Optimal Routing for Emergency Evacuation (Case Study: Region One of Tabriz Municipality)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Professor / University of Tabriz

2 M.A. Student, Faculty of Planning & Environmental Science, University of Tabriz, Tabriz.

3 Assistant Professor, department of RS & GIS, Faculty of Planning & Environmental Science, University of Tabriz, Tabriz.

10.22034/gp.2025.65424.3352

Abstract

One of the most critical issues encountered during and after an earthquake is optimal routing for emergency evacuation, which is among the initial steps in crisis management and must be executed as swiftly as possible; otherwise, it could lead to an increased mortality rate. Accordingly, the main objective of this paper is to establish optimal routing for emergency evacuation during a destructive earthquake. To achieve this, the influential factors in the vulnerability of the study area were initially identified. In the next stage, the Analytic Hierarchy Process (AHP) was used to assign weights to these factors, and a vulnerability map was then prepared. Following this, the accessibility of District 1 to safe locations, such as medical centers, parks, green spaces, and barren lands, was assessed using QGIS software. Overall, the results indicated that District 1 of Tabriz, due to its location on the active Tabriz fault, is at high risk during earthquakes. The findings also showed that the northwest parts of District 1 are more vulnerable to earthquakes compared to other sections of the district. Subsequently, using the genetic algorithm, an optimal route to a safe location was identified, taking into account factors such as the shortest path and criteria like road width and population density. For this purpose, the starting and ending points representing areas with the highest and lowest vulnerability, respectively were identified. Based on these points, the optimal route, which largely follows Tavanir Highway, was determined.

Keywords

Main Subjects

Full Text

یکی از مهم‌ترین مسایلی که به هنگام زلزله و بعد از زلزله با آن مواجه هستیم، بحث مسیر‌یابی جهت تخلیه اضطراری می‌‌‌باشد که از نخستین مراحل مدیریت بحران می‌‌‌باشد که باید در کمترین زمان ممکن انجام شود، در غیر این صورت باعث افزایش نرخ مرگ‌ومیر خواهد شد. بر همین اساس هدف اصلی مقاله حاضر، مسیریابی بهینه برای تخلیه اضطراری به هنگام زلزله مخرب است. برای این منظور ابتدا شاخص‌های تأثیرگذار در آسیب‌پذیری منطقه مورد مطالعه شناسایی شدند. در مرحله بعد، با بهره‌گیری از مدل فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی شاخص‌ها وزن‌دهی شده و در نهایت نقشه آسیب‌پذیری تهیه شد. سپس با استفاده از محیط نرم‌افزار QGIS میزان دسترسی منطقه یک به مراکز درمانی، پارک و فضای سبز و مناطق بایر به عنوان مکان‌های امن مورد بررسی قرار گرفت. به ‌طور کلی نتایج بیانگر این بود که منطقه یک تبریز با توجه به ‌قرارگیری بر روی گسل فعال تبریز در معرض خطر شدید در مواقع وقوع زلزله قرار دارد. نتایج نشان داد که بخش‌های شمال غربی منطقه یک نسبت به سایر بخش‌های این منطقه از آسیب‌پذیری بیشتری در برابر زلزله برخوردار می‌باشند. در ادامه مسیر بهینه با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای رسیدن به نقطه امن با در نظر گرفتن کوتاه‌ترین مسیر و شاخص‌هایی نظیر عرض معابر، تراکم جمعیتی و ... شناسایی شد. برای این منظور نقطه ابتدا و انتها که به ترتیب دارای بیشترین میزان آسیب‌پذیری و کمترین میزان آسیب‌پذیری بودند شناسایی و سپس بر اساس این دو نقطه مسیر بهینه که بخش اعظم آن از بزرگراه توانیر گذر می‌کرد، شناسایی شد.

