Capteurs et sciences participatives : retour d'expériences ...
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Capteurs et sciences participatives : retour d'expériences, verrous à lever, enjeux actuels Sébastien Payan LATMOS - Sorbonne Université & CNRS
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Capteursetsciencesparticipatives:retourd'expériences,verrousàlever,enjeuxactuelsSébastienPayanLATMOS-SorbonneUniversité&CNRS
Approchesparticipativespourl’environnement• Pourcompléterlesmesuresstandard?• Pourdiminuerlescoûtsdesréseaux?• Pourfavoriserla«conscience»environnementaledescitoyens?
• Pourfavoriserl’acquisitiondeconnaissancedescitoyens?
• Pourinitierdesétudesnouvelles,transdisciplinaires?
àDémarchemiseenœuvredepuislongtempsparVigieNature,concernantlesuividelabiodiversitéàTestéedansdesprogrammesH2020«GEO»depuisplusieursannées
Uneapprochedansl’airdutemps…
Citi-sense
https://air-challenge.grandlyon.com/appel-a-candidature/
http://www.aircitizen.org/
https://fr.flow.plumelabs.com/
http://www.blue2bgreen.com
https://www.inria.fr/
CASPA2019• Cette présentation s’appuie beaucoup sur les attendusdu premier co l loque ‘Capteurs et Sc iencesParticipatives»organisésenavril2019àParis.
• Lesrésumes,lessupportsetlesvideosdesprésentationssontdisponiblesdulesitewebducolloque.
• caspa.sciencesconf.org
Objectifs• EtablirunétatdeslieuxdesinitiativesenFrance• Partagerlesbonnespratiques• Permettrelorsquec’estpossibledemutualiserlesoutils,lesdéveloppements,lesméthodes,àfavoriserl'échangedeconnaissances
• Construire une communauté dont les activitésconcernent l e déve loppement de capteursenvironnementaux et/ou leur mise en œuvre dans lecadredeprogrammesdesciencesparticipatives
• Permettre de produire une synthèse publique desinformationsmajeuresàretenirsurcequel’onsait,etcequi doit encore faire l’objet de recherches dans cedomaine
Lesprojetsprésentés• VigieChiro:suividespopulationsdechauve-sourisenFranceparl’inventaireetla
reconnaissanceacoustique• SeismoCitizen:déploiementd’unréseaudecapteurssismiqueslow-costhébergépar
descitoyensàStrasbourgetMulhouse• NanoEnvi:mesuredesnanoparticulesmagnétiquesissuesdutraficroutier
toulousainàl’aidedecapteurspassifs,coupléeàuneétudesociologiquedestinéeàestimerlaperceptiondurisqueliéàcesparticulesparleshabitants
• UrPolSens:caractérisationdelapollutiondel'airavecunegranularitéspatialefinegrâceàl'utilisationderéseauxdecapteurssansfilàLyon
• Mobicit'Air:évaluationdesperformancesdemicro-capteurscoupléeàuneétudesociologiquesurlaperceptiondelapollutiondel’airdanslecadred’unecampagneparticipativedemesuredesparticulesfinesdanslarégionGrenoble-AlpesMétropole
• CheckBox:mesuredesémissionsdeparticulesfinesémiseparlechauffageauboisdanslarégionGrenoble-AlpesMétropole
• Ambassad'Air:opérationportéeparlaVilledeRennesetlaMaisondelaconsommationetdel'environnementvisantàmobiliserleshabitantssurlaqualitédel'airàRennes
• OpenSense:intégrationdesmesuressurlaqualitédel’airenprovenancedesourceshétérogènesetcrowdsourcéesafind’étudierlesimpactssanitairesdel’expositionàlapollutionetcréerdescartesurbainesdelapollutiondel’airdehauterésolution,àLausanneetZürich
