O Papel das Pessoas dos Sensores no Desenvolvimento das Smart Cities: Uma Revisão Sistemática da Literatura

O PAPEL DAS PESSOAS E DOS
SENSORES NO DESENVOLVIMENTO
DAS SMART CITIES
UMA REVISÃO SISTEMÁTICA DA
LITERATURA
Italberto Figueira Dantas
Orientador: Prof. MsC. Felipe Silva Ferraz

Sumário
•  Motivação
•  Problema
•  Objetivos
•  Smart Cities
•  Metodologia
•  Protocolo
•  Execução do Protocolo
•  Avaliação Qualitativa
•  Análise dos Resultados
•  Conclusões

Motivação
•  O aumento acelerado da população urbana nas cidades
faz com que se enfrente muitos problemas, como por
exemplo, a deterioração dos serviços de transporte
público, a diminuição da qualidade do ar e o aumento do
desemprego, etc (NAM; PARDO, 2011).
•  Para mitigar os problemas causados pelo crescimento
populacional, um dos recursos mais utilizados é a
tecnologia. Algumas, como IoT são utilizadas no contexto
das Smart Cities por seu potencial de melhorar a qualidade
de vida da população (YASHIRO et al., 2013).

Motivação
•  Outro conceito empregado no contexto das Smart Cities,
é o crowdsensing que coleta de dados fornecidos por
pessoas para analisar um fenômeno que não poderia ser
avaliado utilizando-se apenas dados de sensores (GANTI;
YE; LEI, 2011).
•  Toda iniciativa que ajude a entender como o crescimento
dos centros urbanos ocorre e como mitigar os problemas
causados durante este processo, são importantes.
•  Neste trabalho, os fatores humano e tecnológico são
abordados de modo a delinear seu papel no
desenvolvimento das Smart Cities.

Problema
•  Existe uma quantidade significativa de trabalhos
abordando a participação de pessoas e a utilização de
sensores no âmbito das Smart Cities. Assim, tem-se a
necessidade de visualizar de forma macro o panorama
atual nesta linha de pesquisa, a fim de identificar questões
que permaneçam em aberto, bem como identificar
pesquisas que possam ser utilizadas para acelerar os
estudos nessa área.

Objetivos
•  Fornecer um panorama atual das pesquisas científicas
realizadas na área das Smart Cities, que abordem o seu
desenvolvimento com base na participação de pessoas e
na utilização de sensores.
a)  Realizar uma revisão sistemática da literatura
abordando o desenvolvimento das Smart Cities com base
na participação de pessoas e na utilização de sensores;
b)  Identificar lacunas nos estudos relacionados ao tema,
tornando possível o direcionamento para pesquisas
futuras;
c)  Classificar as pesquisas primárias selecionadas de
acordo com critérios tecnológico e científico.

Smart Cities
•  O termo “Smart City” vem sendo utilizado há vinte anos, e
evoluiu devido a preocupações com fornecimento de
serviços e consumo de recursos nos centros
urbanos(BARTOLI et al., 2011)
•  Pardo (NAM; PARDO, 2011) subdivide alguns sinônimos
de Smart City de acordo com as perspectivas Tecnológica,
Humana e Social.

Smart Cities
Fonte: (NAM; PARDO, 2011)
Fonte: (NAM; PARDO, 2011)

Smart Cities
•  De acordo com a dimensão observada, o termo Smart
City pode dar ênfase a aspectos diferentes:
• Fatores Tecnológicos – Infra estrutura de hardware e software;
• Fatores Humanos – Criatividade, diversidade e educação;
• Fatores Institucionais – Governança e políticas.
•  Uma cidade não pode ser considera como inteligente
tratando os fatores como se fossem peças isoladas. Eles
devem ser considerados como um conjunto.

Smart Cities
Fonte: (CARAGLIU; DEL BO; NIJKAMP, 2011)

Metodologia
•  Revisão Sistemática da Literatura (RSL).
•  Uma revisão da literatura é, quase sempre, a fase inicial
de qualquer pesquisa (BIOLCHINI et al., 2005).
•  A RSL vai além de uma simples revisão literária, utiliza
metodologia científica, e fornece um modo de integrar
estudos criando generalizações sobre o assunto.
•  Uma RSL, é o um meio de identificar, avaliar e interpretar
uma parte da pesquisa relevante a cerca de uma
determinada questão de pesquisa, área, ou fenômeno de
interesse (KITCHENHAM, 2007).