References

اصغری سراسکانرود، صیاد و پیروزی، الناز (1403). پهنه‌بندی آسیب‌پذیری شهرستان اردبیل در برابر خطر زلزله. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 28(90)، 112-88. doi: 10.22034/gp.2023.58617.3190
حمیدی، امین؛ ستارزاده، داریوش؛ ولیزاده، نیما و بلیلان اصل، لیدا (1402). تبیین شاخص‌ها و پهنه‌بندی ریخت‌شناسی شهری از منظر توسعه پایدار؛ مطالعه موردی: منطقه یک شهر تبریز. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 27(85)، 39-55. doi: 10.22034/gp.2022.52249.3019
رفیعی اسکویی، امین (1396). بررسی و تحلیل عوامل محیطی مؤثر در آماده‌سازی تخلیه جمعیت در مواقع اضطراری، چهارمین کنفرانس بین المللی اقتصاد سبز، بابلسر، شرکت پژوهشی صنعتی طرود شمال.
رنجبر، حمیدرضا؛ آزموده اردلان، علیرضا؛ دهقانی، حمید؛ سراجیان، محمدرضا و علیدوستی، علی (1393). تسهیل فاز واکنش مدیریت بحران زلزله با استخراج خودکار ساختمان‌ها بر مبنای آنالیز بافت از تصاویر ماهواره‌ای. مدیریت بحران، 3(1)، 5-19.
سالکی ملکی، محمدعلی و قاسمی، معصومه (1394). ارائه روشی بهینه برای مسیریابی انتقال مصدومان مبتنی بر زلزله احتمالی (نمونه موردی: شهر تبریز). امداد و نجات، 7(1)، 21-34.
شریفی، سید محمدرضا؛ خادم الحسینی، احمد؛ جلالی فراهانی، غلامرضا؛ گندمکار، امیر و مدیری خلیل آباد، مهدی (1401). ارائه الگوی تخلیه اضطراری و مکانیابی اسکان موقت مناطق یک و سه اصفهان با رویکرد پدافند غیرعامل. نشریه علمی پژوهشی مدیریت شهری، ۲۱ (67)، 7-24. 
صمدی، اکبر؛ شهماری اردجانی، رفعت؛ پورشیخیان، علیرضا؛ حسنی‌مهر، سیده صدیقه و اصغری، حسین (1403). ارزیابی سطح آسیب‌پذیری مناطق شهری در برابر بحران زلزله با استفاده از تکنیک همپوشانی وزنی و مدل RADIUS (مطالعه موردی: شهر اردبیل). جغرافیا و برنامه‌ریزی،  28(90)، 348-323. doi: 10.22034/gp.2024.58990.3198
طالعی، محمد؛ سعادت سرشت، محمد؛ منصوریان، علی و احمدیان، سمیه (1390). مسیریابی بهینه در محیط GIS برای تخلیّه‎ی اضطراری آسیب‎دیدگان از حوادث ناگهانی. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 43(78)، 83-100.
علی اصل خیابانی، الناز؛ صادقی نیارکی، ابوالقاسم و قدوسی، مصطفی (1396). مسیریابی امدادرسانی بعد از وقوع زلزله (مطالعه‌ی موردی: بخشی از منطقه‌ی یک شهر تهران).  امداد و نجات، 9(4 (پیاپی 36))، 1-17.
قنبری ابوالفضل، زلفی علی (1393). ارزیابی آسیب‌پذیری شهری در برابر زلزله با تأکید بر مدیریت بحران شهری در شهر کاشمر. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، ۱ (۴)، ۵۹-۷۴.
کرمی، فریبا؛ قنبری، ابوالفضل و حسن‌دوست فرحانی، داود (1399). مکانیابی سایت‌های حیاتی و حساس در شهرستان بجنورد با رویکرد پدافند غیرعامل. جغرافیا و برنامه‌ریزی, 24(73)، 257-275. doi: 10.22034/gp.2020.10862
منصوری، بابک و مصطفی‌زاده، مونا السادات (1394). توسعه روش شی‌گرا جهت تشخیص ساختمان‌ها و برآورد میزان تخریب به روش شبکه عصبی مصنوعی توسط تصاویر VHR. هفتمین کنفرانس بین‌الملی زلزله شناسی و مهندسی زلزله.
ولیزاده کامران، خلیل و شرقی، سمیرا (1395). مدیریت ازدحام جمعیتی خیابان‌های منتهی به حرم مطهر امام رضا )ع( در شرایط بحرانی در محیط GIS، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، دانشکده برنامه‌ریزی و علم محیطی.
Ab Wahab, M. N., Nefti-Meziani, S., & Atyabi, A. (2015). A comprehensive review of swarm optimization algorithms. PloS one, 10(5), e0122827. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122827.
Abdelghany, A., Abdelghany, K., & Mahmassani, H. (2014). A hybrid approach for modeling crowd dynamics in large-scale pedestrian facilities. Transportation Research: Part A. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2014.02.054
Abdulhalim, I., Mutch, C., González, V. A., & Amor, R. (2021). Improving post-earthquake evacuation preparedness for deaf and hard of hearing children: A conceptual framework. International Journal of Disaster Risk Reduction, 62, 102360. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102360
