All
 
|
 
 


Socio-geographical study of the Internet of Things: promising directions
 
PIIS086904990024975-4-1
DOI10.31857/S086904990024975-4
Publication type Article
Status Approved
Authors
Viktor Blanutsa 
Occupation: Leading Researcher
Affiliation: V.B. Sochava Institute of Geography, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Address: Irkutsk, 1, Ulan-Batorskaya. st., Irkutsk. 664033, Rusian Federation
Abstract

The article presents the results of a study aimed at identifying promising areas of socio-geographical study of the Internet of Things based on the generalization of existing works and the identification of unexplored areas. The directions were distinguished by a specific object of research. For this purpose, the main types of the Internet of Things are compared with the possibilities of machine-to-machine interaction based on wireless communication of the fourth, fifth and sixth generations, as well as with the features of socio-geographical research. A brief description of the Internet of Things and the study of space-time interactions is given. Seven main directions have been identified, which are called geolocation, geo-urban, industrial-, agricultural-, transport-, medical- and tourist-geographical directions. With a brief description of each direction, the main attention is paid to the study and change of the object of research in three stages corresponding to three generations of communication. It is shown that socio-geographical research is available only in four directions within the first stage. The remaining transformations of the Internet of Things have not yet been studied. It is assumed that when integrating all types of the Internet of Things into a single Internet of Everything, there will be a need to combine the identified areas into a single methodology.