Lesprojetsprésentés• Polluscope:systèmedecrowdsensingmobiledédiéàl'expositionàlapollutiondel'airpermettant
uneévaluationfinedesrisquessanitairesinduitsauniveauindividuelenFrance• 3M'Air:mesurescitoyennesmobilesetmodélisationdelaqualitédel’airetdesîlotsdechaleurà
Lyon• ApplicationMétéoFrance:saisiedephénomènesmétéorologiqueslocauxobservésparles
utilisateursetconsultationdesobservationspostéesparlesautresutilisateurspourlaFrance• eHorizonWeather:partenariatMétéoFrance/Continentalportantsurl’agrégationdesinformations
issuesdescapteursdesvéhiculesavecdesdonnéesmétéosurlaFrance• AirCitizen:ateliersdesensibilisationdescitoyensauxmesuresenvironnementalesparticipativeset
auxmesuresdequalitédel'airenparticulierenrégionparisienne• Respironsmieuxdansle20ème:initiativevotéeaubudgetparticipatifdelavilledeParis,permettant
d’apporterdesmesuresfinesdelaqualitédel'airdansl'arrondissement,dedévelopperuneinformationlocaleetpersonnaliséesurlaqualitédel'airetd’impliquerleshabitantsetlesusagersdel'arrondissementdanslesprocessusd'observationdelaqualitédel'air
• Calisph'Air:projetéducatifpilotéparleCNESpermettantauxélèvesdefairedesmesureslocalesdelaqualitédel’airafin,entreautres,delescompareràdesdonnéessatellites
• Apolline:systèmedesuivi,avecdescapteursminiatures,delaQAI(qualitédel’airintérieur)dansdiversbâtimentssituéssurlecampusdeLille1
• Particip’Air:développementd’unemétrologiecitoyenneàpartirdelacollectedeplantesendéterminantlesconcentrationsdepolluantsatmosphériquesetl’originedelapollution,etco-constructiond’unecartographiehauterésolutiondynamiquededispersiondespolluantspourintégrationdanslaconstructiondespolitiquespubliques,danslarégiondeMontpellier
• Pollin’Air:réseaudebotanistesprofessionnelsetamateurs,signalantetgéolocalisantentempsréell'arrivéedespollensallergisantsenrégionGrandEstetHautsdeFrance
Premierbilan• DesprojetsTop-Down,pluridisciplinairesquicouvrentunspectrelarge:• développementdecapteurs,métrologie,cal/val,transfert,stockage,analysededonnées,application/visualisation,formation/accompagnement(desutilisateurs),déploiement/campagnesdemesures,..
• Desobjectifsvariés:• Augmenter/compléterlesmesurespouraméliorerlaprévisiondedelQA• Fairedesmesuresàlaplacedeschercheurs/remplacerdesRHmanquantes
• Sensibiliser,former,..• Centredegravité:lelaboderecherche,oul’humain,etentrelesdeux.
• Desstratégiesvariéespourlescapteursenfonctiondel’usage:• Capteursdéveloppésauxlabo,achetés,co-développés,Spinoff• ChallengesAirParif• Lemulti-capteurQAidéaln'existepasmétrologiquement(polluscope+Opensense)
Premierbilan• Importancedesapplications/sitewebquiaccompagnentl’acquisitiondesdonnées• Ex:commentrendrecomptedel’expositionàpartirdeladonnée?).
• Difficultésdelacalibration/validation:• d’ungrandnombrededonnées,hétérogénéité(plusieursparamètres,spatialettemporelle).
• Difficiledesortirdulaboratoire,challengedelamesureenmobilitéàmétrologiebienmaitriséeenfixe,maisnécessaire(PlumeLabvaauLisa,PolluscopeLSCE)..
• Quiddeladérivedansletempsdescapteurs?
• Données:• Besoindefusionnerdesdonnéeshétérogènes.• Besoindejeuxdedonnéescommuns(réelsousimulés)pourcomparerlesdifférentstravaux.
• Importanceduchoixdelamétrique:résultatstrèsdifférentsenfonctiondelamétrique!
