and conditions for the development of the voluntary collection of data on noise in the environment of Europe and the Czech Republic are outlined.

Keywords

hluk, měření hluku mobilní telefony, občanská věda, crowdsourcing, nejistota měření, senzorový web, environmental noise, noise measurement, mobile phone, citizen science, uncertainty, sensor web

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 10. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 16. 11. 2016
• Supervisor: prof. RNDr. Milan Konečný, CSc.
• Reader: doc. Ing. Marian Rybanský, CSc., doc. Ing. Jitka Komárková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography (4-years) / Cartography, Geoinformatics and Remote Sensing