Massive population evacuation in an urban context

International audienceIncreasing urban sprawl all over the world leads to an increase of vulnerabilities, as greater numbers of goods and people are exposed to hazards, both natural (flood, quakes, fires, tsunami, epidemic) and industrial (factories, plants). Population evacuation features amongst the tools political managers can use to mitigate these risks. When evacuations are decided, managers must strike a fine balance between displacing all the people needed to avoid injuries and fatalities, and not evacuating people that would finally not be struck by the hazard. Evacuated populations convoys must furthermore not lead to a sub-crisis where they become new vulnerabilities, or through disorder and density prevent the management of other vulnerabilities. There is regretfully a scarcity of tools to help risks manager make this kind of decision. We present here our works on such tools. Most risk management policies focus on a planar, continuous conception of space. Seveso Directives for example use different radius around the hazard center, a plant for example, to find which housings and business will be affected at which degree. We described in our presentation for UrbanNet 2013 how this approach was found lacking for handling road networks, both as vulnerabilities of the direct hazard, and as the means for a successful crisis management. In order to overcome this obstacle we proposed a city-wide agent based simulation called MOSAIIC to model the car traffic, both in normal and extraordinary situations. In MOSAIIC each driver is capable of strategical, tactical and operational planning and decision making. They have a list of destinations they try to reach, and choose a path to get there using their knowledge of the network. They accelerate, brake, change ways depending on their surroundings and personality. They choose alternative solutions if trapped in traffic jams of when facing a road networks altered from their initial knowledge. In this follow-up article we would like to discuss the data and its analysis we used to calibrate and validate simulations built with MOSAIIC to study theoretical all-car evacuation of the city of Rouen. Furthermore, since MOSAIIC, we started a new project, ESCAPE (Exploring by Simulation Cities Awareness on Population Evacuation), which aims at simulating massive evacuation

Editorial

International audienc

A SPATIO-TEMPORAL GRAPH-BASED MODEL FOR THE EVOLUTION OF GEOGRAPHICAL ENTITIES

L'espace et le temps sont des concepts indissociables et nécessaires à l'analyse de l'évolution d'entités spatio-temporelles. Modéliser ces évolutions passe par la détection des changements et des relations qui modifient et caractérisent ces entités. Ces changements sont en particulier caractérisés par des modifications liées à la position, à l'empreinte spatiale de ces entités, ou même à leur identité. Une modélisation spatio-temporelle nécessite le développement de solutions de représentation qui permettent d'identifier et d'étudier les processus mis en jeu, leurs causes et leurs conséquences. Le fait que la représentation formelle et informatique d'un phénomène entraîne une description plus ou moins simplifiée de la réalité, implique qu'une telle modélisation retienne le niveau de détail disponible et/ou souhaité de cette description. Idéalement, il devrait être possible d'étudier un phénomène à plusieurs niveaux de granularité dans l'espace et dans le temps. Si de nombreux modèles et approches ont été proposés pour modéliser des évolutions d'entités au sein de phénomènes spatio-temporels, aucun ne permet de disposer d'une structure de représentation permettant de saisir complètement la sémantique de ces applications. Cette recherche propose un modèle de graphe spatio-temporel qui permet de caractériser les principales propriétés de l'évolution d'entités spatiales. Nous distinguons dans ce cadre plusieurs concepts structurants comme les notions d'identité et de relations à travers les dimensions spatiales et temporelles. Pour