45
© The INFRARISK Consortium FP7 2013 Cooperation Work Programme Theme 6: Environment (Including Climate Change) Novel indicators for identifying critical INFRA structure at RISK from Natural Hazards Deliverable D7.1 This project has received funding from the European Union’s Seventh Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No 603960. Primary Authors Ken Meacham and Zoheir Sabeur/IT Innovation WP 7 Submission Date 15 th December 2014 Primary Reviewer Bryan Adey/ETHZ Dissemination Level PU IDST System Specification v1.0

Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

  

© The INFRARISK Consortium      

FP7 2013 Cooperation Work Programme 

Theme 6: Environment (Including Climate Change) 

 

 

 

 

 

 

 

 

Novel indicators for identifying critical 

INFRAstructure at RISK from Natural Hazards  

Deliverable D7.1  

 

 

 

 

 

 

 

 

This project has  received  funding  from  the European Union’s  Seventh Programme  for  research, 

technological development and demonstration under grant agreement No 603960. 

Primary Authors  Ken Meacham and Zoheir Sabeur/IT Innovation 

WP  7 

Submission Date  15th December 2014 

Primary Reviewer  Bryan Adey/ETHZ 

Dissemination Level  PU 

IDST System Specification v1.0

Page 2: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 3: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    i 

 

Project Information 

Project Duration:  1/10/2013 ‐ 30/09/2016 

Project Coordinator:  Professor Eugene O' Brien Roughan & O’ Donovan Limited [email protected] 

Work Programme: 2013 Cooperation Theme 6:  Environment (Including Climate Change). 

   

Call Topic: Env.2013.6.4‐4 Towards Stress Testing of Critical Infrastructure Against Natural Hazards‐FP7‐ENV‐2013‐two stage. 

Project Website:  www.infrarisk‐fp7.eu 

      

Partners:   

  Roughan & O’ Donovan Limited, Ireland 

 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Switzerland. 

 Dragados SA, Spain. 

 Gavin and Doherty Geosolutions Ltd., Ireland. 

 Probabilistic Solutions Consult and Training BV, Netherlands. 

 

Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas, 

Spain. 

  University College London, United Kingdom. 

 PSJ, Netherlands. 

  Stiftelsen SINTEF, Norway. 

  Ritchey Consulting AB, Sweden. 

  University of Southampton IT Innovation Centre, United Kingdom. 

Page 4: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 5: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    iii 

 

Document Information 

Version  Date  Description  Primary Author Rev01  08/09/2014  Draft structure/TOC  Ken Meacham and Zoheir 

Sabeur (IT Innovation) 

Rev02  29/09/2014  Added section on Critical Infrastructure  Mairéad Ní Choine (ROD) 

Rev03  29/09/2014  Added section on KB‐MGIF (WP2)  Titi Roman (SINTEF) 

Rev04  30/09/2014  Added sections on IDST design, PWE and IDST applications, IDST GUI 

Ken Meacham (IT Innovation) 

Rev05  06/10/2014  Added sections on SRA and Integrated Spatio‐Temporal Database 

Tao Cheng, Dina D’Ayala, Francesca Medda, Pierre Gehl and Khaled Taalab (UCL) 

Rev06  07/10/2014  Corrections to document, references  Ken Meacham (IT Innovation) 

Rev07  21/10/2014  Introductions and conclusions  Zoheir Sabeur and Ken Meacham (IT Innovation) 

Rev08  22/10/2014  Version for internal review  Zoheir Sabeur and Ken Meacham (IT Innovation) 

Rev09  25/11/2014  Further improvements after review  Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation) 

Rev10  15/12/2014  Final refinement  Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation) 

This document and the information contained herein may not be copied, used or disclosed in whole 

or part except with the prior written permission of the partners of the  INFRARISK Consortium. The 

copyright and foregoing restriction on copying, use and disclosure extend to all media in which this 

information may be embodied, including magnetic storage, computer print‐out, visual display, etc.  

The  information  included  in  this  document  is  correct  to  the  best  of  the  authors’  knowledge. 

However, the document is supplied without liability for errors and omissions.  

All rights reserved. 

 

 

 

 

Page 6: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

 

 

Page 7: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    v 

 

Executive Summary 

This document  (D7.1)  is delivered under the  INFRARISK WP7 work activities  in order to specify the 

design  of  the  first  version  of  the  INFRARISK  Decision  Support  Tool  (IDST)  software.  The  IDST 

architecture  is  modular  in  design  and  reflects  upon  the  user  requirements,  which  have  been 

gathered  through  consultations with  risk evaluation and modelling experts within  the  consortium 

(and  the project advisory board) during  this  first phase of  the project. These have  led  to concrete 

specifications  of  the  IDST  functionality  which  entail  the  integrated  process  of  defining multiple 

cascading  risks,  their geospatial coverage and  impact on  the  so‐called defined natural  system and 

critical infrastructure of interest. Mock designs of the IDST GUI are presented to provide a feel of its 

functionality and to guide how the first version of the software will be developed up to M18.  

Also,  some  important  terminologies  concerning  the  integrated  risk  assessment process  that have 

been defined in WP4 are listed in a glossary table together with those related to modular software 

design approaches in WP7. 