Keywordshuman geography, Internet of Everything, Tobler's First Law, geolocation, smart region, spatial robotic complex, smart farm, transport hub, wearable medical device, intelligent tourism ecosystem
AcknowledgmentThe work was carried out at the V.B. Sochava Institute of Geography of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences at the expense of the State task (registration number of the topic АААА-А21-121012190018-2).
Received26.03.2023
Number of characters25220
100 rub.
When subscribing to an article or issue, the user can download PDF, evaluate the publication or contact the author. Need to register.
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной
1 Введение
2 Общественная география, нацеленная на познание территориальной организации общества, реагирует на существующие и будущие изменения пространственно-временного взаимодействия между людьми, а также между людьми и результатами их деятельности [Бакланов и др. 2022; Блануца 2022]. Это приводит к формированию новых научных направлений (по объекту и предмету исследования) и подходов (по методологии исследования). Одной из инноваций XXI в., оказывающей существенное влияние на общество, является Интернет вещей (Internet of Things, IoT). Однако к настоящему времени в мировой науке нет ни одного обобщения как существующих, так и возможных в будущем общественно-географических исследований IoT (по крайней мере, отсутствует индексация таких публикаций в международных библиографических базах данных на 1 февраля 2023 г.). Поэтому целью нашего исследования стало определение перспективных направлений общественно-географического изучения Интернета вещей на основе обобщения существующих работ и выявления неизученных областей. Что касается подходов в рамках каждого направления, а также сквозных подходов, то они будут идентифицированы и представлены в следующих статьях автора.
3 Если не учитывать публикации по «умным» городам (обобщение приведено в [Блануца 2022]) и размещению отдельных устройств, то мировой опыт общественно-географического изучения Интернета вещей заключается в интеграции геоинформационных систем и IoT [Bazargani et al. 2021; Cao, Wachowicz 2019], пространственном анализе «больших данных», генерируемых IoT [Kamilaris, Ostermann 2018; Silva, Holanda 2022; Van der Zee, Scholten 2014], и оценке распределения технологий Интернета вещей по регионам [Corradini et al. 2021; Russo et al. 2022]. Эти работы относятся в основном к методике географических исследований и не дают представление об основных направлениях. Единственная попытка географически осмыслить все разнообразие Интернета вещей была предпринята китайскими исследователями [Zhou, Zhang 2011], но ограничивалась объемом тезисов, первоначальными сведениями об IoT и отсутствием знания о возможностях беспроводных сетей 5G–6G. Поэтому в нашем исследовании проанализировано современное представление о существующем и будущем Интернете вещей, выделена теоретическая основа общественно-географического изучения IoT и определены основные направления исследований. Эти направления названы перспективными (способными развиваться в будущем), так как они весьма значимы для понимания территориальной организации общества [Блануца 2022; Chen, Zhai 2010; Russo et al. 2022] и к настоящему времени не реализованы по причине неполноты географического представления о специфике Интернета вещей.
4 Интернет вещей
5 Принято считать, что термин «Интернет вещей» предложил Кевин Эштон в 1999 г. для обозначения сети объектов («вещей») с радиочастотной идентификацией (Radio Frequency Identification, RFID) [Want et al. 2015]. Дальнейшее развитие идей о межмашинном взаимодействии (machine-to-machine, m2m) в виде автоматического (без участия человека) обмена данными между различными устройствами и реализация этих идей на практике привела к тому, что между 2008 и 2009 гг. количество устройств, подключенных к глобальной сети, превысило численность населения на нашей планете [Evans 2011]. Многие вещи стали «умными» (за счет специальных приложений IoT) и вышли далеко за рамки RFID. Согласно одному из