Agent-based simulation of pedestrians' earthquake evacuation; application to Beirut, Lebanon

Most seismic risk assessment methods focus on estimating the damages to the built environment and the consequent socioeconomic losses without fully taking into account the social aspect of risk. Yet, human behaviour is a key element in predicting the human impact of an earthquake, therefore, it is important to include it in quantitative risk assessment studies. In this study, an interdisciplinary approach simulating pedestrians' evacuation during earthquakes at the city scale is developed using an agent-based model. The model integrates the seismic hazard, the physical vulnerability as well as individuals' behaviours and mobility. The simulator is applied to the case of Beirut, Lebanon. Lebanon is at the heart of the Levant fault system that has generated several Mw>7 earthquakes, the latest being in 1759. It is one of the countries with the highest seismic risk in the Mediterranean region. This is due to the high seismic vulnerability of the buildings due to the absence of mandatory seismic regulation until 2012, the high level of urbanization, and the lack of adequate spatial planning and risk prevention policies. Beirut as the main residential, economic and institutional hub of Lebanon is densely populated. To accommodate the growing need for urban development, constructions have almost taken over all of the green areas of the city; squares and gardens are disappearing to give place to skyscrapers. However, open spaces are safe places to shelter, away from debris, and therefore play an essential role in earthquake evacuation. Despite the massive urbanization, there are a few open spaces but locked gates and other types of anthropogenic barriers often limit their access. To simulate this complex context, pedestrians' evacuation simulations are run in a highly realistic spatial environment implemented in GAMA [1]. Previous data concerning soil and buildings in Beirut [2, 3] are complemented by new geographic data extracted from high-resolution Pleiades satellite images. The seismic loading is defined as a peak ground acceleration of 0.3g, as stated in Lebanese seismic regulations. Building damages are estimated using an artificial neural network trained to predict the mean damage [4] based on the seismic loading as well as the soil and building vibrational properties [5]. Moreover, the quantity and the footprint of the generated debris around each building are also estimated and included in the model. We simulate how topography, buildings, debris, and access to open spaces, affect individuals' mobility. Two city configurations are implemented: 1. Open spaces are accessible without any barriers; 2. Access to some open spaces is blocked. The first simulation results show that while 52% of the population is able to arrive to an open space within 5 minutes after an earthquake, this number is reduced to 39% when one of the open spaces is locked. These results show that the presence of accessible open spaces in a city and their proximity to the residential buildings is a crucial factor for ensuring people's safety when an earthquake occurs

Les transformations morphologiques du tissu bâti de Beyrouth depuis 1950

Cet article présente une méthode d’analyse du bâti de Beyrouth-municipe permettant de resituer les transformations du bâti dans une trajectoire spatio-temporelle débutant au milieu des années 1950, et de distinguer ainsi, les évolutions récentes de celles opérant sur le temps long. Pour parvenir à cet objectif, une démarche inédite de création de l’information spatio-morphologique a été réalisée à une échelle fine. Les analyses dégagent les tendances générales opérées sur les cinquante dernières années, ainsi que les spécificités géographiques qui résultent à la fois de la transformation incessante de la ville et de la reconstruction de l’après-guerre civile. Elles soulignent en outre, les conséquences de l’évolution morphologique du bâti sur la vulnérabilité actuelle face aux séismes considérés comme un risque majeur pour la ville de Beyrouth.This article presents an urban analysis methodology of Beirut-municipality’s buildings. This allows to contextualize the buildings transformations in a spatio-temporal trajectory starting from the mid-1950s, and to distinguish recent evolutions of the urban morphology from those operating previously on the long term. In order to achieve this goal, an un-precedented approach to the spatio-morphological information was carried out on a fine scale. The analysis results highlight the general trends over the last fifty years, as well as the specific geographical features that result from both constant transformation of the city and post-civil war reconstruction. The results also highlight the consequences of the buildings morphological evolution on the current vulnerability to earthquakes-a major risk for Beirut

« L’apport de l’analyse d’images à la recherche des structures socio-spatiales: Application au tissu bâti beyrouthin (1956-1999) » , n° 204, p. 17-28

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Les transformations morphologiques du tissu bâti de Beyrouth depuis 1950 - Analyse morpho-dynamique à échelle fine

International audienceCet article présente une méthode d’analyse du bâti de Beyrouth-municipe permettant de resituer les transformations du bâti dans une trajectoire spatio-temporelle débutant au milieu des années 1950, et de distinguer ainsi, les évolutions récentes de celles opérant sur le temps long. Pour parvenir à cet objectif, une démarche inédite de création de l’information spatio-morphologique a été réalisée à une échelle fine. Les analyses dégagent les tendances générales opérées sur les cinquante dernières années, ainsi que les spécificités géographiques qui résultent à la fois de la transformation incessante de la ville et de la reconstruction de l’après-guerre civile. Elles soulignent en outre, les conséquences de l’évolution morphologique du bâti sur la vulnérabilité actuelle face aux séismes considérés comme un risque majeur pour la ville de Beyrouth.This article presents an urban analysis methodology of Beirut-municipality’s buildings. This allows to contextualize the buildings transformations in a spatio-temporal trajectory starting from the mid-1950s, and to distinguish recent evolutions of the urban morphology from those operating previously on the long term. In order to achieve this goal, an un-precedented approach to the spatio-morphological information was carried out on a fine scale. The analysis results highlight the general trends over the last fifty years, as well as the specific geographical features that result from both constant transformation of the city and post-civil war reconstruction. The results also highlight the consequences of the buildings morphological evolution on the current vulnerability to earthquakes-a major risk for Beirut