 

 

 

 

 

 

 

Page 8: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 9: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    vii 

 

Table of Contents 

Glossary     ................................................................................................................................... ix 

1  INTRODUCTION............................................................................................................................... 1 

2  IDST Software Design ..................................................................................................................... 1 

2.1  High level design and architecture .......................................................................................... 3 

2.2  IDST portal component ............................................................................................................ 4 

2.3  PWE (Process Workflow Engine) ............................................................................................. 5 

2.4  GIS database ............................................................................................................................ 5 

2.4.1  Infrastructure Components ........................................................................................... 5 

2.4.2  Hazard Maps ................................................................................................................. 6 

3  Implementation .............................................................................................................................. 7 

4  IDST Graphical User Interface ...................................................................................................... 10 

4.1  IDST GUI design process ........................................................................................................ 10 

4.2  IDST GUI mockups ................................................................................................................. 11 

4.2.1  IDST Welcome Page .................................................................................................... 12 

4.2.2  IDST Sign‐in Page ......................................................................................................... 13 

4.2.3  IDST Dashboard – Initial View ..................................................................................... 14 

4.2.4  IDST: New Case Study – General Settings ................................................................... 15 

4.2.5  IDST System Definition: Locating a Region of Interest ................................................ 16 

4.2.6  IDST System Definition: Locating a Region of Interest (zoomed view) ....................... 17 

4.2.7  IDST System Definition: Defining a Region of Interest (Spatial Boundary) ................. 18 

4.2.8  IDST System Definition: Region of Interest (zoomed in) and Temporal Boundaries .. 19 

4.2.9  IDST System Definition: Defining the System Elements .............................................. 20 

4.2.10  IDST Risk Identification: Initial View for Scenario 1 .................................................. 21 

4.2.11  IDST Risk Identification: Editing a Source Event ....................................................... 22 

4.2.12  IDST Risk Identification: Edited Source Event ........................................................... 23 

4.2.13  IDST Risk Identification: Defining a New Source Event ............................................ 24 

4.2.14  IDST Risk Identification: Editing a Hazard Event ....................................................... 25 

4.2.15  IDST Risk Identification: Edited Hazard Event .......................................................... 26 

4.2.16  IDST Risk Identification: Adding a New Hazard Event .............................................. 27 

4.2.17  IDST Risk Identification: New Hazard Event Added .................................................. 28 

4.2.18  IDST Risk Identification: Adding a New Infrastructure Event ................................... 29 

4.2.19  IDST Risk Identification: New Infrastructure Event Added ....................................... 30 

Page 10: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    viii 

 

4.2.20  IDST Risk Analysis ...................................................................................................... 31 

5  CONCLUSION ................................................................................................................................. 32 

5.1  IDST Future Development ..................................................................................................... 32 

6  REFERENCES .................................................................................................................................. 33 

 

 

 

 

 

Page 11: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    ix 

 

Glossary 

Table 1, below, provides the terminology and abbreviations that are used  in this document. These 

also include certain terms defined in D4.1 (Adey et al, 2014), thus achieving consistency throughout 

the project development. 

Table 1 Glossary  

Term  Definition

AJAX  Asynchronous JavaScript and XML. A method to create dynamic content on the client side via asynchronous calls for data to the server 

API  Application Programming InterfaceCI  Critical Infrastructure database  A collection of data, their related data structures (schema), and relationships. There may be 

one of more data structure required to encapsulate all the data. DBV2  Former name for the ISTD (referred to in WP7)DEM  Digital Elevation Model DoW  Description of Work (for the project)GEM  Global Earthquake Model GIS  Geographic Information SystemGUI  Graphical User Interface HTML  Hypertext Markup LanguageHTTP(S)    Hypertext Transfer Protocol. This is the application protocol that all devices connected to the 

WWW use to communicate. The “S” variant is secured via SSL. IDST  INFRARISK Decision Support Tool – the main integrated software output for the INFRARISK 

project. IDST system  The set of interacting or interdependent software components forming the integrated whole

IDST ISTD  Integrated Spatio‐Temporal DatabaseJSON  JavaScript Object NotationKB‐MGIF  Knowledge Base of Major Global Infrastructure FailuresLOD  Linked Open Data Mock‐up  Sometimes known as a “wireframe”. A visualisation/model of a UI or web page. NetCDF  Network Common Data FormORM  Object‐Relational MapperORMF  Overarching Risk Management Frameworkrequirement  A requirement is a single documented functional need that the system must perform. This is 

then translated into one or more use cases. SRA  Single Risk Analysis SSL   Secure Sockets Layer Stakeholder  An individual, group or organization that can affect, be affected by, or perceive itself to be

affected by, a risk. Also used to refer to a user of the IDST. System    A set of interacting or interdependent components forming an integrated whole UI  User Interface URL  Uniform Resource Locatoruse case  A list of steps, defining interactions between people, to describe a specific goal. In terms of 

computer processes this is a series of steps that can be programmed and thus are quite specific.  

workflow  A workflow is a series of connected steps to a goal.

Page 12: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

 

 

 

 

 

 

Page 13: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    1 

 

1 INTRODUCTION 

The purpose of  the  INFRARISK Decision Support Tool  (IDST)  is  to allow  infrastructure owners and 

managers  to assess  the risks associated with a particular  infrastructure network subject  to natural 

hazards  such  as  earthquakes,  landslides  and  flooding.  The  IDST will  provide  access  to  generated 

databases and scenario simulations results for the two case study regions (Italy & Croatia) in order to 

demonstrate how the methodology works. However, the user will also have the option to apply the 

methodology to any network of  interest provided the necessary data  is uploaded to the  IDST. The 

development of the IDST requires the deployment of phase driven software development tasks using 

an agile approach. Firstly, a consultation with the domain knowledge experts and end users within 

(and outside) the consortium partnership is exercised to capture the functional requirements of the 

first  version  of  the  IDST  software  system.  Secondly,  while  these  functionality  requirements  for 

decision‐support are taken on board, together with: 1) The quantification of risks of natural hazards 

on Critical  Infrastructure  (CI) and; 2) Their  integration under an overarching methodology which  is 

derived from WP4, there will be a need to make the various project databases and natural processes 

modelling results accessible to expert (and non‐expert) users of the IDST system. Last but not least, a 

good capture of the system Graphical User Interface specification will be important to adopt. Under 

this  development  perspective,  two  versions  of  the  IDST  system  design  and  development will  be 

pursued  in  the  project.  The  first  version  of  the  IDST  system  design  specification  (version  1.0)  is 

described in this document. A more advanced version of this document will be achieved in order to 

reflect the improved and extended design specification of the IDST (version 2.0), by M24. 

