Een cruciaal onderdeel van Data Spaces – die de Europese Green Deal-strategie of daarbuiten ondersteunen – zal hun beheer zijn van dynamische datareeksen die afkomstig zijn van veel verschillende bronnen, zoals verschillende sensoren. Om interoperabele communicatie tussen dergelijke datareeksen mogelijk te maken en hun interpretatie en (her)gebruik te vergemakkelijken, heeft het Open Geospatial Consortium (OGC) lang geleden de SensorThings API-standaard ontwikkeld. In dit bericht wordt de standaard geïntroduceerd samen met de geplande ontwikkelingen en eerste resultaten van twee Horizon Europe-projecten over Green Deal Data Spaces waarbij OGC betrokken is: 'All Data for Green Deal' (AD4GD) en 'Urban Data Space for Green Deal' (USAGE).
De Europese Green Deal en digitale datastrategieën
De Europese Green Deal heeft als doel Europa te transformeren naar een duurzame en hulpbronnen-efficiënte economie en bestuur, terwijl tegelijkertijd het welzijn van de burgers wordt verbeterd. Verschillende doelstellingen dragen bij aan dit hoofddoel , waaronder: de transformatie van de economie en de samenleving; het creëren van duurzaam transport voor iedereen; innovatie in de industrie; schonere energiesystemen; het renoveren van gebouwen voor een groenere levensstijl; samenwerken met de natuur om de planeet te beschermen; en het stimuleren van wereldwijde klimaatmaatregelen. De doelstellingen van de Europese Green Deal sluiten op hun beurt aan bij de Duurzame Ontwikkelingsdoelen van de Verenigde Naties.
Gegevens, met name dynamische gegevens van sensoren, spelen een essentiële rol bij het monitoren, analyseren en begrijpen van de status en evolutie van de hierboven genoemde sectoren, de invloed van voorgestelde beleidsmaatregelen en beslissingen en bij het simuleren en meten van de effectiviteit van nieuw toegepaste maatregelen, modellen of gewijzigde omstandigheden.
Bovendien verhoogt het gebruik van open protocollen en databeheerpraktijken die aansluiten bij de FAIR-dataprincipes (Vindbaarheid, Toegankelijkheid, Interoperabiliteit en Herbruikbaarheid) de efficiëntie en ondersteunt het de democratie beter door middel van datatransparantie en -toegankelijkheid.
Digitalisering wordt erkend als een krachtige ondersteuning voor de Europese Green Deal en de Duurzame Ontwikkelingsdoelen – op voorwaarde dat een strategie wordt gevolgd die zorgt voor efficiënt en geoptimaliseerd gebruik en beheer van digitale data en bijbehorende instrumenten. De Europese datastrategie en het Europees databeleid zijn bedoeld om een dergelijke digitalisering te reguleren, te definiëren en te ondersteunen, met als doel een eerlijke, bewuste en efficiënte uitwisseling en gebruik van data.
OGC SensorThings API: een open model voor sensorgegevens
De OGC SensorThings API is ontwikkeld door de OGC SensorThings Standard Working Group als een open standaard die webgebaseerd beheer, opslag, delen en analyse van op het Internet of Things (IoT) gebaseerde sensorobservatiegegevens mogelijk maakt.
De OGC SensorThings API bestaat uit een datamodel en een API verdeeld over twee documenten: (1) het Sensing-gedeelte en (2) het Tasking-gedeelte (dat zich momenteel in de planningsfase bevindt). Met het Sensing-gedeelte kunnen IoT-apparaten en -toepassingen IoT-gegevens en -metagegevens in een SensorThings-service maken, lezen, bijwerken en verwijderen.
Het datamodel voor SensorThings-entiteiten is gebaseerd op het OGC/ISO-model voor observatie en meting (O&M) [OGC 10-004r3 en ISO 19156:2011]. Het model kan als volgt worden begrepen: een "observatie" wordt gemodelleerd als een datastroom die is verbonden met een "sensor" en een "ding" dat een "resultaat" (ook wel "ObservedProperty" genoemd) produceert, waarvan de waarde een schatting is van een eigenschap van het "observatiedoel" (ook wel "FeatureOfInterest" genoemd).
Bijvoorbeeld: bij het meten van de temperatuur in een kamer is de "Observatie" elke meting of datawaarde op een bepaald moment in de tijd; de "sensor" is de thermometer; het "ding" is het apparaat dat de meting van de thermometer leest en verzendt; en het "resultaat" (ObservedProperty) is de temperatuur die door de sensor wordt gemeten. De ObservedProperty is gekoppeld aan het "observatiedoel" (FeatureOfInterest), in dit geval het deel van de kamer waarin de sensor zich bevindt.