Les transformations morphologiques du tissu bâti de Beyrouth depuis 1950 - Analyse morpho-dynamique à échelle fine

International audienceCet article présente une méthode d’analyse du bâti de Beyrouth-municipe permettant de resituer les transformations du bâti dans une trajectoire spatio-temporelle débutant au milieu des années 1950, et de distinguer ainsi, les évolutions récentes de celles opérant sur le temps long. Pour parvenir à cet objectif, une démarche inédite de création de l’information spatio-morphologique a été réalisée à une échelle fine. Les analyses dégagent les tendances générales opérées sur les cinquante dernières années, ainsi que les spécificités géographiques qui résultent à la fois de la transformation incessante de la ville et de la reconstruction de l’après-guerre civile. Elles soulignent en outre, les conséquences de l’évolution morphologique du bâti sur la vulnérabilité actuelle face aux séismes considérés comme un risque majeur pour la ville de Beyrouth.This article presents an urban analysis methodology of Beirut-municipality’s buildings. This allows to contextualize the buildings transformations in a spatio-temporal trajectory starting from the mid-1950s, and to distinguish recent evolutions of the urban morphology from those operating previously on the long term. In order to achieve this goal, an un-precedented approach to the spatio-morphological information was carried out on a fine scale. The analysis results highlight the general trends over the last fifty years, as well as the specific geographical features that result from both constant transformation of the city and post-civil war reconstruction. The results also highlight the consequences of the buildings morphological evolution on the current vulnerability to earthquakes-a major risk for Beirut

« L’apport de l’analyse d’images à la recherche des structures socio-spatiales: Application au tissu bâti beyrouthin (1956-1999) » , n° 204, p. 17-28

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Les transformations morphologiques du tissu bâti de Beyrouth depuis 1950 - Analyse morpho-dynamique à échelle fine

International audienceCet article présente une méthode d’analyse du bâti de Beyrouth-municipe permettant de resituer les transformations du bâti dans une trajectoire spatio-temporelle débutant au milieu des années 1950, et de distinguer ainsi, les évolutions récentes de celles opérant sur le temps long. Pour parvenir à cet objectif, une démarche inédite de création de l’information spatio-morphologique a été réalisée à une échelle fine. Les analyses dégagent les tendances générales opérées sur les cinquante dernières années, ainsi que les spécificités géographiques qui résultent à la fois de la transformation incessante de la ville et de la reconstruction de l’après-guerre civile. Elles soulignent en outre, les conséquences de l’évolution morphologique du bâti sur la vulnérabilité actuelle face aux séismes considérés comme un risque majeur pour la ville de Beyrouth.This article presents an urban analysis methodology of Beirut-municipality’s buildings. This allows to contextualize the buildings transformations in a spatio-temporal trajectory starting from the mid-1950s, and to distinguish recent evolutions of the urban morphology from those operating previously on the long term. In order to achieve this goal, an un-precedented approach to the spatio-morphological information was carried out on a fine scale. The analysis results highlight the general trends over the last fifty years, as well as the specific geographical features that result from both constant transformation of the city and post-civil war reconstruction. The results also highlight the consequences of the buildings morphological evolution on the current vulnerability to earthquakes-a major risk for Beirut

Création de données dans un contexte imprécis et incertain : application à la dynamique urbaine de Beyrouth (1956-1999)

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Stress from Urban Sprawl on the Fauna and Flora of the Beirut Metropolitan Area

Le Liban fait partie du point chaud de la biodiversité méditerranéenne et est bien connu pour son grand nombre d’espèces vivantes, spécialement terrestres. Son urbanisation incontrôlée représente la principale cause de la fragmentation des habitats de ces dernières. Cette recherche propose l’utilisation des SIG et de l’analyse du paysage pour appréhender le processus de fragmentation dans la Région Métropolitaine de Beyrouth (RMB) au cours des trente dernières années. Des images satellitaires de 1985 et 2016 ont été traitées dans un SIG et des indices de fragmentation ont pu être calculés grâce à Fragstat4.2. Cinq sites ont été étudiés à une échelle fine, afin d’identifier les causes de ce morcellement qui va en augmentant. Les résultats montrent une fragmentation croissante des espaces verts, une ségrégation considérable entre ces parcelles et une coupure de leur connectivité. Cette étude vise à proposer des méthodes d’atténuation efficaces pour la protection des espèces restantes.Lebanon is part of the hot spot of Mediterranean biodiversity and is well known for its large number of living species, particularly terrestrial ones. Uncontrolled urbanisation is the main cause of fragmentation of the habitats of these species. This research proposes GIS and landscape analysis as tools for understanding the process of fragmentation in the Metropolitan Area of Beyrouth over the last thirty years. Satellite images taken in 1985 and 2016 were processed by GIS and fragmentation indices were calculated using Fragstat4.2. Five sites were studied at a fine scale so as to identify the causes of this parcelling, which is on the increase. The results show increasing fragmentation of green spaces, considerable segregation between these patches and the breakdown of their connections. The aim of this study is to offer efficient mitigation methods for the protection of the remaining species