un temps donné, nous catégorisons les relations spatiales et de filiation et, à travers le temps, les filiations temporelles et les relations spatio-temporelles. Les structures de graphe émergeantes permettent non seulement de caractériser l'évolution d'un ensemble d'entités spatiales, mais aussi de découvrir de nouvelles propriétés. Des fonctions de manipulation de graphe sont développées et appliquées au modèle de graphe spatiotemporel. Ces fonctions identifient des processus génériques ( e.g. vie et mort d'une entité) ou liés à une application spécifique et à sa sémantique. Afin de combiner plusieurs sources d'informations au sein d'un même graphe, des fonctions de jointure permettent l'intégration de plusieurs graphes au sein d'une représentation unifiée. Les propriétés des graphes ainsi constitués et le rôle des différentes entités présentes au sein de ces graphes sont étudiés par une qualification des différents types de routes les reliant. La consistance du modèle de graphe spatio-temporel est abordée à partir d'un algorithme de vérification de contraintes. Nous faisons la différence entre les contraintes de domaine intrinsèques au modèle de graphe, et les contraintes sémantiques dépendantes d'une application en particulier. Une extension de la démarche de modélisation est réalisée à partir d'une structure basée sur les bigraphes qui permet de représenter explicitement un phénomène spatio-temporel selon plusieurs niveaux de granularité spatiale.Space and time are fundamental concepts needed for the analysis of the evolution of spatio-temporal entities. In order to model these evolutions, the changes and relations that modified and characterise entities must be identified. These changes are especially qualified by modifications of their position, spatial footprint, or their identity. Spatio-temporal modelling requires the development of solutions of representation which allow for the identification and study of processes involved, of theirs causes and theirs consequences. The fact that a formal representation and computing of a phenomenon leads to a simplified representation of the reality, implies that this modelling should keep the level of details available and/or aimed at for this description. Ideally, it should be possible to study a phenomenon at several levels of granularity in space and time. If numerous approaches have been proposed for the modelling of the evolution of entities in spatio-temporal phenomena, none has a structure which fully takes into account the semantics of these applications. This research proposes a spatio-temporal graph model which allows for the characterization of main properties of spatio-temporal evolution. Several concepts are distinguished, such as the notions of identity and relations, through the spatial and time dimensions. For a given time, we categorize spatial and filiation relations, and through time, temporal filiation and spatio-temporal relations. The emerging graph structures characterize the evolution of a set of spatial entities and permit to discover new properties. Graph manipulation functions are developed and applied to the spatio-temporal graph model. These functions identify generic processes (e.g. life and death of an entity) or processes linked to a specific application and its semantics. In order to combine several sources of information in a single graph, graph join functions permit the integration of several graphs in a unified representation. The properties of these graphs and the role of their entities are studied by a qualification of the different types of routes that link these entities. The consistency of the spatio-temporal graph model is verified by a constraints-checking algorithm. We make a difference between domain constraints belonging to the graph model, and semantic constraints which depend on a specific application. An extension of the modelling approach is achieved from a structure based on bigraphs, that facilitates the explicit representation of a phenomenon according to different levels of spatial granularity