RSL
•  O modelo de revisão sistemática utilizada neste trabalho
foi baseado no proposto por Kitchenham (KITCHENHAM,
2007) e conduzido por Oliveira (OLIVEIRA; OSÓRIO;
NAKAGAWA, 2012) e Budgen (BUDGEN et al., 2007).
•  Foi utilizado um template para o protocolo, proposto por
Biolchini (BIOLCHINI et al., 2005) e adaptado para se
adequar as necessidades deste trabalho.

RSL
Fonte: (BIOLCHINI et al., 2005)

Protocolo
•  Objetivo
•  Questões de Pesquisa
•  Seleção de Fontes
•  Tipos de Publicações
•  Idiomas
•  Busca Manual
•  Expressão de Busca
•  Critérios de Seleção
•  Armazenamento da Informação
•  Extração e Classificação dos Dados
•  Categorização
•  Avaliação de Qualidade
•  Teste do Protocolo

Protocolo - Objetivo
•  Identificar e analisar pesquisas primárias, no contexto do
desenvolvimento das Smart Cities com a participação de
pessoas e utilização de sensores sob os aspectos humano
e tecnológico, e criar uma panorama da pesquisa científica
atual na área.

Protocolo – Questão de Pesquisa
Qual o papel de pessoas e sensores no
desenvolvimento das Smart Cities?
•  Novais et al. (NOVAIS et al., 2013) sugere a divisão da
questão de pesquisa em sub-questões, com o objetivo de
fornecer uma abrangência maior, pois ela pode ser
abordada sob diferentes aspectos.

Protocolo – Questão de Pesquisa
• Q1.1 Qual a influência da participação das pessoas ou
utilização dos sensores no estudo?
• Q1.2 Qual nível de infraestrutura prévia para que a
proposta do estudo seja viável?
• Q1.3 Em qual estágio de organização social a cidade
precisa estar para que o estudo seja viável?
• Q1.4 Qual a contribuição do estudo para a comunidade
científica?
• Q1.5 Como foi realizada a validação do estudo?
• Q1.6 Qual foi o principal aspecto da cidade afetado pelo
estudo?

Protocolo – Seleção das Fontes
Fonte: Elaborada pelo autor.
• Bases com maior número de publicações na área da computação;
• Bases com mais resultados para a consulta “Smart City”;
• Bases com a funcionalidade de exportação de dados.

Protocolo – Busca Manual
•  Para evitar que trabalhos relevantes não sejam avaliados
deve-se realizar a busca manual, que segundo Kitchenham
(KITCHENHAM, 2007) é uma estratégia encorajada por
vários autores.
•  De forma complementar a busca regular, deve-se realizar
uma busca nas referências dos estudos primários obtidos
(BAILEY et al., 2007).
•  Este procedimento recebe o nome de “snow-balling
search“.

Protocolo – Expressão de Busca
•  A expressão de busca é uma sentença lógica que deve
ser utilizada para realizar a busca nas bases de
publicações escolhidas.
(((digital OR smart) AND (city)) AND (development OR
creation OR expansion)) AND (iot OR ict) AND (people OR
citizen))

Protocolo – Etapas

Protocolo – Critérios da Etapa
ET02
•  CR01 – Publicações repetidas (deve haver apenas uma);
•  CR02 – Publicações de mesmo autor que apresentem
conteúdo semelhante, mesmo que publicados em eventos
distintos (deve haver apenas uma);
•  CR03 – Estudos cujo texto não possa ser obtido com
auxílio do mecanismo de busca utilizado ou por meio de
outro mecanismo.

Protocolo – Critérios da Etapa
ET03
•  CR04 – A leitura do título indica que o estudo trata de um
assunto distinto do enfoque deste trabalho;
•  CR05 - A leitura do resumo indica que o estudo trata de
um assunto distinto do enfoque deste trabalho;
•  CR06 – A leitura do texto do estudo indica que o assunto
é distinto do enfoque deste trabalho;

Protocolo – Armazenamento
•  Para armazenar, organizar e avaliar as publicações
obtidas com as consultas às bases de publicações
selecionadas, optou-se por desenvolver um software
específico.
•  O Software de Apoio a Revisões Sistemáticas (SOARES)
foi desenvolvido adaptando-se o protocolo de revisão
definido para este estudo.

