Dynamic use of spatial information produced by crowdsourcing approach through social media in the cloud-based decision support process during a disaster

Abstract

Disaster and emergency management requires situational awareness to deliver help. In this regard, disaster and emergency management is inherently a spatial problem: Help cannot be brought unless locations needing help can be identified. What is worse, number of casualties increases as time passes during a disaster. Therefore, not knowing where help is needed may result in unnecessary deaths or permanent injuries because search and rescue resources are not allocated effectively where help is needed. In any disaster or emergency, acquiring situational awareness should be the first priority for efficient and effective allocation of search and rescue resources. Conventionally, performing situational awareness is an official task performed by authorities. However, disaster-stricken people are the most qualified and up-to-date information sources and they do not need to travel to disaster site. They are already in the disaster zone. With the help of widely available tools such as smartphones, they can easily crowdsource and broadcast disaster-related casualty information. Social media makes broadcasting this information even more intuitive: Letting stakeholders know who needs help where is as easy as making a Facebook post. Another motivation for using alternative ways to inform parties interested in providing search and rescue services is that developing countries can dedicate only a limited amount of their resources to disaster preparedness. However, a free, novel, effortlessly deployable, easily extensible application model could provide these developing countries with most desperately needed tools for filling communication gaps that naturally occurring during disasters. Additionally, a social media-oriented disaster and emergency management solution can also support interoperability required by multi-national and multi-agency search and rescue efforts. The solution proposed and developed in this study, called WITNER, aims to fill communication gaps during disasters by crowdsourcing situational awareness information through social media. WITNER captures disaster or emergency related Tweets and catalogs them in its cloud-native database. As situational awareness is an inherently spatial phenomenon, WITNER also attempts to find spatial indexes associated with Tweets and when found, spatially indexes these help request Tweets. This allows both spatial visualization (e.g., against a map that can be accessed through mobile or web clients) and spatial analysis (e.g., help delivery cost analysis for optimization of search and rescue operations) of help requests. As database, business-logic, and interface client components of WITNER are all cloud-native and accordingly lightweight, WITNER can be deployed for any disaster or emergency scenario with the main purpose of facilitating search and rescue operations. Thus, it mitigates humanitarian costs of disasters and emergencies.

Durumsal farkındalık gerçek dünyadaki potansiyel tehlikelerin uzamsal bazda ayrıştırılması demektir. İster bir savaş sırasında, ister yayılmakta olan bir afette olsun, eğer tehlikenin nerede olduğu ya da nereden geldiği bilinirse, bu tehlikelerden zarar görebilecek unsurların bu tehlikelerin etki alanında olup olmadığı açığa çıkarılabilir. Örneğin, savaş durumunda, topa tutulmak ya da hava saldırısına uğramak üzere olan bir bölge tehlike altındadır ve eğer bu gibi bir durum hakkında bilgi bu bölgedeki askerler tarafından bilinirse, askerler can kaybına uğramamak üzere o bölgeyi terk edebilir. Benzer şekilde, bir yangının ya da bir selin yayılma yolu hakkında bilgiye sahip olunduğunda, gelişmekte