2 IDST Software Design 

The IDST is the main software output for the INFRARISK project, and will therefore integrate all the 

major tools, databases and user  interfaces from various work packages  into one combined system. 

This will be a web‐based  system  (or portal), accessible  to users via a web browser, preferably on 

multiple client platforms (laptop, tablet, etc.) and operating systems (Windows, Linux, etc.). For the 

IDST v1.0, the common browsers will be targeted (e.g. Internet Explorer, Firefox), running at least on 

a Windows or Linux  laptop, however the design of the graphical user  interface (GUI) will take  into 

account multiple platforms from the start, by exploiting the latest platform independent UI toolkits. 

The IDST software system will be deployed on a central server, with secure, remote access available 

for all project partners and other selected stakeholders. Access will therefore be via HTTPS and, for 

the main  IDST pages,  the user will be  required  to be  logged  in with  their user account  (the  initial 

welcome page will be available to all users, hence providing some background information about the 

project and the IDST, then providing links to the secure parts of the portal). 

The  IDST  system  will  be  modular,  i.e.  based  on  multiple  components  which  provide  distinct 

functionality  (originating  from  the  different work  packages).  Contributions  from  project  partners 

may come in a variety of different forms, e.g. 

1. Database (local or remote) 2. Flat files (e.g. shape files) 3. Software module (e.g. Python code or MATLAB library) 4. Application (e.g. a command line executable) 5. Remote web service 6. Client‐side tool (e.g. JavaScript tool) 

Page 14: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    2 

 

Early IDST prototypes may incorporate these contributions in a fairly raw form (e.g. using flat files), 

whilst in later versions these will be more consistently integrated (e.g. as a database). The aim is to 

integrate components in a consistent way, e.g. using common APIs, etc. 

The main  IDST  system will use  a  framework  that  allows multiple  components  to be  incorporated 

easily,  and  that  also  integrates  graphical  interface  (UI)  features  of  these modules.  This  will  be 

described in more detail in the following section. 

Certain partner components will be included as modules (or executables), which will be launched by 

the main  IDST component  (i.e.  the Process Workflow Engine  (PWE),  to be developed  in Task 7.3). 

The  components will  be  executed  (after  providing  them with  their  required  inputs),  then  results 

returned either  for direct display  to  the user, or as  input  to a  subsequent module  in a workflow. 

Certain components might be deployed as a web service, either on  the same host as  the  IDST, or 

another remote server. Interim results will most likely be stored in a database. 

Other  partner  contributions  will  be made  available  as  results  in  a  pre‐populated  database,  for 

example simulations that may take considerable time (e.g. more than a minute) to perform. It would 

not be appropriate for the user experience to run these simulations dynamically, as a result of a user 

request which might be requiring a fast response. Some components may therefore be  included as 

look‐up tables, providing fast access to pre‐run simulation results. In any case, the GUI will make use 

of Ajax calls to the IDST server for any browser requests (e.g. page updates) that require more than a 

few seconds to perform. 

The IDST system potentially needs to support a large number of concurrent users, so databases need 

to be  scalable and be able  to handle a mix of  structured and unstructured data. Additionally,  the 

plan is to open up the data so that authenticated (authorized) users can extract information for their 

own  application.  Thus  the  chosen  technologies will  need  to  be  able  to  support  these  numerous 

requirements. 

The  INFRARISK DoW describes two major releases of the  IDST; v1.0  is due by M18, whilst the final 

version  (v2.0)  is  due  by M36. However,  to  help  to  focus  the  project  and  help  to  drive  the  user 

requirements  process,  the  plan  is  to  release more  frequent  prototypes,  i.e.  using  a  “semi‐agile” 

approach, whereby new features can be included relatively quickly and tried out by project partners. 

This  approach  has  been  used  successfully  in  other  projects.  It  helps  both  to  focus  users  on  the 

required product and  to avoid  too much wasted effort, developing  functionality  that  they do not 

want. 

Software design is often “chicken and egg” in nature, i.e. the software engineers need to understand 

fully what  the users  require  for  the eventual  system, however users often don’t have a complete 

grasp of  this,  and  therefore benefit  from  seeing  something  roughly working  at  an  early  stage,  in 

order to inspire ideas. As we will see in this document, some ideas are quite well developed already, 

whilst  others  are  in  still  their  infancy  (e.g.  as  partners  learn  each  other’s  domains,  or  as  certain 

project tasks are yet to start). 

The following section introduces the high level design and architecture of the IDST v1.0. 

Page 15: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    3 

 

2.1 High level design and architecture 

Figure  1  shows  a  high  level  conceptual  view  of  the  IDST  architecture.  This  shows  the  main 

components  in  the system and how  they  fit  together and  interact. The  IDST system will consist of 

three layers, as follows: 

1. Presentation Layer 2. Data Processing Layer 3. Data Storage Layer 

The  Presentation  Layer  is  responsible  for  the  creation  of  all  content  (as  HTML)  for  the  user’s 

browser.  It  consists  of  a main  component  called  the  “Portal”, which  handles  user  requests  and 

delegates  to various sub‐components within  the “Visualisation Engine”  to create specific pieces of 

content for the requested IDST page. 

The Data Processing  Layer  contains any  computational  components  that are  required  in  the  IDST 

system. This includes the Process Workflow Engine (PWE) module (for evaluating multiple risks – see 

section 2.3), and various associated computational modules. These include modules for: 

Domain Computation (e.g. fragility functions) 

Data Analysis (e.g. statistics functions) 

The Data Storage Layer  is responsible for handling all access to and from any databases within the 

IDST  system. Computation and presentation components will communicate with  this  layer via  the 

GeoDjango Data Access Layer (ORM), which provides user‐friendly APIs to the underlying data that 

encapsulate  lower  level  database  access  statements  (e.g.  SQL).  This will  be  described  further  in 

section 3. 