последних исследований [Sorri et al. 2022], существует 122 оригинальных определения IoT. В наиболее общем виде под Интернетом вещей понимается сеть преимущественно беспроводной связи между измеряющими, контролирующими, управляющими и реагирующими устройствами со стационарным или мобильным местоположением, а также с подключением к сервисам и приложениям. Встречаются разные представления многоуровневой архитектуры IoT. В соответствии с рекомендациями Международного союза электросвязи [Recommendation … 2018], Интернет вещей имеет четыре уровня – устройств, сети, поддержки услуг и приложений, собственно приложений – и возможности обеспечения безопасности и управления на всех уровнях. На первом уровне функционируют устройства переноса данных (например, RFID-метки), сбора данных (считывание и запись), измерения параметров окружающей среды (сенсоры) и общего пользования (смартфоны, «умные» бытовые приборы и др.), которые дополняются исполнительными устройствами (преобразование электрических сигналов в физические действия) и шлюзами (соединение устройств с сетью связи). Остальные особенности IoT представлены в обзорной литературе [Al-Fuqaha et al. 2015; Laghari et al. 2022]. 
1. Abbasi S., Rahmani A.M., Balador A., Sahafi A. (2021) Internet of Vehicles: Architecture, Services, and Applications. International Journal of Communication Systems. vol. 34, no. 10, e4793 (https://doi.org/10.1002/dac.4793).
Alaev  E.B. (1983) Social'no-ekonomicheskaya geografiya: Ponyatijno-terminologicheskij slovar' [Socio-Economic Geography: A Conceptual and Terminological Dictionary]. Moscow: Mysl. 
Al-Fuqaha A., Guizani M., Mohammadi M., Aledhari M., Ayyash M. (2015) Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications. IEEE Communications Surveys and Tutorials. vol. 17, pp. 2347–2376 (https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2444095).
Alvarez  León L.F. (2018) Information Policy and the Spatial Constitution of Digital Geographic Information Markets. Economic Geography. vol. 94, no. 3, pp. 217–237 (https://doi.org/DOI:  10.1080/00130095.2017.1388161).  
Anselin L., Li X. (2020) Tobler’s Law in Multivariate World. Geographical Analysis. vol. 52, no. 4, pp. 494–510 (https://doi.org/10.1111/gean.12237).
Baklanov  P.Ya., Druzhinin A.G., Kolosov V.A. (Eds.) (2022) Obshchestvennaya geografiya v Rossii: vzglyad v budushchee [Human Geography in Russia: A Look into the Future]. Rostov-Don; Taganrog: Southern Federal University Press. 
Balland P.A., Boschma R. (2021) Mapping the Potentials of Regions in Europe to Contribute to New Knowledge Production in Industry 4.0 Technologies. Regional Studies. vol. 55, no. 10-11, pp. 1652–1666 (https://doi.org/10.1080/00343404.2021.1900557).
Bazargani  J.S., Sadeghi-Niaraki A., Choi S.-M. (2021) A Survey of GIS and IoT Integration: Applications and Architecture. Applied Sciences. vol. 11, e10365 (https://doi.org/10.3390/app112110365).   
Bergmann L., O’Sullivan D. (2018) Reimagining GIScience for Relational Spaces. Canadian Geographer. vol. 62, pp. 7–14 (https://doi.org/10.1111/cag.12405).
Bettiol  M., Capestro M., De V. (2020) Industrial Districts and the Fourth Industrial Revolution. Competitiveness Review: An International Business Journal. vol. 31, no. 1, pp. 12–26 (https://doi.org/10.1108/cr-12-2019-0155).
Blanutsa  V.I. (2018) Territorial'naya struktura cifrovoj ekonomiki Rossii: predvaritel'naya delimitaciya «umnyh» gorodskih aglomeracij i regionov [Territorial structure of Russia’s digital economy: Preliminary delimitation of "smart" urban agglomerations and regions]. Prostranstvennaya ekonomika. no. 2, pp. 17–35 (https://doi.org/10.14530/se.2018.2.017-035).  
Blanutsa V.I. (2019) Informacionno-setevaya geografiya [Information and Network Geography]. Moscow: INFRA-M. 
Blanutsa V.I. (2022) Obshchestvennaya geografiya: cifrovye prioritety XXI veka [Human Geography: Digital Priorities of the 21st Century]. Moscow: INFRA-M. 
Cao H., Wachowicz M. (2019) The Design of an IoT-GIS Platform for Performing Automated Analytical Tasks. Computers, Environment and Urban Systems. vol. 74, pp. 23–40 (https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2018.11.004).   