UN MODELE DE GRAPHE SPATIO-TEMPOREL POUR REPRESENTER L'EVOLUTION D'ENTITES GEOGRAPHIQUES

Space and time are fundamental concepts needed for the analysis of the evolution of spatio-temporal entities. In order to model these evolutions, the changes and relations that modified and characterise entities must be identified. These changes are especially qualified by modifications of their position, spatial footprint, or their identity. Spatio-temporal modelling requires the development of solutions of representation which allow for the identification and study of processes involved, of theirs causes and theirs consequences. The fact that a formal representation and computing of a phenomenon leads to a simplified representation of the reality, implies that this modelling should keep the level of details available and/or aimed at for this description. Ideally, it should be possible to study a phenomenon at several levels of granularity in space and time. If numerous approaches have been proposed for the modelling of the evolution of entities in spatio-temporal phenomena, none has a structure which fully takes into account the semantics of these applications. This research proposes a spatio-temporal graph model which allows for the characterization of main properties of spatio-temporal evolution. Several concepts are distinguished, such as the notions of identity and relations, through the spatial and time dimensions. For a given time, we categorize spatial and filiation relations, and through time, temporal filiation and spatio-temporal relations. The emerging graph structures characterize the evolution of a set of spatial entities and permit to discover new properties. Graph manipulation functions are developed and applied to the spatio-temporal graph model. These functions identify generic processes (e.g. life and death of an entity) or processes linked to a specific application and its semantics. In order to combine several sources of information in a single graph, graph join functions permit the integration of several graphs in a unified representation. The properties of these graphs and the role of their entities are studied by a qualification of the different types of routes that link these entities. The consistency of the spatio-temporal graph model is verified by a constraints-checking algorithm. We make a difference between domain constraints belonging to the graph model, and semantic constraints which depend on a specific application. An extension of the modelling approach is achieved from a structure based on bigraphs, that facilitates the explicit representation of a phenomenon according to different levels of spatial granularity.L'espace et le temps sont des concepts indissociables et nécessaires à l'analyse de l'évolution d'entités spatio-temporelles. Modéliser ces évolutions passe par la détection des changements et des relations qui modifient et caractérisent ces entités. Ces changements sont en particulier caractérisés par des modifications liées à la position, à l'empreinte spatiale de ces entités, ou même à leur identité. Une modélisation spatio-temporelle nécessite le développement de solutions de représentation qui permettent d'identifier et d'étudier les processus mis en jeu, leurs causes et leurs conséquences. Le fait que la représentation formelle et informatique d'un phénomène entraîne une description plus ou moins simplifiée de la réalité, implique qu'une telle modélisation retienne le niveau de détail disponible et/ou souhaité de cette description. Idéalement, il devrait être possible d'étudier un phénomène à plusieurs niveaux de granularité dans l'espace et dans le temps. Si de nombreux modèles et approches ont été proposés pour modéliser des évolutions d'entités au sein de phénomènes spatio-temporels, aucun ne permet de disposer d'une structure de représentation permettant de saisir complètement la sémantique de ces applications. Cette recherche propose un modèle de graphe spatio-temporel qui permet de caractériser les principales propriétés de l'évolution d'entités spatiales. Nous distinguons dans ce cadre plusieurs concepts structurants comme les notions d'identité et de relations à travers les dimensions spatiales et temporelles. Pour un temps donné, nous catégorisons les relations spatiales et de filiation et, à travers le temps, les filiations temporelles et les relations spatio-temporelles. Les structures de graphe émergeantes permettent non seulement de caractériser l'évolution d'un ensemble d'entités spatiales, mais aussi de découvrir de nouvelles propriétés. Des fonctions de manipulation de graphe sont développées et appliquées au modèle de graphe spatiotemporel. Ces fonctions identifient des processus génériques ( e.g. vie et mort d'une entité) ou liés à une application spécifique et à sa sémantique. Afin de combiner plusieurs sources d'informations au sein d'un même graphe, des fonctions de jointure permettent l'intégration de plusieurs graphes au sein d'une représentation unifiée. Les propriétés des graphes ainsi constitués et le rôle des différentes entités présentes au sein de ces graphes sont étudiés par une qualification des différents types de routes les reliant. La consistance du modèle de graphe spatio-temporel est abordée à partir d'un algorithme de vérification de contraintes. Nous faisons la différence entre les contraintes de domaine intrinsèques au modèle de graphe, et les contraintes sémantiques dépendantes d'une application en particulier. Une extension de la démarche de modélisation est réalisée à partir d'une structure basée sur les bigraphes qui permet de représenter explicitement un phénomène spatio-temporel selon plusieurs niveaux de granularité spatiale

The stick operator: the management of several points of view in a geographical information system

English version of "L'opérateur de collage - Gestion de plusieurs points de vue dans un contexte spatial"International audienc

Variation du niveau d'abstraction dans le cadre de l'opérateur de zoom sémantique

International audienceDans cet article nous abordons la gestion des informations alphanumériques offertes à un utilisateur en proposant un opérateur de zoom sémantique. Nous proposons, via une approche top-down et selon une démarche interprétée, de définir un modèle de données prenant en compte la pertinence spatiale des informations vis à vis de la représentation spatiale logique (et non cartographique) des informations manipulées. Basé sur un modèle de bases de données conventionnel étendu aux liens existants entre informations alphanumériques et représentation spatiale, ce modèle met en relation plusieurs niveaux d'abstraction (i.e. niveau de granularité). Nous décrivons une opération de variation du niveau d'abstraction permettant à un utilisateur le passage vers un niveau d'information plus détaillé. ABSTRACT. In this article, we propose to tackle the management of alphanumeric data provided to end users while defining a semantic zoom operator. We propose, via a top down and interpreted approach, to define a data model. The aim is to take into account the spatial relevance of alphanumeric attributes using a logical spatial representation (not using a cartographical representation). Based on a conventional database model extended with links to model relationships between alphanumeric attributes and spatial representation, this model provides the management of several levels of abstraction (granularity levels). We describe a data manipulation operator to zoom into a deeper abstraction level and we define rules to build the data model associated with the results of this operator. MOTS-CLÉS : systèmes d'information géographique, base de données spatiale, sémantique spatiale, granularité spatiale, graphe

Wyatts Translations of Petrarch: A Marriage of the Political and the Erotic in the Court of Henry VIII