The  following  sections  describe  in  further  detail  the  individual  IDST modules  and  databases,  as 

outlined in Figure 1. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 16: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    4 

 

PWE DB

Multiple Risks Evaluation (PWE)

GeoDjango Data Access Layer (ORM)

Portal (GUI)

Case study definitions, e.g.system definition,scenarios,user parameters

Case study simulation and analysis results

Data Processing Layer 

Data Storage Layer

Presentation Layer 

Visualisation Engine

Domain Computation Modules

Fragility functions

Data Analysis Modules

Statistics

Portal DB

UsersUI data (e.g. for dropdown menus)UI config

GIS layers

InfrastructureHazard mapsSimulation resultsAnalysis results

Figure 1: High level conceptual architecture of IDST 

2.2 IDST portal component 

The IDST portal component is the main driver for the IDST portal. It handles user requests (i.e. from 

their browser via specific URLs) and delegates to various sub‐components within the “Visualisation 

Engine”  to  create  specific  pieces  of  content  for  the  requested  IDST  page.  This  component  is 

responsible  for  the  overall  layout  and  presentation  of  the  IDST  portal,  including  the  high  level 

menus, page templates and styling (via CSS). 

The IDST portal database will store data related to the general operation of the portal, such as: 

User accounts (including roles, etc.) 

Session information (if required) 

IDST system/portal configuration (e.g. taxonomies for drop‐down menus) 

The  IDST portal  component will  create UI  components  (or widgets)  related  to entering or displaying some of this data, e.g. 

User registration, login 

Portal configuration (e.g. management of values for drop‐down menus) 

Page 17: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    5 

 

2.3 PWE (Process Workflow Engine) 

The IDST Process Workflow Engine (PWE) will be designed and developed within Task 7.3. The PWE 

is  essentially  the  realization  of  the  Overarching  Risk  Management  Framework  (ORMF),  as 

conceptualized  in WP4, within  the  IDST  system. This  risk  assessment process  is  fully described  in 

D4.1 (Adey et al, 2014); the general steps would normally include: 

1. Problem Identification 2. System Definition 3. Risk Identification 4. Risk Analysis 5. Risk Evaluation 6. Risk Treatment 

As described in D4.1, the user (i.e. the infrastructure manager) has generally already undertaken the 

first step, “Problem  Identification”, before coming  to use  the  IDST, as  they have already  identified 

the  infrastructure elements under  their management  that might be prone  to natural hazards. The 

IDST will most likely support steps 2‐4 in the process (“System Definition”, “Risk Identification” and 

“Risk Analysis”). At present, the final steps, “Risk Evaluation” and “Risk Treatment”, are considered 

out of scope for the IDST, as explained in D4.1. (N.B. “Risk Treatment” ‐ i.e. mitigation strategies ‐ are 

not considered in the project). 

The PWE database will store data related to the ORMF, such as: 

Case study configuration and associated data, including o System definition (spatial and temporal boundaries, system elements, etc.) o Risk identification (i.e. scenario set‐up, e.g. event intensities) 

Case study results including o Risk analysis (e.g. probability calculation results) o Simulation results 

 

The PWE will perform the overall risk analysis, storing results in its database. 

The  PWE  will  require  an  associated  component  in  the  IDST  presentation  layer  for  creating  UI 

components (or widgets) related to entering or displaying this data. 

2.4 GIS database 

The IDST will need to store and use various types of GIS data, including: 

Infrastructure 

Hazard maps 

Simulation results 

Analysis results 

These are described further in the following sections, where details are currently available. 

2.4.1 Infrastructure Components    

The  tools  and methodologies  developed  as  part  of  the  INFRARISK  project will  be  tested  on  two 

European critical  infrastructure case studies. The first case study  is a road network  in  Italy and the 

Page 18: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    6 

 

second case study is a rail network in Croatia, as described in the preliminary Case Study Simulation 

report, Deliverable 8.1 (Ni Choine & Martinovic, 2014).  

In order to carry out these methodologies, information is required on the infrastructure in the case 

study  regions.  This  information will  be  provided  to  the  IDST  in  the  form  of GIS  Shape  files,  and 

imported  into  the  IDST’s  GIS  database.  Initially,  these  Shape  files  will  be  imported  manually, 

however we plan to provide an option for the user to upload a new Shape file (either to update the 

infrastructure for an existing case study, or to define a new region / case study). 

GIS Shape files containing the following information will therefore be required: 

1) Roads 2) Rail Lines 3) Bridges 4) Tunnels 5) Embankments 6) Intersections 

Figure 2 shows an example of a shape file of the Italian road network. 

2.4.2 Hazard Maps    

Information will also be required on the hazards in the case study regions in order to carry out the 

risk assessment methodology. The hazards considered will be as follows; 

1) Seismic 2) Landslide 3) Flooding 

 These hazard maps will take the form of GIS shape files and will be input by the user. For the case 

study region there will be an option to use the prepopulated hazard maps available within the IDST. 

 

Page 19: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    7 

 

 

Figure 2: GIS Shape file of the Italian road network 

3 Implementation 

The  IDST  system will be built using  the Django1 web  framework. Django  is a popular open  source 

web application framework, written in the Python2 programming language. One of the central aims 

of Django is to allow developers to build complex, database‐driven websites in an efficient manner. 

In addition, Django is designed to scale and has been used in some very high performance web sites. 

These  have  been  achieved  via  a  well‐designed  framework  which  emphasizes  code  reuse  and 

modularity.  Much  of  this  is  achieved  by  separating  the  business  logic  of  the  code  from  the 

presentation and control layers. This is a design pattern known as “model‐view‐controller”3. Django 

provides many useful features “out of the box”, e.g. its “object‐relational mapper”, which provides a 

database access layer. 

