Mesurer et cartographier la pollution sonore avec votre téléphone portable : 4 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

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Nicolas Maisonneuve (Sony CSL Paris)Matthias Stevens (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris)Luc Steels (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris)

Dans ce "Instructable", vous apprendrez comment utiliser votre téléphone portable équipé d'un GPS comme station mobile pour mesurer votre exposition personnelle au bruit et participer à la cartographie collective du bruit de votre quartier ou de votre ville. Les cartes peuvent être visualisées à l'aide de Google Earth. La pollution sonore est un problème grave dans de nombreuses villes. Bien que les autorités de certaines grandes villes aient lancé des campagnes pour surveiller le problème, les cartes qu'elles créent ne sont pas toujours facilement accessibles et ne sont généralement pas assez détaillées pour saisir les variations (dans le temps et dans l'espace) du bruit auquel les gens sont exposés. Cependant, en utilisant nos nouvelles technologies, vous pouvez aider à améliorer le suivi de ces problèmes environnementaux en contribuant à la cartographie du bruit de votre quartier ou de votre ville et ainsi participer à une sorte de "Wikimapia" de la pollution sonore. NoiseTube est un projet de recherche de Sony Laboratoire d'informatique à Paris. Le projet est axé sur le développement d'une nouvelle approche participative de surveillance des nuisances sonores impliquant le grand public. Notre objectif est d'étendre l'usage actuel des téléphones portables en les transformant en capteurs de bruit permettant à chaque citoyen de mesurer sa propre exposition dans son environnement quotidien et de participer à la cartographie collective du bruit de sa ville ou de son quartier. Plus généralement, ce projet de recherche étudie comment le concept de détection participative peut être appliqué aux questions environnementales et notamment au suivi des nuisances sonores. La détection participative préconise l'utilisation d'appareils mobiles largement déployés (par exemple, les téléphones intelligents, les PDA) pour former des réseaux de capteurs distribués qui permettent aux utilisateurs publics et professionnels de recueillir, d'analyser et de partager des connaissances locales. vous pourrez mesurer le niveau de bruit en dB(A) (avec une précision de quelques décibels par rapport aux appareils professionnels), commenter votre perception du bruit (marquage, niveau de gêne subjectif) et envoyer toutes les informations (horodatage + mesures géolocalisées + saisie humaine) automatiquement au serveur NoiseTube via la connexion Internet de votre téléphone. Ensuite, les résultats (collectifs) peuvent être visualisés sur des cartes, comme le montre l'exemple de la 1ère figure. Motivations à participer à l'expérience NoiseTube 1. Mesurez votre exposition sonore personnelle et soyez plus conscient de votre environnement À quel niveau de décibel suis-je exposé pendant ma journée ? De telles informations sont actuellement difficiles à obtenir pour les citoyens. Grâce à notre application vous pourrez mesurer votre exposition en dB(A) en temps réel sans avoir besoin d'un sonomètre onéreux. Nous pensons que les informations environnementales personnalisées peuvent avoir un impact plus important sur la sensibilisation et le comportement du public que les statistiques environnementales mondiales actuellement fournies par les agences gouvernementales. 2. Participez au suivi/cartographie des nuisances sonores de votre ville Avec votre téléphone mobile, vous (et votre groupe) pouvez collecter des mesures géolocalisées, les annoter et les envoyer automatiquement pour cartographier les nuisances sonores locales, fournissant des informations utiles aux communautés locales ou institutions publiques pour soutenir la prise de décision sur les problèmes locaux sans attendre que les autorités (agences environnementales, financement gouvernemental pour des campagnes de mesure coûteuses) tournent leur attention vers votre quartier. 3. Aidez les scientifiques à mieux comprendre le bruit à partir de votre expérience Contrairement aux données actuelles sur la pollution sonore provenant de capteurs statiques installés sur des emplacements fixes et spécifiques, vos données « centrées sur les personnes » pourraient avoir une grande valeur pour les scientifiques afin de mieux comprendre le problème de la pollution sonore à travers les personnes exposition. Architecture NoiseTubeLa plateforme NoiseTube est constituée d'une application que les participants doivent installer sur leur téléphone portable pour en faire un appareil capteur de bruit. Cette application mobile collecte les informations locales de différents capteurs et les envoie au serveur NoiseTube, où les données de tous les participants sont centralisées et traitées. La 2ème figure montre un aperçu de cette architecture. Parce que l'application mobile est l'élément le plus important pour nos participants, nous allons maintenant en discuter en détail à l'étape 1.