Abioye, O. F., Dulebenets, M. A., Ozguven, E. E., Moses, R., Boot, W. R., & Sando, T. (2020). Assessing perceived driving difficulties under emergency evacuation for vulnerable population groups. Socio-Economic Planning Sciences, 72, 100-878. https://doi.org/10.1016/j.seps.2020.100878
Ahmadi, H., Samany, N. N., Ghanbari, A., & Argany, M. (2022). Designing a bi-level emergency medical centers' chain to increase the resilience of EMS's supply-chain using ACO-QAP: A case study of Tabriz. International Journal of Disaster Risk Reduction, 82, 103-259. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2022.103259
Ali Asl khiabani., E, Sadeghi Niaraki., A, Ghodousi., M. (2018). Relief routing after an earthquake (case study: part of the district of Tehran city). jorar; 10 (4) :1-17. [In Persian]
Asghari, S., & Piroozi, E. (2025). Vulnerability zoning of Ardabil city against earthquake risk. Journal of Geography and Planning, 28(90), 112-88. doi: 10.22034/gp.2023.58617.3190. [In Persian]
Çoban, B., Scaparra, M. P., & O'Hanley, J. R. (2021). Use of OR in earthquake operations management: A review of the literature and roadmap for future research. International Journal of Disaster Risk Reduction, 65, 102-539. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102539
Cova, T. J., & Johnson, J. P.(2003), A Network Flow Model For Lane-based Evacuation Routing, Transportation Research, Part A, Policy and Practice, Vol. 37, No. 7, PP. 579-604. https://doi.org/10.1016/S0965-8564(03)00007-7
d'Albe, E. F. (1982). An approach to earthquake risk management. Engineering Structures, 4(3), 147-152. https://doi.org/10.1016/0141-0296(82)90002-5 DOI: 10.5267/j.uscm.2014.1.002.
Dulebenets, M. A., Pasha, J., Abioye, O. F., Kavoosi, M., Ozguven, E. E., Moses, R., Boot, W.R., & Sando, T. (2019) . Exact and heuristic solution algorithms for efficient emergency evacuation in areas with vulnerable populations. International journal of disaster risk reduction, 39, 101-114. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2019.101114
ghanbari A, Zolfi A.(2015). Assessment of Urban Vulnerability to Earthquake with Emphasis on Urban Crisis Management in the City of Kashmar. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards; 1 (4) :59-74. [In Persian]
Hamidi, A. , Sattarzadeh, D. , Valizadeh, N. and Balilan Asl, L. (2023). Investigation of the components and zoning of urban morphology based on sustainable development; Case study: District one of Tabriz. Journal of Geography and Planning, 27(85), 39-55. doi: 10.22034/gp.2022.52249.3019 [In Persian]
 Karami, F. , Ghanbari, A. and hasandost Farhani, D. (2020). Locating vital and sensitive sites Bojnourd Township with a passive defense approach. Journal of Geography and Planning, 24(73), 257-275. doi: 10.22034/gp.2020.10862. [In Persian]
Karimzadeh, S., Miyajima, M., Hassanzadeh, R., Amiraslanzadeh, R., & Kamel, B. (2014). A GIS-based seismic hazard, building vulnerability and human loss assessment for the earthquake scenario in Tabriz. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 66, 263-280. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2014.06.026
Liu, L., Jin, H., Liu, Y., & Zhang, X. (2022). Intelligent Evacuation route planning algorithm based on maximum flow. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(13), 7865. https://doi.org/10.3390/ijerph19137865
Mansouri, B., & Mostafazadeh, M. A. (2015). Development of an object-oriented method for detecting buildings and estimating damage using artificial neural networks with VHR images. The 7th International Conference on Seismology and Earthquake Engineering. [In Persian]    