Figure  shows how the various INFRARISK databases and models can be integrated, within a Django 

framework.  In  Django,  user  requests  (from  their  browser)  are mapped  onto  “views”  in  Django 

(written  in Python). Each view  is responsible for generating the HTML to be presented back to the 

                                                             

1 https://www.djangoproject.com/ 2 https://www.python.org/ 3 http://en.wikipedia.org/wiki/Model%E2%80%93view%E2%80%93controller  

Page 20: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    8 

 

user’s browser. This  is achieved via a combination of HTML templates and Python code. The HTML 

may also contain JavaScript for performing Ajax requests to the server, enabling parts of the client’s 

display to be refreshed. Django views can also return JSON, etc., to be consumed by client browser 

Ajax requests. 

For accessing databases, Django uses an Object‐Relational Mapper  (ORM)4. Models are created  in 

Python  which  can  automatically  populate  or  query  the  underlying  database  (e.g.  MySQL, 

PostgreSQL), so a good way of working with a database is to create the Django model directly and let 

the system handle the creation of the necessary schema. 

More specifically, we propose to use GeoDjango5, which provides additional useful features (on top 

of a basic Django framework) tailored to GIS‐based databases, allowing us to develop the IDST as a 

GIS6 web application. 

We propose  to use PostGIS7  for underlying GIS databases. Although  the  INFRARISK databases are 

conceptually shown as separate systems, they may well be implemented as different schemas within 

the same physical database system (e.g. PostGIS). 

 

                                                             

4 http://en.wikipedia.org/wiki/Object‐relational_mapping 5 http://geodjango.org/ 6 http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_information_system 7 http://postgis.net/ 

Page 21: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    9 

 

User’s  browser

URL Mapper

Views HTML templates

Portal

Portal

PWE

PWE

GIS

GIS

Object‐Relational Mapper (ORM)

HTTP request

HTML (or JSON) response

Models

Databases

(Geo)Django

  

Figure 3: Integration of IDST databases using GeoDjango 

Whilst  Django  provides  the  overall  framework  for  mapping  user  requests  to  HTML,  the  main 

construction of the HTML itself (other than the templating features, etc.) is left to the developer. For 

this, we plan  to use off‐the‐shelf  solutions  such as Bootstrap8  for providing platform‐independent 

layouts and UI widgets, along with jQuery9 and native JavaScript for additional dynamic features.  

jQuery is a library built on top of JavaScript, and is designed to make user interaction, page effects, 

and data passing as simple as possible. In essence it makes it easier to build complex user interfaces 

than to do so  in plain  JavaScript. This adds to the richness of the webpages and helps the general 

user experience.  In addition to the base  library there are numerous plugins for graphing, mapping, 

and visualisation. 

                                                             

8 http://getbootstrap.com/ 9 http://jquery.com/ 

Page 22: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    10 

 

Further graphical or GIS‐based tools will be  investigated  for their potential use within  the  IDST, as 

part of Task 7.4. 

4 IDST Graphical User Interface 

The  IDST will be supported with a web‐based graphical user  interface (GUI); this will be developed 

within Task 7.4 using the Django web framework, as described  in section 3. The design of the IDST 

web pages will be described in the following sections. 

Authentication  will  be  employed  to  provide  secure,  controlled  access  to  the  IDST.  This  will  be 

achieved  either  via  Django’s  own  authentication  services,  or  other  third‐party  authentication 

modules (to be evaluated within Task 7.4). 

The  IDST  GUI  will  allow  realistic  scenarios  involving  extreme  events  and  multiple  risks  to  be 

configured in a graphical fashion. Scenarios can then be “run” and the outcome presented using the 

GUI. A number of visualisation methods will be explored. Specifically, we will examine GIS overlays 

(such  as  kernel  density  estimation)  with  geographically  aligned  data  and  a  variety  of  graphical 

techniques for numerate data. Central to these visualisations will be approaches to make the data 

more accessible to typical users of the system. 

4.1 IDST GUI design process 

The design of  the  IDST GUI  is of paramount  importance  since  it  should be employed by multiple 

types of risk managers specialising in the protection of various types of critical infrastructure.  Once 

ideas  have  been  reasonably  well  developed  within  the  consortium,  we  will  consult  the  project 

advisory board and associated stakeholder communities for further expert opinions and feedback. 

To  help  achieve mutual  understanding  of  requirements,  a  useful  approach  (that we  are  using  in 

INFRARISK)  is  to develop GUI  “mock‐ups”.  These  are purely  visual  representations of web pages, 

rather than being fully functional (as a real web page), and can quickly show the intended layout of a 

page,  its main controls and displayed data. For this, we use Balsamiq10 Mockups. This tool allows a 

user  to  quickly  create  visualisations  of  web  pages,  by  dragging  and  dropping  various  available 

components and graphical features onto a page. Common web page features can be quickly set up 

(e.g. menus, drop‐down lists, text boxes). Other annotations can be added to demonstrate how the 

web  page  should  work.  Another  useful  feature  is  that  any  hyperlinks  or  buttons  can  be 

demonstrated by navigation to a new mockup page. This gives the appearance of a working system, 

helping to show the workflow through several pages, for example. 

After some early discussions and meetings with partners, an  initial set of mockups was generated, 

purely as quick ideas about how we thought the IDST system might look and behave. These mockups 

were discussed, and it was quickly apparent which features were interesting or missing for the users. 

The  overhead  of  redesigning mockups  is  clearly much  lower  than  that  of  redesigning  a working 

system. 

                                                             

10 https://balsamiq.com/ 

Page 23: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    11 

 

Towards the end of the first phase of the ORMF development (i.e. the delivery of D4.1), it was then 

somewhat  clearer  about  the main  functionality  requirements  for  the  IDST. We  developed  some 

more extensive mockups, showing how a user might use the IDST to login to the system, define test 

cases and scenarios for identifying and evaluating risks to infrastructure from natural hazard events. 

These mockups are described in detail in the following section. 

