IoT データをリアルタイムに地図上に可視化してみた!

1 Kudo

はじめに

各種のセンサー機器から取得したデータをリアルタイムに地図に表示したい、また、ダッシュボードなどで加工された様々なセンサーデータをグラフィカルに表示したいといったニーズが、ここ数年の「IoT（モノのインターネット）」の流行りと共に爆発的に増えていることと思います。

このようなデータは、弊社製品の ArcGIS プラットフォームを活用することで簡単に Web 上で可視化することができます。

そこで今回は、GPSトラッカーという、GPS と 3G 通信を使用して位置情報をトラッキングする端末を使用して、トラッキング情報を ArcGIS Online のダッシュボードを利用して可視化しました。

※ ArcGIS Online は、マップを作成、利用、管理するポータル環境を提供するクラウド GIS です。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ArcGIS Online に構築したダッシュボード（GPS トラッカー軌跡の解析）

ArcGIS Online 上で作成したダッシュボードは、「GIS コミュニティフォーラム 2018 TR313J ダッシュボード（GPS トラッカー奇跡の解析）」から実際に操作することができます。

トラッキング情報のデータのやり取りは、IoT プラットフォームの SORACOM を使用しています。その SORACOM プラットフォームに送信したトラッキングデータを地図に可視化するため、ArcGIS と連携する仕組みを構築してみました。

本記事では、その仕組みの具体的な中身を紹介します。

SORACOM を採用した理由

IoT をはじめるにあたり、よくある課題として、デバイスとの通信を行うための通信インフラやセキュリティ、通信サービスの費用といったことがあると思います。その解決策として、特に SORACOM では、通信のセキュリティが強固で、かつ通信費用が安いというのが魅力的でした。また、多くの便利な関連サービスが用意されており、ArcGIS プラットフォームとの連携を比較的簡単に行うことができました。そういったところが、IoT の通信プラットフォームとして SORACOM が多くの顧客を獲得している理由でしょう。

連携の仕組み

ArcGIS との連携では、SORACOM Beam というサービスを使用しています。SORACOM Beam からのデータを直接 AWS 上のサービスを利用して処理し、処理したデータを ArcGIS に登録しています。

※ SORACOM Beam は SORACOM Air の SIM を使用したデバイスからのデータ・アップロード時にクラウド側でデータ処理を行うためのプロキシーサービスです。

SORACOM Beam から AWS との接続は、「SORACOM Beam を使用して AWS と接続する」を参考にしました。

具体的なデータの流れ

GPS トラッカーから TCP で送信されたデータは、SORACOM Beam により受信され、デバイスに固有のデータを付与した上で、Amazon API Gateway に TLS 暗号化されたセキュアな状態で送信されます。
次に Amazon API Gateway は受け取ったデータを加工し、デバイス固有の情報をデータに含めた上で、AWS Lambda の Python コードを実行します。
AWS Lambda で実行されたコードは、受け取ったデータを ArcGIS Online に登録します。

AWS Lambda で実行する Python コードでは、ArcGIS の REST API のフィーチャサービスを使用してデータを登録しています。ArcGIS では REST API の仕様が公開されており、それを使用することで、他のプラットフォームとの連携をシームレスに行うことができます。REST API 以外にも ArcGIS API for JavaScript や ArcGIS API for Python などの API を使用するという選択肢もありましたが、外部の API を使用するには、ZIP 化してアップロードするなどの手続きが必要となるため、今回は、データ登録だけでしたので、REST API を直打ちにしました。

今後、空間検索などのより複雑な処理を実行する場合は、ArcGIS API for Python などの使用を検討していきたいと思います。

あらかじめ ArcGIS Online で使用する GPS トラッカー用のフィーチャサービスを作成し、フィーチャサービスの REST エンドポイントを使用してデータ登録を行っています。

次のコードは GPS トラッカーからのデータ（位置情報・属性情報）をフィーチャサービスの REST エンドポイントに登録している部分です。

//　GPS トラッカー用のフィーチャ サービスのエンドポイント
AGOL_applyEdits = r"https://utility.arcgis.com/usrsvcs/servers/46a76439b3a64b119bf85cdc8cc5ac51/rest/services/GCF2018_ArcGISxSORACOM/FeatureServer/0/applyEdits" 
:
:
#>> 送信処理 #############################
def sendData(geometry_dic, attributes_dic):

    # 測地系設定：固定 (WGS 1984 で設定)
    spatialReference_dic = {}
    spatialReference_dic["latestWkid"] = 4326
    spatialReference_dic["wkid"] = 4326
    geometry_dic["spatialReference"] = spatialReference_dic

    # パラメータ作成
    devData_dic = {}
    devData_dic["geometry"]=geometry_dic
    devData_dic["attributes"]=attributes_dic

    # Featureに追加する
    return AddFeature(devData_dic)

def AddFeature(devData_dic):

    # 属性データの辞書を JSON に変換
    json_str = json.dumps(devData_dic)

    # 属性 JSON を URL エンコード
    import urllib.parse
    json_q = urllib.parse.quote(json_str)

    # 送信パラメータを構築
    sendData = "adds=" + json_q + "&f=pjson"

    # 送信 (POST)
    headers = {"Content-Type" : "application/x-www-form-urlencoded", "referer" : referer}
    req = urllib.request.Request(AGOL_applyEdits, headers=headers, data=sendData.encode('utf-8'))
    with urllib.request.urlopen(req) as response:
        response_body = response.read().decode("utf-8")
        json_dict = json.loads(response_body)
        return json_dict‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

データの登録には、フィーチャサービスの Apply Edits (Feature Service/Layer) を使用して、POST でリクエストしています。パラメータとしては、adds と f を使用しています。adds はデータの追加用のパラメータで、「geometry」と「attributes」の配列を JSON 化したものを設定しています。f は応答形式で pjson (Pretty JSON) と設定しています。

まとめ

SORACOM を利用することで、GPS トラッカーからデータを受け取る部分は簡単に構築することができました。なお、SORACOM にはこれ以外にも多くの連携用の機能やサービスがあります。

本記事で紹介した内容や他の連携パターンを踏まえて、7 月 12 日に開催のセミナー「ここまでできる！ArcGIS で実現する IoT×GIS システム連携」でもより詳細な情報をお伝えする予定です。是非お誘いあわせの上、奮ってご参加ください。

■関連リンク

ArcGIS
- ArcGIS Online
- ArcGIS REST API
SORACOM
- SORACOM Beam