Protocolo – Categorização
•  Os estudos primários obtidos devem ser categorizados;
•  Esse processo deve ser realizado lendo-se os resumos e
identificando-se palavras-chave que descrevam a
contribuição do estudo (PETERSEN et al., 2007).

Protocolo – Avaliação de Qualidade
•  Segundo Kitchenham (KITCHENHAM, 2007), os critérios
de qualidade podem ser utilizados para ajudar a analisar e
resumir os dados obtidos, identificando subgrupos dentre
os estudos selecionados;
•  A avaliação de qualidade irá ajudar a determinar se a
qualidade dos estudos analisados influencia nos resultados
das publicações.

Protocolo – Avaliação de Qualidade

Protocolo – Teste do Protocolo
•  Para assegurar que o protocolo está correto, deve se
conduzir um teste antes da execução final do protocolo, a
fim de identificar possíveis falhas introduzidas durante sua
definição (MONTONI, 2010) (BARCELLOS, 2009).
•  O teste deve ser executado em uma porção reduzida do
total de bases a serem utilizadas para a realização da
pesquisa (BARCELLOS, 2009).

Execução do Teste do Protocolo
•  O teste do protocolo utilizou as bases CPE e SDI, pois
apresentam a menor quantidade de publicações sobre
Smart Cities.
•  A consulta foi realizada em 04 de Março de 2015 e os
resultados obtidos foram avaliados segundo os critérios
definidos em cada uma das etapas de seleção.

Execução do Teste do Protocolo

Execução do Protocolo
ET01
ET02
ET03

Execução do Protocolo

Avaliação Qualitativa
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
CQ01 CQ02 CQ03 CQ04 CQ05 CQ06 CQ07
Não se Aplica
Não
Sim

Questão Q1.1
• Qual a influência da participação das pessoas ou utilização
dos sensores no estudo?
18%
22%
60%
Nenhum
Parcial
Completo
47%
20%
33% Nenhum
Parcial
Completo
Fator Humano Fator Tecnológico

Questão Q1.2
•  Qual nível de infraestrutura prévia é necessária para
que o estudo seja executado?
•  Para auxiliar na classificação, utilizou-se a proposta apresentada
em Gama (GAMA; ALVARO; PEIXOTO, 2012), que utiliza uma
escala de cinco níveis, de 0 a 4, para descrever o grau de
maturidade tecnológica em uma Smart City.
0. Caótico
1. Inicial
2. Gerenciado
3. Integrado
4. Otimizado

Questão Q1.2
•  Qual nível de infraestrutura prévia é necessária para que o
estudo seja executado?
18%
45%
24%
9%
4%
Caótico
Inicial
Gerenciado
Integrado
Otimizado

Questão Q1.3
•  Em qual estágio de organização social a cidade
•  Para fins de classificação, definiu-se três categorias, utilizando
como base a os níveis descritos em Gama (GAMA; ALVARO;
PEIXOTO, 2012), porém simplificando, já que o modelo não
descreve a participação das pessoas em todos os níveis.
1. Caótico
2. Inicial
3. Avançado

Questão Q1.3
•  Em qual estágio de organização social a cidade
24%
60%
16%
Caótico
Inicial
Avançado

Questão Q1.4
•  Qual a contribuição do estudo para a comunidade
científica?
• Analisando-se as publicações, seus temas, seus objetivos
e suas palavras-chave, obtendo-se cinco áreas principais.
•  Infraestrutura;
•  Serviços;
•  Participação popular;
•  Conceitos;
•  Ambiente e recursos naturais.

