18、物联网数据的地理空间分析应用

物联网数据的地理空间分析应用

一、背景引入

假设一家公司销售测量空气中污染物的设备，这些设备可联网并通过MQTT定期向公司传回数据。产品目标市场是关注环境的消费者，他们既能测量自家附近的污染物，又能为环境监测做出贡献。公司计划汇总和打包高质量的空气污染数据分析，卖给政府和私人组织。

由于设备是通过零售商间接卖给消费者的，公司最初并不知道设备的位置。消费者购买后将设备联网并输入地址，此时才能确定位置。设备有多个传感器，其中一个测量二氧化氮（NO₂）的含量。NO₂不仅本身是有毒气体，还会造成酸雨和光化学烟雾，是臭氧等有害二次空气污染物的前体。

公司想构建并销售一个数据包，总结不同距离州际公路的NO₂水平，并按美国115个国会选区汇总结果，认为国会游说者会为此买单。但手动处理50万台设备的位置信息既费力又成本高昂，而地理空间分析能高效完成这类任务。

二、地理空间分析基础概念

1. Null Island
   • 若设备上报GPS位置数据，会发现很多数据显示设备“访问”非洲西海岸的一个区域，这就是Null Island，位于北纬0度、东经0度。它实际上并不存在，是地理空间领域的一个玩笑，缺失的坐标值或空值会被存储为（0, 0）。它引出了地理空间分析的一个关键概念：所有位置都基于某个起始点来表示。
2. 坐标参考系统（CRS）
   • CRS也叫空间参考系统（SRS）或地图投影，用于将三维地球转换为二维平面坐标。有成千上万种定义方法，各有优缺点。最常见的是WGS 84，被