1.5.6 環境監測數據

1.5.6.1 氣象數據

氣象數據包括濕度、溫度、氣壓、風速、風向、降水量以及晴朗、多云、陰天和雨天等天氣狀況。氣象數據由地面氣象監測站生成并在公共網站上發布。氣象數據的時序粒度從分鐘到小時不等，因城市和國家而異，空間粒度從監測站到城市不等。氣象預報始終是一項重要的任務，對許多領域都至關重要，包括航空、海洋和農業產業。當前的天氣預報是基于一系列經典模型的結果和人工干預得出的。

1.5.6.2 空氣質量數據

空氣質量數據，如PM2.5（直徑小于2.5μm的顆粒物）、NO₂和SO₂的濃度，可以從空氣質量監測站獲得。雖然一些氣體如CO₂和CO可以通過便攜式傳感器檢測，但對于PM2.5和PM10，設備需要吸收足夠的空氣才能得出相對準確的讀數。因此，這樣的監測站通常非常大且昂貴，需要一定面積的土地進行部署和一個團隊進行維護。

監測站的數據讀數是不同空氣污染物的濃度，例如，0.0014μg/m3。在與人們交流時，空氣污染物的濃度被轉換成個體空氣質量指數（AQI），范圍從0到500。不同國家有自己的轉換標準（詳細見參考文獻[81]）。在一段時間間隔內，所有空氣污染物的最大個體AQI被選定來代表該間隔的AQI。AQI范圍被劃分為六級空氣污染水平，用不同的顏色表示。表1.4展示了美國的AQI標準。例如，AQI在0到50之間表示空氣質量良好，用綠色表示。

受到多個復雜因素（如交通流量和土地利用）的影響，城市空氣質量在不同地點顯著不同，并且隨時間頻繁變化。因此，數量有限的監測站無法反映整個城市的細粒度空氣質量情況[71]。此外，對高級空氣質量預報的需求最近有所增加。

1.5.6.3 噪聲數據

噪聲數據是另一種對人們的身心健康有直接影響的環境數據[15]。許多城市部署了傳感器來測量聲音水平，全球大部分戶外噪聲都是由機器、交通系統、機動車、飛機和火車產生的[16]。然而，噪聲污染的程度取決于噪聲的強度和人們對噪聲的耐受度[15]，后者隨時間變化，且人與人之間的差異可能很大。此外，噪聲是由不同類型的聲音混合而成的。聲音傳感器無法體現一個地點噪聲的組成，更不用說聲音隨時間和位置顯著變化的事實了。

近年來，有一些研究努力通過將人類作為傳感器來收集噪聲數據。例如，在像紐約市這樣的城市中，有一個311平臺，允許人們通過電話登記非緊急投訴。每條投訴都與一個時間戳、一個位置和一個類別相關聯。在數據中，噪聲是第三大類別，可以用來診斷城市的噪聲污染[73]。其他研究項目則利用用戶的手機來收集一個地點的噪聲水平，并要求那些用戶標記他們聽到的噪聲類型。

1.5.6.4 城市水質

城市水質指的是水體的物理、化學和生物特性，被稱為“強大的環境決定因素”和“預防及控制水傳播疾病的基石”[49]。一些指數，如余氯、濁度和pH值，通常用于測量城市水在配水系統中的化學性質[39]。其他類型的傳感器也用于檢測水的物理性質，如壓力、溫度和流量。檢測城市水物理和化學性質的傳感器可能不會安裝在同一位置。這些傳感器生成的數據每幾分鐘更新一次。由于在配水系統中安裝的此類傳感器非常少，通常一個系統包含數以萬計的節點和管道，因此有效地監測水質仍然非常困難[30]。

1.5.6.5 衛星遙感

衛星遙感使用不同長度的射線掃描地球表面，生成代表廣大區域生態和氣象的圖像。這些圖像可以用于校準城市規劃、控制環境污染以及應對災難性災害。