Rafiei Eskueei, A. (2017). Investigation and analysis of environmental factors influencing population evacuation preparedness during emergencies. The 4th International Conference on Green Economy, Babolsar, Tarood Shomal Industrial Research Company. [In Persian]
Ranjbar, H. R. , Azmoude Ardalan, A. R. , Dehghani, H. , Serajeyan, M. R. and Alidousti, A. (2014). Providing Building Damage Map after Earthquake by Using Post-Event High-Resolution Satellite Imagery. Emergency Management, 3(1), 5-19. [In Persian]    
Rezaei-Malek, M., & Tavakkoli-Moghaddam, R. (2014). Robust humanitarian relief logistics network planning. Uncertain Supply Chain Management, 2(2), 73-96.
Saleki Maleki ,M A& Ghasemi, M. (2015) . Provide an optimum method for relief routing to transfer potential earthquake injured (case study: the city of Tabriz). jorar; 7 (1), 21-34. [In Persian]
Samadi, A. , Shahmari Ardjani, R. , poursheykhian, A. , Hasanimehr, S. S. and asghari, H. (2025). Assessing the level of vulnerability of urban areas against earthquake crisis using weighted overlay technique and RADIUS model (case study: Ardabil city). Journal of Geography and Planning, 28(90), 348-323. doi: 10.22034/gp.2024.58990.3198. [In Persian]
Shahparvari, S., Abbasi, B., Chhetri, P., & Abareshi, A. (2019). Fleet routing and scheduling in bushfire emergency evacuation: A regional case study of the Black Saturday bushfires in Australia. Transportation research part D: transport and environment, 67, 703-722. https://doi.org/10.1016/j.trd.2016.11.015
Sharifi, S. M. R., Khadem-Hosseini, A., Jalali Farahani, G., Gandomkar, A., & Modiri Khalilabad, M. (2022). Proposing an emergency evacuation model and temporary shelter site selection for Districts 1 and 3 of Isfahan with a passive defense approach. Urban Management Scientific-Research Journal, 21(67), 7–24. [In Persian]
Suwanno, P., Yaibok, C., Pornbunyanon, T., Kanjanakul, C., Buathongkhue, C., Tsumita, N., & Fukuda, A. (2023). GIS-based identification and analysis of suitable evacuation areas and routes in flood-prone zones of Nakhon Si Thammarat municipality. IATSS Research, 47(3), 416-431. https://doi.org/10.1016/j.iatssr.2023.08.004
Taleai, M. , Saadatseresht, M. , Mansourian, M. and Ahmadiyan, S. (2012). A GIS Based Optimum Route Determination for Emergency Evacuation. Physical Geography Research, 43(78), 83-100. [In Persian]    
Valizadeh, K., & Khalil Sharqi, S. (2016). Managing crowd congestion on streets leading to the Holy Shrine of Imam Reza in critical situations using GIS. Master's Thesis, University of Tabriz, Faculty of Environmental Sciences and Planning. [In Persian]    
Wang, K., Yuan, W., & Yao, Y. (2023). Path optimization for mass emergency evacuation based on an integrated model. Journal of Building Engineering, 68, 106-112. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106112
Yi, W., & Özdamar, L. (2007). A dynamic logistics coordination model for evacuation and support in disaster response activities. European journal of operational research, 179(3), 1177-1193. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2005.03.077
Zimmerman, C., Brodesky, R., & Karp, J. (2007). Using highways for no-notice evacuations: routes to effective evacuation planning primer series. United States. Federal Highway Administration. Office of Operations. URL: https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/20674.

Files

Share

How to cite

Statistics