Étape 1: Équipement et logiciel

Fonctionnalités de l'application mobile - Mesurer et visualiser votre niveau de bruit auquel vous êtes exposé en temps réel- Taguer pour commenter les mesures (par exemple la source du bruit, évaluer la gêne perçue, …). Ces informations sont utilisées pour ajouter une couche sémantique aux cartes de bruit qui sont créées. - Envoi automatique des données (géo-localisées et horodatées) à votre compte sur notre serveur pour mettre à jour votre « profil d'exposition » personnel et la carte de bruit collective. Exigences - Un téléphone avec un chipset GPS intégré ou un récepteur GPS externe qui peut être connecté au téléphone via Bluetooth. - Un téléphone supportant la plateforme Java J2ME (profil CLDC/MIDP avec les extensions: JSR-179 (Location API) et JSR-135 (Mobile Media API)). - Un abonnement à un plan de données pour l'accès à Internet (via GPRS/EDGE/3G). Remarques:

• Pour le moment, l'application n'a été testée de manière approfondie que sur le Nokia N95 8Go et le Nokia 6220C. D'autres marques/modèles peuvent ou non fonctionner. Dans quelques semaines, nous prévoyons de sortir une version pour l'iPhone d'Apple. Vous pouvez vous abonner via NoiseTube.net pour rester informé de cette version et des autres versions futures.
• Pour obtenir des mesures crédibles en décibels, il est recommandé d'utiliser uniquement des modèles de téléphones pris en charge (calibrés).

Approches alternatives Téléphone + microphone externe Au lieu d'utiliser le microphone intégré, vous pouvez brancher un microphone externe. Sur la figure 1, vous voyez un microphone externe sur mesure pour le Nokia N95. Si vous utilisez un microphone externe, nous vous conseillons de placer le microphone pas trop près de votre visage pour éviter de mesurer uniquement votre propre voix; fixer le microphone près de votre poignet est une bonne option. Enregistreur de son numérique + application mobile + application de bureau Dans la première version de Noisetube, la mesure de la sonie n'était pas effectuée en temps réel par l'application mobile. Au lieu de cela, un enregistreur de son numérique (par exemple: M-Audio MicroTrack x series) a été utilisé pour enregistrer le son ambiant. L'application mobile (v1.0) visait à localiser l'utilisateur (via GPS) et à faciliter les commentaires (tagging, rating, …). Une application de bureau a ensuite été utilisée pour extraire les mesures d'intensité sonore du son enregistré, combiner ces données avec la piste de localisation et les commentaires des utilisateurs et envoyer ces informations au serveur. La figure 2 montre un aperçu de l'architecture de NoiseTube v1.0.

Étape 2: Utilisation de l'application mobile NoiseTube

Mise en routeUne fois que vous avez créé un compte sur le site Web de NoiseTube, trouvé le matériel nécessaire et installé notre logiciel, vous pouvez commencer à utiliser l'application NoiseTube.1) Vous devrez d'abord vous authentifier avec les détails de votre compte. Une fois que vous vous êtes connecté avec succès, la prochaine fois que vous la démarrerez, l'application contournera cette étape.2) Vous pouvez maintenant commencer à mesurer et à contribuer au projet NoiseTube. L'interface utilisateur La capture d'écran de la première figure montre l'interface utilisateur. Ci-dessous, nous discutons des différentes parties, chacune correspondant à une caractéristique principale de l'application. 1) Mesure de l'intensité du bruit ambiant La mesure démarre automatiquement. Vous pouvez voir la valeur actuelle de l'intensité sonore - mesure en dB(A) - en haut à gauche. Pour ajouter du sens à cette valeur, elle est associée à une couleur représentant le risque potentiel pour la santé du niveau d'exposition actuel:

• < 60 dB(A): Vert (aucun risque)
• >= 60 et < 70: Jaune (gênant)
• >=70 et <80: Orange (attention)
• > 80: Rouge (risqué).