Questão Q1.4
científica?
13%
13%
36%
24%
13%
Infraestrutura
Serviços
Participação popular
Conceitos
Ambiente e recursos naturais

Questão Q1.4
científica?
2010 2011 2012 2013 2014 2015
Serviços 2 0 0 1 3 0
Participação Popular 2 5 2 5 2 0
Infraestrutura 0 2 0 0 3 1
Conceitos 1 5 2 2 1 0
Ambiente e Recursos Naturais 0 1 1 2 2 0
0
2
4
6
8
10
12
14

Questão Q1.5
•  Como foi realizada a validação do estudo?
31%
31%
38%
Estudo de Caso
Não Houve
Implementação

Questão Q1.6
•  Qual foi o principal aspecto da cidade afetado pelo
estudo?
•  Economia
•  Pessoas
•  Governança
•  Mobilidade
•  Ambiente
•  Moradia
(GIFFINGER; FERTNER; KRAMAR, 2007)

Questão Q1.6
estudo?
2%
18%
18%
27%
24%
11%
Economia
Pessoas
Governança
Mobilidade
Ambiente
Moradia

Questão Q1.6
estudo?
2010 2011 2012 2013 2014 2015
Pessoas 3 3 0 1 1 0
Moradia 0 3 1 0 1 0
Mobilidade 2 1 1 4 4 0
Governança 0 3 2 2 1 0
Economia 0 0 0 0 1 0
Ambiente 0 3 1 3 3 1
0
2
4
6
8
10
12
14

Análise Bidimensional
• As questões foram combinadas com outras para serem
analisadas com maior profundidade.

Sub-Questões Q1.1 x Q1.2
Pessoas
Sensores
0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
30,00%
35,00%
40,00%
45,00%
50,00%
Caótico
Inicial
Gerenciado
Integrado
Otimizado
Caótico Inicial Gerenciado Integrado Otimizado
Pessoas 16,21% 48,64% 21,62% 8,10% 5,40%
Sensores 29,16% 37,50% 33,33% 0% 0%

Pessoas
Sensores
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
Caótico
Inicial
Avançado
Caótico Inicial Avançado
Pessoas 13,51% 70,27% 16,22%
Sensores 45,83% 54,17% 0,00%

Pessoas
Sensores
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
Serviços
Conceitos
Infraestrutura
Ambiente e
Recursos Naturais Participação
Popular
Serviços Conceitos Infraestrutura
Ambiente e Recursos
Naturais
Participação Popular
Pessoas 16% 24% 3% 14% 43%
Sensores 21% 38% 21% 13% 8%

Pessoas
Sensores
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
Implementação
Não Houve
Estudo de Caso
Implementação Não Houve Estudo de Caso
Pessoas 41% 30% 30%
Sensores 25% 46% 29%

Pessoas
Sensores
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
Economia
Ambiente
Mobilidade
Governança
Moradia
Pessoas
Economia Ambiente Mobilidade Governança Moradia Pessoas
Pessoas 3% 24% 22% 19% 11% 22%
Sensores 4% 25% 29% 21% 8% 13%

Estudo de Caso
Não Houve
Implemetação
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ambiente e
Recursos
Naturais
Conceitos
Infraestrutura
Participação
Popular Serviços
Ambiente e Recursos
Naturais
Conceitos Infraestrutura Participação Popular Serviços
Estudo de Caso 1 1 3 8 1
Não Houve 0 10 1 1 2
Implemetação 5 0 2 7 3

Sub-Questões 1.4 x 1.6
Ambiente
Conceitos
Infraestrutura
Participação Popular
Serviços
0
1
2
3
4
5
6
Economia
Pessoas
Governança
Mobilidade
Ambiente
Moradia
Economia Pessoas Governança Mobilidade Ambiente Moradia
Ambiente 0 0 0 0 6 0
Conceitos 0 2 4 3 1 1
Infraestrutura 0 0 0 3 2 1
Participação Popular 0 5 2 4 2 3
Serviços 1 1 2 2 0 0

Caótico
Inicial
Gerenciado
Integrado
Otimizado
0
1
2
3
4
5
6
7
Caótico 0 2 4 1 1 0
Inicial 1 5 0 4 7 3
Gerenciado 0 0 2 5 2 2
Integrado 0 1 1 1 1 0
Otimizado 0 0 1 1 0 0

Caótico
Inicial
Avançado
0
1
2
3
4
5
6
7
Economia
Pessoas
Governança
Mobilidade
Ambiente
Moradia
Caótico 1 0 4 3 3 0
Inicial 0 6 2 7 7 5
Avançado 0 2 2 2 1 0