Chen X., Zhai G. (2010) Influence of Internet of Things on Urban Spatial Structure – A Case Study of Changchun. Scientia Geographica Sinica. vol. 30, no. 4, pp. 529–535. 
Chowdhury M., Shahjalal M., Ahmed S., Jang Y. (2020) 6G Wireless Communication Systems: Applications, Requirements, Technologies, Challenges, and Research Direction. IEEE Open Journal of the Communications Society. vol. 1, pp. 957–975 (https://doi.org/10.1109/ojcoms.2020.3010270).
Corradini  C., Santini E., Vecciolini C. (2021) The Geography of Industry 4.0 Technologies across European Regions. Regional Studies. vol. 55, no. 10-11, pp. 1667–1680 (https://doi.org/10.1080/00343404.2021.1884216).   
Dao N.-N. (2023) Internet of Wearable Things: Advancements and Benefit from 6G Technologies. Future Generation Computer Systems. vol. 138, pp. 172–184 (https://doi.org/10.1016/j.future.2022.07.006).
Dhanaraju  M., Chenniappan P., Ramalingam K., Pazhanivelan S., Kaliaperumal R. (2022) Smart Farming: Internet of Things (IoT)-Based Sustainable Agriculture. Agriculture. vol. 12, no. 10, e1745 (https://doi.org/10.3390/agriculture12101745).     
Di Martino B., Li K.-C., Yang L.T., Esposito A. (Eds.) (2018) Internet of Everything: Algorithms, Methodologies, Technologies and Perspectives. Singapore: Springer.
Evans D. (2011) The Internet of Things. How the Next Evolution of the Internet Is Changing Everything. San Jose: Cisco Systems.
Fotheringham A., O’Kelly M.E. (1989) Spatial Interaction Models: Formulations and Applications. New York: Springer-Verlag.
Garg P.K., Tripathi N.K., Kappas M., Gaur L. (Eds.) (2022) Geospatial Data Science in Healthcare for Society 5.0. Singapore: Springer Nature. 
Giffinger R., Fertner C., Kramar H., Kalasek R., Pichler-Milanović N., Meijers E. (2007) Smart Cities – Ranking of European Medium-Sized Cities: Final Report. Vienna: Centre of Regional Science, Vienna University of Technology. 
Grasland C. (2009) Spatial Analysis of Social Facts: A Tentative Theoretical Framework Derived from Tobler’s First Law of Geography and Blau’s Multilevel Structural Theory of Society. In: Bavaud F., Mager C. (Eds.). Handbook of Theoretical and Quantitative Geography. Lausanne: University of Lausanne, pp. 117–174.
Gretzel U., Werthner H., Koo C., Lamsfus C. (2015) Conceptual Foundation for Understanding Smart Tourism Ecosystems. Computers in Human Behavior. vol. 50, pp. 558–563 (https://doi.org/10.1016/j.chb.2015.03.043).
Gretzel  U. (2018) From Smart Destination to Smart Tourism Regions. Investigaciones Regionales – Journal of Regional Research. no. 42, pp. 171–184.   
Götz M. (2020) Cluster Role in Industry 4.0 – A Pilot Study from Germany. Competitiveness Review: An International Business Journal. vol. 31, no. 1, pp. 54–82 (https://doi.org/10.1108/cr-10-2019-0091).
Guerna  A., Bitam S., Calafate C.T. (2022) Roadside Unit Deployment in Internet of Vehicles Systems: A Survey. Sensors. vol. 22, no. 9, e3190 (https://doi.org/10.3390/s22093190).
He  Y., Nie P., Zhang Q., Liu F. (Eds.) (2021) Agricultural Internet of Things: Technologies and Applications. Cham: Springer.
Joan C. (2021) Agencies, Scales and Times of Path Creation: The Case of IoT in Toulouse. Regional Science Policy and Practice. vol. 13, no. 5, pp. 1527–1545 (https://doi.org/10.1111/rsp3.12390).   
Kakhi K., Alizadehsania R., Kabir H.M.D., Khosravia A., Nahavandiab S., Acharya U.R. (2022) The Internet of Medical Things and Artificial Intelligence: Trends, Challenges, and Opportunities. Biocybernetics and Biomedical Engineering. vol. 42, no. 3, pp. 749–771 (https://doi.org/10.1016/j.bbe.2022.05.008).
Kamilaris  A., Ostermann F. (2018) Geospatial Analysis and the Internet of Things. International Journal of Geo-Information. vol. 7, no. 7, e269 (https://doi.org/10.3390/ijgi7070269).
Klerkx  L., Jakku E., Labarthe P. (2019) A Review of Social Science on Digital Agriculture, Smart Farming and Agriculture 4.0: New Contributions and a Future Research Agenda. NJAS – Wageningen Journal of Life Science. vol. 90, e100315 (https://doi.org/10.1016/j.njas.2019.100315).