Une courbe historique est également tracée pour voir l'évolution de la sonie mesurée. Pour mieux comprendre ce qui est réellement mesuré, reportez-vous à la section « À propos de la mesure de l'intensité sonore » ci-dessous. 2) Commenter Le marquage ajoute une couche de sens aux mesures physiques pour informer la communauté et visualiser ensuite la nature du bruit sur les cartes. Comme pour marquer des films sur YouTube ou des pages Web sur Delicious, vous pouvez marquer les mesures de bruit en ajoutant des mots libres séparés par une virgule (par exemple la source du bruit ou le contexte, une note, etc.). Le bruit est un phénomène complexe dû à la manière hautement subjective dont les humains le perçoivent. Pour étudier ces facteurs subjectifs, nous allons ajouter des composants plus subjectifs à l'application mobile pour l'utiliser comme un "compteur de gêne (social)" (la 2ème figure montre un aperçu de ce à quoi cela pourrait ressembler) et construire des cartes subjectives de la pollution sonore. 3) Géolocalisation des mesures L'utilisateur peut basculer entre un mode de localisation automatique (à l'aide du GPS) ou manuel en cliquant sur l'icône de localisation (voir figure 1). Au démarrage, l'application activera le mode automatique et essaiera de localiser l'utilisateur en utilisant le GPS. En cas d'échec (par exemple à cause d'une situation à l'intérieur), il passera en mode manuel, où l'utilisateur doit entrer sa position (par exemple une adresse, la ligne de la station de métro). Il est également possible de sélectionner votre emplacement actuel à partir d'une liste d'emplacements prédéfinis. Ces emplacements peuvent être des « favoris » personnels (par exemple: domicile ou bureau) ou des lieux publics (par exemple: rues, stations de métro). du son enregistré à un intervalle de temps donné. A chaque cycle, l'application enregistre le son ambiant (à 22500 Hz, 16 bits) pendant un intervalle de temps, puis traite le signal pour extraire la valeur Leq. Deux intervalles sont possibles: 1) Réponse lente (1 seconde, le mode par défaut), cela permet de mesurer la variation lente du son, utile pour un bruit constant ou de fond; 2) Réponse rapide/Leq court (125 ms), pour les sons variant dans le temps (par exemple, événements courts). Le mode de réponse rapide est actuellement encore expérimental, donc pour l'instant nous vous conseillons d'utiliser le mode de réponse lent. A propos du calibrage du son et de la crédibilité des informations Pour calibrer notre application afin d'obtenir des informations crédibles sur un Nokia N95 8Go, nous avons utilisé un sonomètre. Nous avons généré un bruit rose comme source de bruit et comparé les décibels mesurés par un sonomètre et ceux mesurés par notre application sur le téléphone N95 à différents niveaux de sonie (tous les 5 dB, de 35 dB à 100 dB). La figure 3 montre un graphique de ces valeurs que nous avons enregistrées. Nous avons obtenu une courbe avec une précision d'environ +/- 10 dB(A). Après avoir utilisé l'inverse de cette fonction comme correcteur nous avons alors obtenu de bons résultats (précision de +/- 3 db). Nous prévoyons de faire le même calibrage avec la future version iPhone. Une fois que vous aurez compris comment utiliser l'application NoiseTube, nous vous invitons à la tester dans la rue de votre quartier !

Étape 3: Visualiser les résultats

Deux visualisations sont actuellement accessibles. Suivi en temps réel de l'exposition des personnes Un suivi en temps réel est proposé pour visualiser l'exposition collective au bruit des participants à l'aide de Google Earth. Vous pouvez le voir en allant sur https://noisetube.net/public/realtime.kml. Un utilisateur est représenté par un cylindre dont la hauteur et la couleur sont proportionnées à l'intensité sonore (Leq mesurée en dB(A)) de l'exposition sonore de l'utilisateur. Carte des nuisances sonores de votre villeVous pouvez également consulter la carte actuelle de votre exposition personnelle en allant sur votre compte et en sélectionnant "Ma carte" (ou directement via: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Pour voir la carte d'exposition sonore collective rendez-vous sur la carte publique. Chaque cercle signifie une mesure d'intensité sonore (la couleur étant proportionnelle au niveau d'intensité sonore) Au-dessus de cette couche physique se trouve une couche sémantique décrivant la signification des mesures (c'est-à-dire les sources du bruit).