English version of "Variation du niveau d'abstraction dans le cadre de l'opérateur de zoom sémantique, 2015"International audienceIn this article, we propose the Stick operator which provides a unique point of view from two points of view in the context of a geographical information system. It is based on two alphanumeric data models we merge in order to obtain a single data model (i.e., the result of the Stick operator). This operator uses a set of rules defined on characteristics of data models associated with each point of view. These characteristics are based on the links between the spatial dimension and alphanumeric data. It can be used when two different levels of details/abstraction or two sources have to be merged. We rely on a labelled graph to formalise data models and work till the attribute level. The Stick operator takes advantage of characteristics such as the intersection of graphs, the existence of quasi-strongly connected graphs or paths to provide an extended result data model. Keywords: semantic alphanumeric data; levels of abstraction; geographical information systems; data model merge; graph data model; database view; database snapshot. Reference to this paper should be made as follows: Del Mondo, G. and Mainguenaud, M. (xxxx) 'The stick operator: the management of several points of view in a geographical information system', Int

Détection de modèles spatio-temporels dans les graphes spatio-temporels: Cas d’utilisation des sports d’équipe invasifs et du trafic routier urbain

International audienceSpatio-temporal (ST) graphs have been used in many application domains to model evolving ST phenomenon. Such models represent the underlying structure of the phenomenon in terms of its entities and different types of spatial interactions between them. The reason behind using graph-based models to represent ST phenomenon is due to the existing well-established graph analysis tools and algorithms which can be directly applied to analyze the phenomenon under consideration. In this paper, considering the use case of two distinct, highly dynamic phenomena - invasive team sports, with a focus on handball and urban road traffic, we propose a spatio-temporal graph model applicable to both these phenomena. Different types of entities and spatial relations which make up these phenomena are highlighted to formalize the graph. Furthermore, the idea of graph-based pattern detection in both these phenomena is explored. Different types of ST patterns for both ST phenomena are discussed and the problem of pattern detection is formalized as the problem of subgraph isomorphism for dynamic graphs. Finally, the results of our algorithm to detect random ST patterns in random ST graphs are presented. The ideas discussed in this paper are applicable to other ST phenomena as well.Les graphes spatio-temporels sont utilisés dans de nombreux domaines d’application pour modéliser les phénomènes spatio-temporels. Ces modèles représentent la structure sousjacente du phénomène en termes d’entités et de différents types d’interactions spatiales entre elles. La motivation d’utiliser des modèles à base de graphes pour représenter le phénomène ST est due à l’existence d’outils et d’algorithmes d’analyse de graphes bien établis qui peuvent être directement appliqués pour analyser le phénomène considéré. Dans cet article, en considérant le cas d’usage de deux phénomènes distincts et très dynamiques - les sports collectifs, avec un regard particulier sur le handball et le trafic routier urbain, nous proposons un modèle de graphe spatio-temporel applicable à ces deux phénomènes. Les différents types d’entités et les relations spatiales qui composent ces phénomènes sont soulignés pour formaliser ce graphe. En outre, nous explorons l’ideé de la détection de motifs basés sur les graphes dans le handball et le trafic routier urbain. Différents types de motifs spatio-temporels pour les deux phénomènes spatio-temporels sont discutés et le problème de la détection des motifs est formalisé comme le problème de l’isomorphisme des sous-graphes pour les graphes dynamiques. Enfin, les résultats de notre algorithme de détection de motifs spatio-temporels aléatoires dans les graphes aléatoires sont présentés. Les idées discutées dans cet article sont également applicables à d’autres phénomènes spatio-temporels

Spatio-temporal pattern detection in spatio-temporal graphs: Use case of invasive team sports and urban road traffic

International audienceSpatio-temporal (ST) graphs have been used in many application domains to model evolving ST phenomenon. Such models represent the underlying structure of the phenomenon in terms of its entities and different types of spatial interactions between them. The reason behind using graph-based models to represent ST phenomenon is due to the existing well-established graph analysis tools and algorithms which can be directly applied to analyze the phenomenon under consideration. In this paper, considering the use case of two distinct, highly dynamic phenomena - invasive team sports, with a focus on handball and urban road traffic, we propose a spatio-temporal graph model applicable to both these phenomena. Different types of entities and spatial relations which make up these phenomena are highlighted to formalize the graph. Furthermore, the idea of graph-based pattern detection in both these phenomena is explored. Different types of ST patterns for both ST phenomena are discussed and the problem of pattern detection is formalized as the problem of subgraph isomorphism for dynamic graphs. Finally, the results of our algorithm to detect random ST patterns in random ST graphs are presented. The ideas discussed in this paper are applicable to other ST phenomena as well