Kolosovsky  N.N. (1969) Teoriya ekonomicheskogo rajonirovaniya [Theory of Economic Regionalization]. Moscow: Mysl.
Koo C., Shin S., Gretzel U., Hunter W.C., Chung N. (2016) Conceptualization of Smart Tourism Destination. Asia Pacific Journal of Information Systems. vol. 26, no. 4, pp. 561–576 (https://doi.org/10.14329/apjis.2016.26.4.561).      
Kott A., Swami A., West B.J. (2016) The Internet of Battle Things. Computer. vol. 49, no. 12, pp. 70–75 (https://doi.org/10.1109/MC.2016.355).
Koutridi  E., Tsiotas D., Christopoulou O. (2023) Examining the Spatial Effects of “Smartness” on the Relationship between Agriculture and Regional Development: The Case of Greece. Land. vol. 12, no. 3, e541 (https://doi.org/10.3390/land12030541).     
Laghari A.A., Wu K., Laghari B.A., Ali M., Khan A.A. (2022) A Review and State of Art of Internet of Things (IoT). Archives of Computational Methods in Engineering. vol. 29, pp. 1395–1413 (https://doi.org/10.1007/s11831-021-09622-6).
Lee  P., ZachF.J., Chung N. (2021) Progress in Smart Tourism 2010–2017: A Systematic Literature Review. Journal of Smart Tourism. vol. 1, no. 1, pp. 19–30 (https://doi.org/10.52255/smarttourism.2021.1.1.4).
Leszczynski  A. (2019) Platform Effects of Geolocation. Geoforum. vol. 107, pp. 207–215 (https://doi.org/10.1016/j.geoforum.2019.05.011).
Lu  Y., Zheng X. (2020) 6G: A Survey on Technologies, Scenarios, Challenges, and the Related Issues. Journal of Industrial Information Integration. vol. 19, e100158 (https://doi.org/10.1016/j.jii.2020.100158).  
Manning N., Li Y., Liu J. (2023) Broader Applicability of the Metacoupling Framework than Tobler’s First Law of Geography for Global Sustainability: A Systematic Review. Geography and Sustainability. vol. 4, no. 1, pp. 6–18 (https://doi.org/10.1016/j.geosus.2022.11.003).
Mohsan  S.A.H., Mazinani A., Othman N.Q.H., Hussain A. (2022) Towards the Internet of Underwater Things: A Comprehensive Survey. Earth Science Informatics. vol. 15, no. 2, pp. 735–764 (https://doi.org/10.1007/s12145-021-00762-8).   
Mora L., Bolici R., Deakin M. (2017) The First Two Decades of Smart-City Research: A Bibliometric Analysis. Journal of Urban Technology. vol. 24, no. 1, pp. 3–27 (https://doi.org/10.1080/10630732.2017.1285123).
Morandi  C., Rolando A., di Vita S. (2016) From Smart City to Smart Region: Digital Services for an Internet of Places. Milan: Springer-Verlag.
Nick G., Várgedo T., Nagy C., Szaller A. (2019) The Territorial Context of Industry 4.0 in Hungary, the Present and Future Challenges and Expectations of the Digital Ecosystem. DETUROPE – The Central European Journal of Regional Development and Tourism. vol. 11, no. 3, pp. 29–58.
Navio-Marco J., Rodrigo-Moya B., Gerli P. (2020) The Rising Importance of the “Smart Territory” Concept: Definition and Implications. Land Use Policy. vol. 99, e105003 (https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2020.105003).
Novera  C.N., Ahmed Z., Kushol R., Wanke P., Azad A.K. (2022) Internet of Things (IoT) in Smart Tourism: A Literature Review. Spanish Journal of Marketing – ESIC. vol. 26, no. 3, pp. 325–344 (https://doi.org/10.1108/SJME-03-2022-0035).
Otowicz  M.H., Macedo M., Biz A.A. (2022) Dimensions of Smart Tourism and its Levels: An Integrative Literature Review. Journal of Smart Tourism. vol. 2, no. 1, pp. 5–19 (https://doi.org/10.52255/smarttourism.2022.2.1.2).  
Parada R., Cárdenes-Tacoronte D., Monzo C., Melià-Segui J. (2017) Internet of Things Area Coverage Analyzer (ITHACA) for Complex Topographical Scenarios. Symmetry. vol. 9, no. 10, e237 (https://doi.org/10.3390/sym9100237).
Peter  O., Pradhan A., Mbohwa C. (2023) Industrial Internet of Things (IIoT): Opportunities, Challenges, and Requirements in Manufacturing Business in Emerging Economies. Procedia Computer Science. vol. 217, pp. 856–865 (https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.12.282).
Recommendation  (2018) ITU-T T.181203: An architecture for IoT interoperability. Geneva: ITU-T.