• Données=aussiquestionnaires
Premierbilan• Diversitédes«utilisateurs»:
• crowdsensing(difficilederecruter).• flottevéhiculed’entreprise,utilisateur«éclairés»,partenariatindustriuel• Feuxdecirculations(combienenmettreetoù)?• Consommateurs
• Vieprivée:• l'anonymisationnesuffitpas,lapositiondudomicilepermetparfoisderemonteràl'identité.Ilexistedessolutions(floutage).
• Commentallierutilitéetconfidentialité?
• Différenttypederéceptiondel'information:• transparencedel'information(commeelleestcrédible,vérifiée)etimplicationcitoyenne.
• Importancedel’assimilationoudumoinsmélangemesures/modèle
• Rétroaction=unutilisateurinforménemesurepaslamêmechosequ’unutilisateurnoninformé!Ilneperçoitpaslamêmechose.
Enrésumé:• Verrouprincipal:
• cal/valmesuresenvalidité• traiterungrandvolumededonnéetempsréelle• Faireunretourefficaceauxcollaborateurs/utilisateurs.
• Evolutiontechnologique:• micro-capteurs,micro-balance,nanosciences,…• améliorationdescapteurs,miniaturisation.
• Marchéàvenirimportantdescapteursqualitédel’air.
• Besoinderéférence/norme• Besoindenormeet/oud’uncadreréglementaire(LCSQA)descapteurs• Intercomparaisondifficile–pasderéférence• Peudemutualisationdesprotocoles,matériels,logiciels,bonnespratiques• Animationdelacommunauté
WorkBreakdownStructure(WBS)• décompositionhiérarchiquedupérimètreduprojetenunitésmanipulables.
D’aprèsJeremyHornung
Individualsensors:sosimple?
IdFpollutioneventmonitoringmeasurementscontribution:Walkingmeasurementsitinerary-21january2016–3peopleholdingPMsensorsandwalkingonenexttotheother
00:17:1200:34:49
00:48:5401:03:00
01:17:3601:32:12
01:44:47
40
50
60
70
80
[PM
2.5]
µg/
m3
Time during the walk
Nombredejours
NOX PM10
ELYS
HAUS
CELES_v D.Rodriguezetal.2019,AtmosphericEnvironment:X,«OnthespatialrepresentativenessofNOXandPM10monitoringsitesinParis,France»,
Whatdatatodelivertouser?
Moyenne=6.5µg/m3
8 9 10 11 12 130
20
40
60
80
100
13 14 15 16 17 180
20
40
60
80
100
18 19 20 21 22 23 240
20
40
60
80
100
PM2.
5 (µ
g/m
3 )
Paris local time (hr)
PM2.
5 (µ
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3 )
Paris local time (hr)
PM2.
5 (µ
g/m
3 )
Paris local time (hr)
PartiCitaEObservatoireparticipatifdel’environnementurbain
• Développerdesobservatoiresàl’interfacedeplusieursdisciplines Atmosphèreurbaine
LichensGo!
Roucouleenterrasse
Pluiesurlaville
CapteurMouvieAmbiciti
REV-Urbain
Premierbilan• Lecapteuridéalpourlessciencesparticipativesn’existepas• Difficultédesmesuresenmobilité
• Difficultédefairedesretoursauxutilisateursquandilssontdevenusnombreux+quellerestitutionauxparticipants
• Lesprojetsdesciencesparticipativessontenconstantesaugmentationcesdernièresannées,surrepésentationdel’Europe
• Projetsmulti-objectifs/Multi-organismes/Public-Privé• Biaissocial• Sociologiedequandetcommentestfaitelamesureetbiaisinduitparl’Intentionduparticipant
• Risquesetconséquences• RH• IA/bigData:jeudedonnéesderéférence
Questionsouvertesàquelcapteur/quelleutilisationpourquelobjectif?
• Surveillancedel’expositiondepersonnessensibles?• Quantificationdelapollutiondansl’habitacled’unvéhicule?• Cartographieetsuividelapollutiondanslesquartiers?• Travauxépidémiologiques?• Incitationàlaréductiondesémissions?