It should be noted that, whilst these mockups are  likely to form the basis of the design of the IDST 

v1.0, we  are  continuously  receiving  feedback  about  them,  so  they  are  still  likely  to  change  and 

develop  over  time.  For  this  reason, we  expect  that  the  resulting  IDST  pages will  look  somewhat 

different to these proposals. The next step will be to develop an early prototype of the IDST system, 

demonstrating some of these features as a working system. 

4.2 IDST GUI mockups 

The following sections show the  latest mockups that have been developed for the  IDST system, as 

outlined in the previous section. The functionality and usage for each web page is described. 

 

 

 

Page 24: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    12 

 

4.2.1 IDST Welcome Page   

 

Figure 4: IDST Welcome Page 

Figure 4 shows the main welcome (home) page for the IDST. This page will be available to all users 

(whether  logged  in  or  not),  and  serves  to  provide  some  background  information  both  about  the 

INFRARISK project and  the  IDST  itself. Note  that  this page  is not a  replacement  for  the  INFRARISK 

website, so there  is  likely to be a  link to the  INFRARISK project site (and also a reciprocal  link from 

there to this IDST welcome page). 

The welcome page provides a “Sign  in” button to allow a user to  log  in to the  IDST system, and an 

entry point (link) into the main IDST itself. 

This page will therefore only require HTTP access, whilst the main IDST pages will be secured under 

HTTPS and authenticated by a user login session. The user login pages are described in the following 

sections. 

Page 25: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    13 

 

4.2.2 IDST Sign‐in Page 

 

Figure 5: IDST Sign‐in Page 

Figure 5  shows an example of how the Sign In page might appear (after the user has clicked “Sign in” 

on the welcome page). 

The page requests  the user’s  INFRARISK username and password, and signs  in  to  the system once 

the “Sign in” button is clicked. 

This page would also appear at any time if a user attempted to access a secure IDST page and wasn’t 

logged in at the time. The login page should then redirect the user to the page they were previously 

on, otherwise  (if coming  from the Welcome Page), the user would be redirected to the main  IDST 

dashboard page (see next section). 

Note that, for the actual implementation, the login feature might actually appear as a modal pop‐up 

instead of a separate page, if this seems more appropriate or better in appearance for the user. 

Page 26: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    14 

 

4.2.3 IDST Dashboard – Initial View 

 

Figure 6: IDST Dashboard – Initial View 

Figure 6 shows the initial view of the IDST “Dashboard”, which appears after the user has logged in. 

This page (along with all other secure IDST pages) will show the  logged  in user (e.g. “Infrastructure 

Manager 1”, and provide a “Log out” button, which would log the user out of the IDST and return to 

the welcome page. 

Under normal circumstances, the user would be presented with one or more case studies that they 

have previously set up and are working with (this view has not yet been developed). However, after 

logging in for the first time (after creating an account), this initial Dashboard view will guide the user 

to start creating a new case study and associated scenarios. 

This main Dashboard view is likely to be more complex and feature rich in later versions of the IDST, 

for example showing a quick overview of the general state of the user’s managed infrastructure. 

The menu at  the  top of  the page provides  links  to  return  to  the main home  (welcome) page, plus 

other areas of the  IDST, for example to view various databases (e.g. the KB‐MGIF), or access other 

tools and services (to be defined). 

 

Page 27: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    15 

 

4.2.4 IDST: New Case Study – General Settings 

 

Figure 7 IDST: New Case Study – General Settings 

After clicking “New Case Study”  in  the Dashboard, the user  is guided to  follow a series of steps  in 

order to create a new case study. The  initial view  is shown  in Figure 7; here the user would enter 

some general details about the new case study, for example  its name, then click “Next” to pass to 

the System Definition phase. 

The phases indicated in the view follow the convention of the ORMF stages, i.e.  

System Definition 

Risk Identification 

Risk Analysis 

Although not shown in this mockup, the user would not be able to navigate to the Risk Identification 

or Risk Analysis  stages before  setting up  the System Definition  (i.e.  the options would be  initially 

disabled). 

Page 28: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    16 

 

4.2.5 IDST System Definition: Locating a Region of Interest 

 

Figure 8: IDST System Definition: Locating a Region of Interest 

For  the  System Definition,  the  user  needs  to  enter  details  about  System  Boundaries  and  System 

Elements. These are shown as separate tabs in Figure 8. 

First, the user would be presented with a map (similar to a Google Map), which would allow him/her 

to  locate the region of  interest for the case study.11 They would be directed to drag and zoom the 

map to locate this region, using regular map controls (e.g. dragging the map, clicking zoom buttons, 

etc.). 

 

                                                             

11 The map would probably be initialised to show a map of Europe in the first instance (configurable in the IDST) 

Page 29: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    17 

 

4.2.6 IDST System Definition: Locating a Region of Interest (zoomed view) 

 

Figure 9: IDST System Definition: Locating a Region of Interest (zoomed view) 

Figure 9 shows the view once the user has located an approximate region of interest on the map. In 

this mockup, the user then  is directed  to drag a rectangle  (using the mouse)  to define this region. 

They may also enter coordinates for the region manually. 

 

Page 30: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    18 

 

4.2.7 IDST System Definition: Defining a Region of Interest (Spatial Boundary) 

 

Figure 10: IDST System Definition: Defining a Region of Interest (Spatial Boundary) 

Once  the  user  has  dragged  a  rectangle  (shown  in  red  in  Figure  10),  the  coordinates  for  this  are 

automatically displayed in the text boxes on the right‐hand panel. These may be adjusted manually 

afterwards, to fine‐tune the region.12 

The user can then use the “Zoom into region” option to expand the map to fully show the region of 

interest. 

 

                                                             

12 For the initial IDST prototype, we may have a pre‐defined region of interest, which could be selected perhaps from a drop‐down list. 

Page 31: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    19 

 

4.2.8 IDST System Definition: Region of Interest (zoomed in) and Temporal Boundaries 

 

Figure 11: IDST System Definition: Region of Interest (zoomed in) and Temporal Boundaries 

Figure 11 shows the zoomed region of  interest  (after clicking “Zoom  into region”). The user would 

then see an opposite option, “Zoom out of region”, to see more of the surrounding area again. 