olan bu yangının ya da selin yolunda yerleşim ve dolayısıyla insan olup olmadığı bilgisi açığa çıkarılabilir. Bu analiz sonucunda eğer can ve mal kaybına yol açabilecek afet yayılma yolları söz konusuysa, bu unsurlar tehlike altındadır. Eğer koşullar el veriyorsa, afetlerin yönünü değiştirmek veya afet bölgesindekileri uzaklaştırmak için girişimlerde bulunulabilir. Burada ifade edilen yaklaşımla durumsal farkındalık sayesinde zarar görebilirlik azaltılabilir, hayatlar kurtarılabilir. Durumsal farkındalığın faydalı olabileceği başka bir durum depremler gibi ani bir şekilde ortaya çıkan afetlerdir. Nerede gerçekleşeceği daha önceden kestirilemeyen depremler birkaç dakika gibi kısa bir süre içerisinde olup sonlanan doğal süreçlerdir. Özellikle insanların yoğun biçimde bulunduğu yerleşim yerlerinde ağır sonuçlar doğurabilirler. Bir depremin yıkım getiren ağır bir afet doğurduğu bir senaryoda durumsal farkındalık enkaz altında kalmış kişiler gibi afetten etkilenen insanların konum bilgilerinin hızlıca saptanması olarak tanımlanabilir. Keza enkaz altında geçirilen süre can kaybına ve kalıcı yaralanmalara yol açacağından acilen bu tür durumların ortaya çıkarılması gerekmektedir. İnsanlar zeki canlılardır ve kendilerine yönelik tehlikeleri öğrenmekte ve ayırt etmekte eşsiz bir beceriye sahiptirler. İnsanlık tarihinin başlarında önü alınmayan birçok durum artık belirli bir doğruluk payı kapsamında öngörülebilmektedir. Örneğin, günümüzde meteorolojik olaylar günler önceden kestirilebilmekte, enkaz altında kalmış kişiler kalp atışlarından belirlenebilmektedir. Kolektif insan bilincinin yakalayabildiği en önemli başarılardan bir diğeri ise, geliştirilmiş teknolojileri kolektif bilgi üretme süreçleri kapsamında devreye sokma inisiyatifini kullanabilme yeteneğidir. Örneğin bir yerde bir yangın büyürken bunun takibi hakkında bilgi edinebilmek için yalnızca resmi kurumların yangın gibi afetlerin takibini sahada yapmasını beklemek gerekmemektedir. Günümüzde bu gibi afetlere tanıklık eden kişiler de benzer veri kümelerini, bilgiyi üretebilmekte, bu veriyi sınıflandırıp İnternet gibi teknolojiler üzerinden toplumun güncel durumsal farkındalık kazanması için halkla paylaşabilmektedir. Afet ve acil durum yönetimi yardım ulaştırmak için durumsal farkındalık gerektirir. Bu açıdan bakıldığında afet ve acil durum yönetimi kaçınılmaz olarak mekânsal bir sorun olup, yardıma gereksinim duyulan yerler belirlenmedikçe yardım götürülemez. Ayrıca afet sırasında zaman geçtikçe kayıp sayısı artmaktadır. Bu nedenle, nerelerde yardıma gereksinim olduğunun belirlenememesi, arama ve kurtarma kaynaklarının etkisiz kullanımı neticesinde önüne geçilebilir ölümler ya da kalıcı yaralanmalarla sonuçlanabilir. Herhangi bir afet ya da acil durum söz konusu olduğunda, arama ve kurtarma kaynaklarının etkin ve etkili kullanımı için durumsal farkındalığı sağlamak ilk yapılması gerekenlerden birisidir. Geleneksel olarak, durumsal farkındalığa ulaşmak resmî görevliler tarafından gerçekleştirilen resmî bir görevdir. Bununla birlikte, afetzedeler en yetkin ve en güncel bilgi kaynağıdır ve afet konumuna yolculuk etmeleri gerekmemektedir. Onlar hâlihazırda afet bölgesinde bulunmaktadır. Onlar orada yaşamaktadır. Onlar çevrelerine ilişkin en güncel bilgiye sahip olanlardır. Bir binanın enkazının altında kimin kaldığını ya da kimlerin meskeninin yanmakta olduğunu veya bir sel sırasında kimin kaybolduğunu en iyi onlar bilir. Afetzedeler bu bilgiyi yaygın olarak bulunan akıllı telefonlar gibi araçların yardımıyla kitle kaynak şeklinde kolaylıkla üretebilir ve yayımlayabilirler. Sosyal medya bu gibi bir yayımlama faaliyetini daha da içgüdüsel hâle getirmektedir. Etraftaki afetzedelerden kimin yardıma gereksinimi olduğu hakkında toplumun bilgilenmesini