Een observatie-instantie wordt geclassificeerd op basis van het tijdstip van de gebeurtenis, het kenmerk van belang (FeatureOfInterest), de waargenomen eigenschap (ObservedProperty) en de gebruikte procedure (vaak een sensor). Bovendien worden "dingen" ook gemodelleerd in de SensorThings API, en de definitie ervan volgt de ITU-T-definitie: " een object van de fysieke wereld (fysieke dingen) of de informatiewereld (virtuele dingen) dat kan worden geïdentificeerd en geïntegreerd in communicatienetwerken " [ ITU-T Y.2060 ]. De geografische locaties van dingen zijn nuttig in bijna elke toepassing (met name bij remote sensing, waar het gemeten object zich ver van het apparaat bevindt) en worden daarom ook opgenomen.
SensorThings API voor Green Deal Data Spaces: de projecten USAGE en AD4GD
Recente voorbeelden van de toepassing van de SensorThings API-standaard zijn twee Horizon Europe-projecten – waaraan OGC deelneemt als consortiumpartner – die oplossingen willen bieden voor de dataomgeving van de Green Deal: 'Urban Data Space for Green Deal' (USAGE) en All Data for Green Deal (AD4GD).
Door gebruik te maken van standaarden voor data/service-interoperabiliteit en -integratie, zal USAGE oplossingen bieden die milieu- en klimaatgegevens op stadsniveau vindbaar, toegankelijk, interoperabel en herbruikbaar (FAIR) maken. Dit betekent innovatieve governancemechanismen, geconsolideerde regelingen, op AI gebaseerde tools en data-analyses om de gegevens op stadsniveau die zijn gegenereerd door aardobservatie, internet der dingen, gezaghebbende bronnen en crowdsources beter te delen, te openen en te gebruiken.
De toepassingsmogelijkheden van USAGE variëren van mobiliteit in verband met luchtvervuiling tot mitigatiestrategieën voor klimaatverandering (zoals het minimaliseren van de impact van stedelijke hitte-eilanden en toegenomen overstromingen) en slim verkeersmanagement. Pilotprojecten en toepassingsmogelijkheden van USAGE vinden plaats in de steden Ferrara (Italië), Zaragoza (Spanje), Graz (Oostenrijk) en Leuven (België). In Ferrara staan al burgerwetenschappelijke initiatieven met middelbare scholieren en vrijwilligers gepland ter ondersteuning van de USAGE-toepassingen en de biodiversiteit.
AD4GD wil samen met stakeholders en eindgebruikers een Green Deal Data Space creëren. Een van de belangrijkste doelstellingen van het project is de integratie van Citizen Science-data samen met in-situ-observaties, resultaten van modellen voor kunstmatige intelligentie en remote sensing-data. AD4GD zal standaarden en semantische technologieën gebruiken om dit doel te bereiken.
Pilots en use cases van AD4GD omvatten onder meer de waterkwaliteit in de meren van Berlijn (Duitsland), biodiversiteit in de metropoolregio Barcelona (Spanje) en luchtkwaliteit met goedkope sensoren in Noord-Italië.
De implementatie van SensorThings API is een cruciaal onderdeel van beide projecten. Sensoren leveren essentiële data voor verschillende behandelde use cases, waaronder luchtkwaliteit, waterkwaliteit, verkeersstatus, tracking van diersoorten, weer- en omgevingsparameters en meer.
Door een open en gedeeld protocol te gebruiken om data te communiceren, zoals de SensorThings API Standard, kunnen de data die nodig zijn voor de projecten afkomstig zijn van verschillende soorten sensoren van verschillende leveranciers, en kunnen de sensoren worden beheerd door de overheid, de particuliere sector of individuele burgers. Bovendien vergemakkelijkt de capaciteit van SensorThings API om observaties te koppelen aan definities van variabelen en meeteenheden de automatische aggregatie en integratie van data, terwijl de semantische interoperabiliteit ervan wordt vergroot.
De twee projecten zijn van plan de SensorThings API-standaard verder te ontwikkelen door deze te gebruiken in de aangeboden oplossingen en de aanbevolen architectuur, terwijl tegelijkertijd geëxperimenteerd wordt met de integratie ervan met andere sensoren en data binnen de ontwikkelde software. In het USAGE-project zal de SensorThings API-plug-in voor QGIS specifiek worden herzien om toegang tot SensorThings API-eindpunten in de kern van QGIS in te bouwen en uit te breiden met ondersteuning voor data-analyse.