Rejeba A., Rejeb K., Simske S., Treiblmaier H., Zailani S. (2022) The Big Picture of the Internet of Things and the Smart City: A Review of What We Know and What We Need to Know. Internet of Things. vol. 19, e100565 (https://doi.org/10.1016/j.iot.2022.100565).  
Rodrigue J.-P., Comtois C., Slack B. (2006) The Geography of Transport Systems. London; New York: Routledge.
Russo M., Caloffi A., Colovic A., Pavone P., Romeo S., Rossi F. (2022) Mapping Regional Strengths in a Key Enabling Technology: The Distribution of Internet of Things Competences across European Regions. Papers in Regional Science. vol. 101, no. 4, pp. 875–900. (https://doi.org/10.1111/pirs.12679).
Saiz-Rubio  V., Rovira-Más F. (2020) From Smart Farming towards Agriculture 5.0: A Review on Crop Data Management. Agronomy. vol. 10, no. 2, e207 (https://doi.org/10.3390/agronomy10020207).    
Silva D.S., Holanda M. (2022) Applications of Geospatial Big Data in the Internet of Things. Transactions in GIS. vol. 26, no. 1, pp. 41–71 (https://doi.org/10.1111/tgis.12846).  
Sorri K., Mustafee N., Seppänen M. (2022) Revisiting IoT Definitions: A Framework towards Comprehensive Use. Technological Forecasting and Social Change. vol. 179, e121623 (https://doi.org/10.1016/j.techfore.2022.121623).
Strozzi  F., Colicchia C., Creazza A., Noè C. (2017) Literature Review on the “Smart Factory” Concept Using Bibliometric Tools. International Journal of Production Research. vol. 55, no. 22, pp. 6572–6591 (https://doi.org/10.1080/00207543.2017.1326643).  
Sulyok J., Fehérvölgyi B., Csizmadia T., Katona A.I., Kosztyán Z.T. (2023) Does Geography Matter? Implications for Future Tourism Research in Light of COVID-19. Scientometrics. vol. 128, pp. 1601–1637 (https://doi.org/10.1007/s11192-022-04615-z).
Tobler  W.R. (1970) A Computer Movie Simulating Urban Growth in the Detroit Region. Economic Geography. vol. 46, no. 2, pp. 234–240 (https://doi.org/10.2307/143141).  
Van der Zee E., Scholten H. (2014) Spatial Dimensions of Big Data: Application of Geographical Concepts and Spatial Technology to the Internet of Things. Studies in Computational Intelligence. vol. 546, pp. 137–168 (https://doi.org/10.1007/978-3-319-05029-4_6).   
Voland P. (2017) Spatio-Temporal Visualization of Automotive Sensor Data – A Conceptual and Implementational Framework. In: 2017 IEEE Region 10 Symposium (TENSYMP). Cochin, India: IEEE, pp. 1–5.
Want R., Schilit B.N., Jenson S. (2015) Enabling the Internet of Things. Computer. vol. 48, no. 1, pp. 28–35 (https://doi.org/10.1109/MC.2015.12).
Westlund  H. (2013) A Brief History of Time, Space, and Growth: Waldo Tobler’s First Law of Geography Revisited. The Annals of Regional Science. vol. 51, no. 3, pp. 917–924 (https://doi.org/10.1007/s00168-013-0571-3).  
Xue J., Li Z., Wang X., Ji Y. (2022) Dynamic Evaluation and Spatial Characteristics of Smart Manufacturing Capability in China. Sustainability. vol. 14, no. 17, e10733 (https://doi.org/10.3390/su141710733).
Ye  N., Yu J., Wang A., Zhang R. (2022) Help from Space: Grant-Free Massive Access for Satellite-Based IoT in the 6G Era. Digital Communications and Networks. vol. 8, no. 2, pp. 215–224 (https://doi.org/10.1016/j.dcan.2021.07.008).  
Zaidi S., Atiquzzaman M. (2021) Internet of Flying Things (IoFT): A Survey. Computer Communications. vol. 165, pp. 53–74 (https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.10.023).  
Zeimpekis V., Kourouthanasis P.E., Giaglis G.M. (2007) Mobile and Wireless Positioning Technologies. In: Bellavista P. (Ed.). Telecommunication Systems and Technologies. Oxford, UK: Eolss Publ., vol. 1, pp. 318–348. 
Zhou Q., Zhang J. (2011) Internet of Things and Geography – Review and Prospect. In: Processing of the International Conference on Multimedia and Signal Processing. Guilin: IEEE, pp. 47–51.

Figure (Рисунок.jpg, 280 Kb) [Download]

Original drawing (Оригинал_рисунка.docx, 120 Kb) [Download]

Table (Таблица.docx, 18 Kb) [Download]

Full version of the article (Статья.docx, 185 Kb) [Download]

Система Orphus

Loading...
Up