sağlamak, artık bir Facebook iletisinde bulunmak kadar kolay hale gelmiştir. Başlarda insanların iletişimde olabilmesi için birbirlerinin sesini duyabilecek uzaklıkta olmaları gerekiyordu. Telefonun keşfedilmesiyle insanlar artık birbirlerine fısıltılarını bile kilometrelerce öteden duyurabilir oldu. İnsanın kendisini başkalarına duyurabilmesi, kendisini onlar tarafından bilinir ve işitilir kılması girişimi sosyal medyanın varlığıyla günümüzde kolay bir hale dönüşmüştür. Sosyal medya kolektif bilgi aktarımını ve paylaşımını başka bir düzeye taşımıştır. Toplum tarafından üretilen içerik akımı bireylerin gereksinim duydukları yardımı ya da bilgiyi kendilerinin üretip kendilerinin paylaşmasını olanaklı hale getirmiştir. Böylece kullanıcı tarafından üretilen içerik akımıyla beraber artık bireylerin bir bilgiyi üretmesi ve paylaşması için, ister resmî ister özel bir kurum olsun, herhangi bir üçüncü girişime gereksinimi ortada kalkmıştır. Bu tür bir bilgi paylaşımını, paylaşılan bilgi yanlış olsa dahi, daha önce tahmin edilemeyecek kadar elverişli, basit ve kolay kılan sosyal medya araçlarını afetlere yönelik durumsal farkındalık üretmek için kullanmak kaçınılmazdır. Bununla birlikte, sosyal medya sitelerinde kullanıcılar tarafından üretilen bilginin boyutu ve kapsamı göz önüne alındığında, bu bilginin kullanılabilir, işlenebilir olması için bir şekilde sınıflandırılması gerekmektedir. Neyse ki, sosyal medya platfomları bu gereksinimin ve işlevselliğin farkındadır. Bu nedenle uygulamalarında sürekli olarak üretilen bilgilere internet protokolleri üzerinden yazılımsal erişim de sağlamasını olanaklı hale getirmişlerdir. Arama ve kurtarma hizmetlerini sağlamakla ilgilenen tarafları bilgilendirmek hakkında alternatif yollar kullanmaya yönelik bir başka motivasyon da özgür, yenilikçi, zahmetsizce devreye alınabilen, kolaylıkla zenginleştirilebilir bir uygulama modeli kullanmaktır. Özellikle gelişmekte olan ülkelerin afet hazırlığı için yeterli kaynak ayıramamaları göz önünde bulundurulduğundai bu tür bir uygulama modeli afet anında gereksinim duyulacak iletişim kanalları için çözüm olabilir. Yazılım geliştirme kurallarından birisi, yeni araçları, mümkün olduğu durumda ve elverişli olduğu seviyede, var olan temeller ve hazır diğer araçlar üzerine kurmaktır. Kullanıcı tarafından üretilen içeriğin sonraki bir iterasyonu olan kitle kaynağa yönelik bir afet yönetim sistemi sosyal medya üzerine bir uygulama modeli olarak kolaylıkla kurulabilir. Bu tür bir yaklaşım ilgili paydaşlara uygulama programlama arayüzleri üzerinden bilgi aktarımında kullanılabilir. Ayrıca, sosyal medya-güdümlü afet ve acil durum çözümleri, çok uluslu ve çok kurumlu arama ve kurtarma gayretleri için gerekli olan birlikte çalışabilirlik standartlarını da destekleyebilir. Sosyal medya tabanlı bir afet yönetim sistemini etkin kullanabilmek için faydalanabilecek diğer bir bileşen de bulut tabanlı hesaplama tekolojisidir. Bulut tabanlı hesaplama, internet üzerinden pek çok hizmet sağlayabilmektedir. Bu hizmetlerden birisi servis olarak platformdur. Bu servis bir iş mantığını buluta yüklemeyi ve orada, hazır bir hesaplama ortamı içinde çalıştırmayı mümkün kılmaktadır. Bulut üzerinde sağlanan hizmetlerden bir diğeri de bulut tabanlı veritabanlarıdır. Gerçek zamanlı olarak kullanılabilen bulut veritabanları sosyal medya araçları üzerindeki veri kümelerini anlık olarak kayıt edebilmekte ve bu bilgilerin afet gibi durumlarda yakın gerçek zamalı kullanımına olanak sağlamaktadır. Bulut veritabanları gibi hizmetlere eşlik eden başka önemli bir teknoloji "sunucusuzdur." "Sunucusuz," hesaplama maliyetlerini düşürmeye yönelik bir yaklaşımdır. Bulut üzerinden sunulan aynı bilgisayar kaynaklarının birçok farklı kullanıcı tarafından paylaşılmasını öngörmektedir. Buna göre, sunucusuz