Conclusões
•  Com auxílio das sub-questões de pesquisa foi possível
direcionar a análise das publicações de forma atingir os
objetivos geral e específicos, definidos para este estudo.
•  O objetivo geral foi alcançado ao realizar-se a análise
bidimensional dos resultados das sub-questões de
pesquisa.
•  Pôde-se verificar que pessoas e sensores possuem
grande importância no desenvolvimento das Smart Cities,
variando de acordo com o grau de desenvolvimento
tecnológico e social que cada cidade se encontra, bem
como das necessidades de cada uma.

Conclusões
•  Foi possível também classificar os estudos obtidos sob
vários critérios, técnicos e científicos, e identificar áreas
que necessitam de mais atenção no âmbito científico, no
que diz respeito a participação popular e a utilização de
sensores para o desenvolvimento das Smart Cities. De
modo que os resultados obtidos podem direcionar a
realização de pesquisas futuras nestas áreas mais
carentes.

Referências
BAILEY, J. et al. Search Engine Overlaps  : Do they agree or disagree? Second
International Workshop on Realising Evidence-Based Software Engineering
(REBSE ’07), p. 2–2, maio 2007.
BARCELLOS, M. P. Uma Estratégia Para Medição de Software e Avaliação de
Bases de Medidas Para Controle Estatístico de Processos de Software em
Organizações de Alta Maturidade. 2009.
BARTOLI, A. et al. Security and Privacy in your Smart City. cttc.cat, p. 1–6,
2011.
BIOLCHINI, J. et al. Systematic Review in Software Engineering. n. May, 2005.
BUDGEN, D. et al. Using Mapping Studies in Software Engineering. PPIG’08:
20th Annual Meeting of the Psichology of Programming Interest Group, v. 2, p.
195–204, 2007.
CARAGLIU, A.; DEL BO, C.; NIJKAMP, P. Smart cities in Europe. Journal of
Urban Technology, v. 18, n. 2, p. 65–82, 2011a.

Referências
GAMA, K.; ALVARO, A.; PEIXOTO, E. Em Direção a um Modelo de Maturidade
Tecnológica para Cidades Inteligentes. VIII Simpósio Brasileiro de Sistemas de
Informação, p. 150–155, 2012.
GANTI, R.; YE, F.; LEI, H. Mobile crowdsensing: current state and future
challenges. IEEE Communications Magazine, v. 49, n. 11, p. 32–39, nov. 2011.
GIFFINGER, R.; FERTNER, C.; KRAMAR, H. Smart cities-Ranking of
European medium-sized cities. Vienna University of Technology, n. October,
2007.
KITCHENHAM, B. A. Guidelines for performing Systematic Literature Reviews
in Software Engineering. 2007.
MONTONI, M. A. UMA INVESTIGAÇÃO SOBRE OS FATORES CRÍTICOS DE
SUCESSO EM INICIATIVAS DE MELHORIA DE PROCESSOS DE
SOFTWARE. 2010.

Referências
NAM, T.; PARDO, T. A. Conceptualizing smart city with dimensions of
technology, people, and institutionsProceedings of the 12th Annual
International Digital Government Research Conference on Digital Government
Innovation in Challenging Times - dg.o ’11. Anais...New York, New York, USA:
ACM Press, 12 jun. 2011cDisponível em: <http://dl.acm.org/citation.cfm?
id=2037556.2037602>. Acesso em: 1 jun. 2014
NOVAIS, R. L. et al. Software evolution visualization: A systematic mapping
study. Information and Software Technology, v. 55, n. 11, p. 1860–1883, nov.
2013.
OLIVEIRA, L. B. R.; OSÓRIO, F. S.; NAKAGAWA, E. Y. A Systematic Review
on Service-Oriented Robotic Systems Development. 2012.
PETERSEN, K. et al. Systematic Mapping Studies in Software Engineering. p.
1–10, 2007.
YASHIRO, T. et al. An Internet of Things (IoT) architecture for embedded
appliances. 2013 IEEE Region 10 Humanitarian Technology Conference, p.
314–319, ago. 2013.

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