After the spatial boundaries have been defined, the user must then enter certain required Temporal 

Boundaries  for  the  case  study.  This  could  include,  for  example,  the  time  period  for  the  risk 

assessment  (in days, months, years, etc.). Other  temporal boundary parameters might be entered 

here (to be defined). 

 

Page 32: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    20 

 

4.2.9 IDST System Definition: Defining the System Elements 

 

Figure 12: IDST System Definition: Defining the System Elements 

Once the System Boundaries have been defined, the user would click on the “System Elements” tab, 

to start defining these (as shown in Figure 12). 

System elements are described  in detail  in D4.1. The user would be directed to enter the following 

system elements (via selections in drop‐down lists): 

Source event (e.g. rainfall, tectonic plate movements) 

Hazard event (e.g. flood, earthquake) 

Infrastructure event (e.g. Rio Torte bridge) 

Network event (e.g. traffic interruption) 

Social event (e.g. direct or indirect consequences) 

The options  for each system element  (drop‐down  list) will be pre‐configured  in  the  IDST database 

and made available to this page dynamically (allowing them to be modified or added to by the IDST 

administrator). Initial discussions on this mockup suggest that a more graphical way of selecting an 

infrastructure element would be preferred, so this page will be improved over time. 

Once the System Elements have been defined, the user proceeds to the Risk Identification stage. 

Page 33: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    21 

 

4.2.10 IDST Risk Identification: Initial View for Scenario 1 

 

Figure 13: IDST Risk Identification: Initial View for Scenario 1 

Figure 13 shows the initial view for the Risk Identification stage. Here, the basic system elements (as 

defined  in  the  previous  stage)  are  automatically  linked  into  a  basic  scenario  (initially  labelled 

“Scenario 1”). 

Clicking on each of the system elements in this view will pop up a panel allowing details to be view 

or edited (i.e. to enter associated parameters). 

At  this  initial  stage, no parameter values are  indicated  in  the view  (for example  the depth of  the 

rainfall). The following section shows the behavior when a user clicks on the “Rainfall” event. 

 

Page 34: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    22 

 

4.2.11 IDST Risk Identification: Editing a Source Event 

 

Figure 14: IDST Risk Identification: Editing a Source Event 

After  clicking  the  “Rainfall” event,  the  “Edit Source Event” panel pops up, as  shown  in Figure 14. 

Here,  the user must define  the  Intensity of  the  rainfall event,  then  click  “Save”. Other associated 

parameters may be  required  to be displayed here,  so  they can be edited  (to be  further discussed 

with partners). 

 

Page 35: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    23 

 

4.2.12 IDST Risk Identification: Edited Source Event 

 

Figure 15: IDST Risk Identification: Edited Source Event 

Figure 15 shows an edited source event. Here, the rainfall intensity has been set, and is displayed for 

convenience in the box as “Rainfall, 100 yr”. 

 

 

Page 36: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    24 

 

4.2.13 IDST Risk Identification: Defining a New Source Event 

 

Figure 16: IDST Risk Identification: Defining a New Source Event 

New  source events may also be added, via  the “New Source”  link. On  clicking  this  link,  the “New 

Source  Event”  panel  pops  up,  as  shown  in  Figure  16.  This  is  virtually  identical  to  the  display  for 

editing a source event  (see Figure 14). Here, a user might add another rainfall event, or perhaps a 

“tectonic plate movement” event,  for example, along with associated parameters  for  this. Clicking 

“Save” would save this new source event to the IDST database, and display this below the “Rainfall, 

100 yr” event. 

As  for  every  pop‐up  panel,  by  clicking  “Cancel”,  any  editing  or  creation  of  a  new  object will  be 

cancelled, as expected. 

 

Page 37: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    25 

 

4.2.14 IDST Risk Identification: Editing a Hazard Event 

 

Figure 17: IDST Risk Identification: Editing a Hazard Event 

Similar to editing a source, each system element may be edited. Figure 17 shows an equivalent pop‐

up panel for editing a hazard event. The type of event  (in this case “flood” would normally not be 

changed,  but  this  is  possible  if  required).  Note  that  the  exact  definition  of  “Intensity” will  vary 

between different  types of hazard. For example,  for a  flood,  this can be measured as a height  (in 

cm). For an earthquake, the intensity could be measured as a value on the Richter scale. 

By  changing  the  type  of  hazard  event,  the  Intensity  drop‐down will  be  automatically  updated  to 

include the appropriate values. 

 

Page 38: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    26 

 

4.2.15 IDST Risk Identification: Edited Hazard Event 

 

Figure 18: IDST Risk Identification: Edited Hazard Event 

Figure  shows an edited hazard, “Flood > 30cm”. 

 

Page 39: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    27 

 

4.2.16 IDST Risk Identification: Adding a New Hazard Event 

 

Figure 19: IDST Risk Identification: Adding a New Hazard Event 

As for source events, new hazard events may be added in a similar way (see Figure 19), via the “New 

hazard” link. The form controls are the same as for editing a hazard. Upon clicking “Save”, this new 

hazard will  be  stored  in  the  IDST  database,  and  displayed  below  the  “Flood  >  30cm”  event  (see 

Figure 20). 

 

 

 

 

 

Page 40: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    28 

 

4.2.17 IDST Risk Identification: New Hazard Event Added 

 

Figure 20: IDST Risk Identification: New Hazard Event Added 

Figure 20 shows a newly added hazard event, “Flood > 60cm”. The event  is  linked automatically to 

the  current  source  event  (“Rainfall,  100  yr”).  In  a  similar way,  other  flood  events  (with  different 

intensities) may be added to the tree. These are generally chosen by the infrastructure manager as 

distinct  events  that  have  different  consequences  (e.g.  a  flood  of  >30cm  might  cause  some 

infrastructure damage, whilst a flood of >60cm might cause a bridge collapse). 