bir sistemde uzun süredir istem gelmeyen bir veritabanına ayrılmış sistem kaynakları, kendisine istem gelmeye başlayan başka bir veritabanının işleyebilmesi için yeniden tahsis edilebilir. Bu durum, ender olarak gerçekleşen afet durumlarında yoğun bir şekilde talep alacak olan afet yönetimi sistemlerini yapılandırmak için ideal koşulları oluşturmaktadır. Çünkü, bulut sağlayıcısı tarafından idare edilen kaynakların uygulamalar arasında paylaştırılması esasına dayanan "sunucusuz" yaklaşımında kullanılmayan sistem kaynakları için herhangi bir harcama yapılması gerekmemektedir. Bulut sağlayıcıları sağladıkları hizmetleri sadece kullanıldıkları durumda, kullanıldıkları ölçüde ücretlendirmektedir. Yapılan ön çalışmalarda sağlıklı, başarılı, kolaylıkla genele yayılabilir ve maliyetler bakımından kabul edilebilir olması için bulut tabanlı bir afet yönetim sisteminin oluşturulmasının önemli olduğu belirlenmiştir. Bulut tabanlı sistem üzerinde afet durumunda gerek duyulan karar destek sürecinin işletilebilmesi için gerek duyulan veri kümesi de kullanıcılar tarafından üretilecek sosyal medya içerikleri olması ön görülmüştür. Böylece çalışma kapsamında geliştirilen, WITNER afetler sırasında oluşan iletişim açıklarını, durumsal farkındalığı kitle kaynak yöntemleriyle sosyal medya üzerinden sağlayarak, kapatmayı hedeflemektedir. WITNER afet ya da acil durumlarla ilgili Tweetleri yakalamakta ve bulut üzerinde çalışan gerçek zamanlı bir veritabanına kataloglamaktadır. Durumsal farkındalığın mekânsal bir olgu olmasından dolayı, WITNER Tweetlerle ilişkilendirilmiş konum bilgisini de bulmaya çalışmakta ve yardım çağrısı Tweetlerini mekânsal olarak indekslemektedir. Bu, yardım çağrılarının hem mobil veya web tabanlı istemciler üzerinden erişilebilen bir harita üzerinde gösterilmesine hem de mekânsal olarak analiz edilmesine olanak sağlamaktadır. WITNER'ın veritabanı, iş-mantığı ve istemci arayüzü bileşenlerinin tamamının bulut ortamında kolay çalıştırılabilir olmasından dolayı, WITNER bütün afet ve acil durum senaryoları için kullanılabilir. Böylece arama ve kurtarma faaliyetleri kolaylaştırılabilir ve acil durumlarda daha çok insan kurtarılabilir. Çalışma kapsamında sosyal medya platformları üzerinden gerçek zamanlı kitle kaynak veriye, sosyal medya sağlayıcılarının (WITNER örneğinde, Twitter sağlayıcısının) sunduğu web tabanlı programlama arayüzüyle erişim sağlamıştır. Bu programlama arayüzleri sayesinde yakalanan gerçek zamanlı sosyal medya verisi, bu veri unsurlarının kimi durumda içerebildiği konum verisi sayesinde mekânsal olarak kaydedilebilmiştir. Bulut üzerinde geliştirilen sistemde gerçek zamanlı veritabanı olarak Google firmasının Firebase Realtime Database çözümü tercih edilmiştir. Bu tercihin önemli sebeplerinden birisi, WITNER iş akışının ihtiyaç duyduğu mobil ve web tabanlı istemciler için programlama arayüzlerinin bu ürüne dahil olmasıdır. Bu tercihin başka bir sebebi, WITNER iş akışının ihtiyaç duyduğu bulut tabanlı sanal bilgisayar gibi diğer ürünlerin de Google tarafından tedarik edilebilmesidir. WITNER'ın Twitter üzerinden topladığı veri Google Maps uygulamasının haritalama servisleriyle arayüzler üzerinde işaretlenmiş, mekânsal olarak yakınlığı dolayısıyla birbirinden ayrıştırılamayan yardım çağrıları harita üzerinde kümeleme eklentileri sayesinde görselleştirilebilmiştir. Yardım ulaştırma etkinliğini artırmaya yönelik ağ analizi ve çoklu değerlendirme süreçleri WITNER kapsamında geliştirilmiştir. Yardım istenen bölgenin çevresindeki altyapının görmüş olabileceği hasarlar dolayısıyla, yardım istenen bölgeye yardımın ulaştırılamayabileceği durumlar söz konusu olabilir. Çoklu değerlendirme sürecinde bir yardım çağrısına verilecek cevabın ulaştırılabilirliğine ilişkin algoritmik çözümler geliştirilmiştir.