Étape 4: Recherches futures et conclusion

Fidèles à l'esprit "beta" du Web 2.0, nous avons décidé d'ouvrir notre plateforme à tous, malgré un stade de développement précoce. Dans un avenir proche, les versions mises à jour de nos outils offriront des fonctionnalités améliorées et nouvelles. Notre recherche et développement se poursuivra selon plusieurs axes: Étalonnage Sans étalonnage approprié, les capteurs produisent des données qui peuvent ne pas être représentatives ou même être trompeuses. Alors, comment pouvons-nous étalonner des centaines de différents types de téléphones portables ou d'autres enregistreurs de son sans utiliser à chaque fois un sonomètre coûteux ? Nous proposons d'étudier ces questions de recherche par différentes pistes, où des téléphones calibrés ou des emplacements acoustiquement stables peuvent être utilisés comme points de référence pour (re)calibrer automatiquement un téléphone (par exemple, l'étalonnage entre 2 téléphones, connectés via Bluetooth, où l'un est la référence et le l'autre est le téléphone à calibrer). Localisation en intérieurLe système GPS ne prend pratiquement pas en charge la localisation en intérieur. Étant donné que la plupart des gens passent une grande partie de leur vie quotidienne à l'intérieur, il s'agit d'une lacune importante que nous avons partiellement résolue grâce à la localisation manuelle (voir étape 2). Cependant, il existe des technologies qui peuvent servir d'alternative au GPS dans les scénarios d'intérieur. L'une des approches les plus prometteuses (et largement étudiées) est le positionnement basé sur le GSM. De telles technologies pourraient être particulièrement utiles pour étudier le bruit dans le métro (comme le réseau du métro de Paris), qui sont connus pour être des environnements très bruyants. Nous avons déjà fait des expérimentations avec des marqueurs temporels et une reconstruction des lieux par interpolation (voir figure). Cependant, en utilisant le positionnement basé sur GSM (en identifiant les antennes dans différentes stations, pour détecter automatiquement l'emplacement de l'utilisateur), nous espérons pouvoir à l'avenir produire des mesures localisées avec plus de précision dans cet environnement particulier. Aspect social: renforcement de la communauté La projection des données de pollution sonore sur des cartes est la caractéristique commune. Mais l'enregistrement de l'exposition sonore à partir de l'activité des personnes nous permet également de collecter un type de données davantage centré sur les personnes et pas seulement sur le lieu, collectées par les sonomètres statiques traditionnels installés dans les rues. À partir de cette observation, nous examinerons des caractéristiques plus sociales. Par exemple, créer des profils de bruit personnels contenant votre exposition au bruit dans les dimensions temporelles et géographiques et une liste de vos propres sources de bruit étiquetées, offrant un moyen de comparer les personnes et de trouver des profils similaires afin de soutenir l'action collective. ConclusionDans ce "Instructable", nous ont présenté une nouvelle façon de surveiller et de cartographier les nuisances sonores grâce à la participation de la population. La plateforme NoiseTube vous permet de contribuer à une campagne de mesure du bruit distribuée à l'aide de votre téléphone mobile. Cette plate-forme est encore en cours de développement et le futur proche apportera de nouvelles améliorations. Cependant, nous aimerions vous inviter à rejoindre la communauté NoiseTube et à essayer notre logiciel. Si vous avez des questions, des suggestions ou d'autres commentaires, n'hésitez pas à nous contacter ou à réagir via les commentaires sur ce Instructable. De plus, nous tenons à souligner que nous sommes ouverts à la collaboration avec des organismes publics ou de recherche. Pour en savoir plus et rester informé sur le projet NoiseTube, veuillez visiter notre site Web à l'adresse www.noisetube.net. Si vous souhaitez en savoir plus sur le contexte scientifique de ce travail, veuillez vous référer à ces articles:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe et Luc Steels. NoiseTube: Mesurer et cartographier la pollution sonore avec les téléphones portables. Soumis au 4e Symposium international sur les technologies de l'information en génie de l'environnement (ITEE 2009), Thessalonique, Grèce. 28-29 mai 2009. En cours de révision. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe et Luc Steels. Surveillance de la pollution sonore par les citoyens. Soumis à la 10e Conférence internationale annuelle sur la recherche sur le gouvernement numérique (dg.o2009), Puebla, Mexique, 17-20 mai 2009. En cours d'examen. PDF

Les références

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy et M. B. Srivastava. ''Détection participative''. Dans '' ACM Sensys World Sensor Web Workshop''. ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. et Kang J. Urban Sensing: out of the woods. Communications de l'ACM, 51(3), pp. 24-33, mars 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl et B. Keller. La signification du son influence-t-elle les jugements d'intensité sonore ?. Dans Actes du 18e Congrès international d'acoustique (ICA 2004). Pages 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf et J. Hellbruck. Influence de la couleur du véhicule sur les jugements d'intensité sonore. Dans Journal Of The Acoustical Society Of America, mai 2008, 123 (5), pages 2477-2479.
• Paulos, E. et al. Science citoyenne: permettre l'urbanisme participatif. Dans Hand-book of Research on Urban Informatics: The Practice and Promise of the Real-Time City, Marcus Foth (éd.), pp. 414-436, Idea Group, 2008.
• L. Yu et J. Kang. Effets de facteurs sociaux, démographiques et comportementaux sur l'évaluation du niveau sonore dans les espaces ouverts urbains. Dans Journal of the Acoustical Society of America, février 2008, 123(2), pages 772-783.

Remerciements Ce travail de projet a été partiellement soutenu par l'UE dans le cadre du contrat IST-34721 (TAGora). Le projet TAGora est financé par le programme Future and Emerging Technologies (IST-FET) de la Commission européenne. Matthias Stevens est assistant de recherche du Fonds pour la recherche scientifique, Flandre (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).