 

Page 41: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    29 

 

4.2.18 IDST Risk Identification: Adding a New Infrastructure Event 

 

Figure 21: IDST Risk Identification: Adding a New Infrastructure Event 

Similarly to other types of event,  Infrastructure Events may be added via the “New  Infrastructure” 

link.  This  displays  a  pop‐up  as  shown  in  Figure  21. An  Infrastructure  “Event”  actually  refers  to  a 

specific  piece  of  infrastructure  being  put  into  a  particular  state  of  repair  (e.g.  “no  damage”, 

“damage” or “collapse”). Upon clicking “Save”,  this new  infrastructure event will be  stored  in  the 

IDST database, and displayed below the last displayed infrastructure event. 

 

 

Page 42: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    30 

 

4.2.19 IDST Risk Identification: New Infrastructure Event Added 

 

Figure 22: IDST Risk Identification: New Infrastructure Event Added 

Figure 22 shows two distinct infrastructure events, “Rio Torte, damage” and “Rio Torte, collapse”, as 

caused by their preceding (different) hazard events. Further infrastructure events may be added in a 

similar way. 

Note  that,  at  the  time  of writing,  initial  discussions with  partners  suggest  that  the  selection  of 

infrastructure events could be more graphically based  (in addition  to  the selection method shown 

here). For example, the user might  locate  infrastructure elements  instead on a pop‐up map. These 

ideas will be discussed and developed further in the coming months. However, for the IDST v1.0, the 

functionality displayed here will at least be available. 

   

  

Page 43: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    31 

 

4.2.20 IDST Risk Analysis 

 

Figure 23: IDST Risk Analysis 

Once the user has set up their scenarios, within the “Risk Identification” stage, they would click on 

“Risk Analysis”,  in order to perform this stage of the ORMF process (see Figure 23). At the time of 

writing, the exact form of this functionality and display for the user is at the early discussion stage, 

and will be further developed in the next few months, as the first prototype is coming together. 

Page 44: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    32 

 

5 CONCLUSION  

The  current  document,  which  focuses  on  the  IDST  system  specification,  shall  lead  to  the 

development of the first version of the IDST software in INFRARISK. Following several consultations 

with the partners, domain knowledge experts and end users, the INFRARISK WP7 work has led to the 

overall design of the IDST system. The system is a decision‐support tool which will enable a user to 

set  up  cascading  risk  scenarios with  low  probabilities  of  occurrence  and  high  impact  on  Critical 

Infrastructure  (CI)  in  Europe.  The  IDST  integrates  various  data  and  outputs  from  INFRARISK 

databases and modelling tools, which are being developed  in various project Work‐Packages (WP2, 

3,  5,  6).  The  integration  of  such modules  is  the main  challenge, while  the  end  result  shall  be  of 

paramount importance for capturing the cascading effects of natural hazards with multiple risks on 

CIs. The IDST system also captures the overarching multiple risk harmonization approach developed 

in WP4 to provide a common platform for crisis management experts to achieve sound strategies for 

encountering rare natural hazards with cascading risks and impact on European CIs.         

5.1 IDST Future Development 

The post specification phase of this current work will  involve,  imminently, the development of the 

first  version  of  the  IDST  software,  based  on  the  specifications  within  this  current  document. 

However,  further  comments  from  the  end‐users  on  the  IDST mock‐up  designs will  be  discussed 

within WP7 and factored  into software designs  in an agile way. The early prototype version of the 

IDST  (version 1.0) will be consequently developed  (by M18). Furthermore, new consultations with 

domain experts and end‐users will resume for the advanced software design of IDST version 2.0 (to 

be  documented  in  D7.2  by  M24).  In  this  sense,  the  current  document  represents  an  evolving 

specification document of the IDST until it is finalized at the end of year 2 in the project (M24).   

   

 

   

Page 45: Deliverable D7.1 IDST System Specification v1 › sites › default › files › docs › INFRARISK...Rev01 08/09/2014 Draft structure/TOC Ken Meacham and Zoheir Sabeur (IT Innovation)

INFRARISK Deliverable D7.1    IDST System Specification v1.0 

© The INFRARISK Consortium    33 

 

6 REFERENCES 

Adey,  B.T.,  Hackl,  J.,  Heitzler,  M.,  Iosifescu,  I.  (2014).  INFRARISK  D4.1:  Preliminary  Model, Methodology and Information Exchange.  

Argyroudis, S., Kaynia, A. M.  (2014). Fragility Functions of Highway and Railway  Infrastructure,  In: SYNER‐G ‐ Typology Definition and Fragility Functions for Physical Elements at Seismic Risk (Pitilakis, K., Crowley, H., Kaynia, A., eds), Springer Netherlands. 

Crowley,  H.,  Colombi, M.,  Silva,  S., Monteiro,  R.,  Ozcebe,  S.,  Fardis, M.,  et  al.  (2011).  Fragility functions for roadway bridges, SYNER‐G D3.6 Report. Italy: University of Pavia. 

Ni Choine, M., & Martinovic, K.  (2014). Critical  Infrastructure Case Studies  INFRARISK D8.1 Report. Dublin, Ireland: RODIS. 

R  Development  Core  Team (2006). R:  A  Language  and  Environment  for  Statistical  Computing.  R Foundation for Statistical Computing, Vienna. 

Silva, V., Crowley, H., Colombi, M.  (2014). Fragility Function Manager Tool,  In: SYNER‐G  ‐ Typology Definition  and  Fragility  Functions  for  Physical  Elements  at  Seismic  Risk  (Pitilakis,  K.,  Crowley, H., Kaynia, A. M., eds), Springer Netherlands. 

SYNER‐G  (2009‐2013).  Systemic  Seismic  Vulnerability  and  Risk  Analysis  for  Buildings,  Lifeline Networks and Infrastructures Safety Gain, FP7 Project coordinated by K. Pitilakis, Aristotle University of Thessaloniki.