àMesuresfixesouenmobilité?• Porteuréclairés/nonéclairés:implicationactivedesparticipants• Importanceduprotocoledemesure:standardisationpossible?
àQuelleexploitationetqualificationdesdonnées?• Utilisationdeméthodesd’apprentissageautomatique(techniquedemachinelearning)?
• Quellesinformations,etavecquellesfréquences,délivrerauporteurdecapteurs?• Précisiondescapteurs,dérivedansletempsàétalonnagerégulier• Pilotagedel’ensembledescapteurs:quelcadre?
Questionsouvertes• Quelcapteur/quelleutilisationpourquelobjectif?• Quellesmesures/avecquellequalité?• Quelles techniques et méthodes pour l’utilisation desdonnées?
• Quelintérêt/attentepourlesparticipants?• Quelsusagesdescapteursparlescitoyens?• Quelsbesoinsdefédération?
Premierbilan• Desdisciplinesvariéesdepuislessciencesdel'ingénieur,auxscienceshumainesetsocialesen
passantparlessciencesphysiquesetchimiques• Unesurreprésentationdeschercheursparrapportauxassociatifsouauxentreprises.Lepari
étaitdes'intéresserauxinitiativesetauxsystèmesd'acteursréunisautourdemicrocapteursplutôtqu'uneapprocheparproduitcequiauraitfavorisélesentreprises.
• Uneapprochequiménagedelaplacepourlessolutionshumainesetpasseulementtechniquesàlaquestiondelacaptationd'informationsurcequevéhiculel'air:présenced'unexposésurlessonsreconnusàl'oreille,VigieChiroexposésurleressentivisueldelamétéo,etaussiunexposésurlesodeursetlesnezhumains.
• Uneapprochequin'estpasqueliéeàlapollutiondel'airmêmesic'étaitl'essentiel:desexposéssurlasismologieousurleson.
• Uneapprochequireprendtouteslesdimensionsdesdispositifstechniquesembarqués,depuislacalibrationdesmicrocapteurs,leurcertification,jusqu'auxinterfacesvisuellessouslaformed'applismartphoneetlesplateformesweb,leurergonomie,jusqu'àleursusagesetlacréativitédupublicautourdesinformationsdonnéesinsitu.
• Unedéfinitiondesmicrocapteursextensiblesdepuisceuxembarquésdanslesvoituresetlesbus,jusqu'àceuxfixesdanslesmaisonsdesparticuliersoulescapteursmobilessurlespersonnes.
• Uneapprochequiporteaussibiensurlaréflexionsurl'exactitudeetlareproductibilitédesmesuresquesurlesconventionsdelecture,lesattitudesfaceauchangementetc.
• LapartieSHSducolloquearriveenpremierdansledérouléducolloqueetimrprimeunedynamiqued'évaluationdessolutionsinvivoetnonpasseulementinlabo.
PartiCitaEObservatoireparticipatifdel’environnementurbain
• Objectif:acquériruneconnaissancesystémiquedel’environnementurbainObservatoirescientifique:protocolesdecollectededonnéesstandardiséessurlelongterme
• Intérêtsdeladémarcheparticipative:– Émergenced’enjeuxderecherchevenantdelasociété– Accompagnementlatransitionenvironnementale– Acquisitiond’ungrandnombrededonnées
• Diffusiondel’expertiseensciencesparticipativesdel’écologieauxautresdisciplinesdessciencesdel’environnement
• CadrechairefondationUPMCMOUVIE:• Recherchedecapteurspourmesurerl’expositiond’enfants
• Critères:• Autonomie• Masseetvolume• Enregistrement/transmissiondesdonnées• mesures(position,T,P,U,O3,NOx,COV,PM)• Robustesseenmobilité• Sensibilité/fiabilitéetprécision
• Aprèsunandetentativesinfructueusesdecollaborationavecentreprises,décisiondedéveloppementencollaborationavecFablabdel’UPMC
Nitrogenanalyser
TurnkeyInstrumentLtd.OSIRIS
Quelscapteurs,pourquellemesuredelapollution?