Ook verder geïmplementeerd en getest in AD4GD en USAGE is SensorThings API PlusOm gegevens die door meerdere actoren met verschillende licenties zijn geproduceerd (zoals in burgerwetenschapsgegevens) effectiever te beheren, breidt SensorThings API Plus de OGC SensorThings API Deel 1: Sensing Versie 1.1 (STA) Standaard datamodel en verbetert de beveiligingsaspecten van de standaard. De ontwikkeling ervan is gestart in de COS4CLOUD-project en werd verder ontwikkeld in steden.
De SensorThings API promoten bij belanghebbenden
Zowel AG4GD als USAGE erkennen bovendien dat een fundamentele uitdaging voor de invoering van effectieve oplossingen in de eerste plaats is om de belanghebbenden en eindgebruikers te waarschuwen voor het bestaan ervan, en hen vervolgens te trainen in het gebruik ervan. Daarom werden binnen het USAGE-project enkele workshops georganiseerd door OGC en projectpartner DedaNext.
De eerste workshop werd georganiseerd op 1 februari 2023 in Ferrara (en online). De workshop begon met een introductie tot de SensorThings API-standaard, samen met verschillende voorbeelden van Open Source-implementaties. Marco Minghini, van de Joint Research Centre-groep die werkt aan het INSPIRE Directive-framework en de implementatie, presenteerde de INSPIRE Good Practice-aanbeveling van OGC SensorThings APIOok werd het API4INSPIRE-project gepresenteerd, waarin de implicaties van het gebruik van API's voor het uitwisselen van gegevens, waaronder de SensorThings API, werden beoordeeld. Een opname van dit eerste deel van de workshop is beschikbaar op het OGC YouTube-kanaal.
Vervolgens was er een rondetafelgesprek waar stakeholders van nationale en regionale Italiaanse instanties huidige oplossingen voor het delen van dynamische data bespraken, evenals uitdagingen voor de adoptie van SensorThings API voor het verbeteren van de kwaliteit van databeheer en FAIRness. Het publiek werd gevraagd om twee vragen te beantwoorden via interactieve vragenlijsttools: 1) Welke obstakels belemmeren de acceptatie van SensorThings API in uw organisatie het meest? En 2) Wat zou de adoptie van de standaard beter kunnen ondersteunen?
Om de deelname van een breder publiek te vergemakkelijken, waren vragen en antwoorden in zowel het Italiaans als het Engels toegestaan. Het gebrek aan kennis over de standaard werd erkend als een belangrijke reden voor de belemmering van de implementatie, zoals weergegeven in Figuur 1. Om die reden werd de opname van het eerste informatieve deel van de workshop online gepubliceerd en gepromoot als onderdeel van de Location Innovation Academy en daarbuiten. Daarnaast werd op 20 april 2023 een tweede webinar over de SensorThings API gehouden, georganiseerd door het Italiaanse Agentschap voor Digitalisering (AgID), en in het Italiaans.
De tweede vraag wees erop dat de belangrijkste drijfveer voor de acceptatie van de SensorThings API-standaard duidelijke beleidsrichtlijnen zouden zijn. De volgende gerangschikte factoren – digitale vaardigheden en menselijk kapitaal – bevestigen eens te meer de behoefte aan training en nieuwe professionele vaardigheden. Dit probleem vormt de aanleiding voor de lancering van de Location Innovation Academy , ontwikkeld binnen het Europese GeoE3-project en gehost door OGC.
De interesse voor de SensorThings API-standaard blijft groeien en er worden in de toekomst meer ontwikkelingen, toepassingen en implementaties verwacht.
OGC-leden die op de hoogte willen blijven van de voortgang van de SensorThings API-standaard, of willen bijdragen aan de ontwikkeling ervan, worden aangemoedigd om lid te worden van de Connected Systems / SensorThings Standards Working Group via het OGC-portaal . Niet-OGC-leden die meer willen weten over deelname aan de SWG kunnen contact opnemen met het OGC Standards Program.
Het USAGE-project heeft financiering ontvangen van het Horizon Europe Framework Programme for Research and Innovation van de Europese Unie onder subsidieovereenkomst nr. 101059950.
Het AD4GD-project heeft financiering ontvangen van het Horizon Europe-kaderprogramma voor onderzoek en innovatie van de Europese Unie onder subsidieovereenkomst nr. 101061001.
