Skip to content

GCRI · Infrastruktur Kritis

Optimisasi untuk infrastruktur

Optimisation and operations research choose the best use of limited budgets, crews and capacity. In this field they prioritise investments in resilience, schedule restoration and plan network expansion under uncertainty.

Ajukan pertanyaan Back to STEM foundation of Critical Infrastructure
01Daftar isi

Optimisation for infrastructure in five parts.

Protokol5 langkah
  1. 01PermohonanWhat optimisation and operations research does here
  2. 02DataApa yang digunakan metode ini
  3. 03ValidasiCara hasil diperiksa
  4. 04KeterkaitanTopik yang bertumpu pada metode ini
  5. 05PengelolaanSiapa yang memelihara metode ini
02Permohonan

What optimisation and operations research does here.

Optimisation and operations research develop mathematical methods for allocating resources and making decisions under constraints. They support planning and logistics in complex, interconnected sistem. In infrastruktur kritis and cities and built environment, optimisation supports prepositioning of supplies, network investment and recovery sequencing. Robust formulations help choose options that perform acceptably across many scenarios. The canonical description is on STEM Commons.

Resilience investment portfolios

Combinations of hardening, redundancy and backup projects are selected to reduce expected service loss across scenarios within a budget.

Restoration scheduling

Repair crews and sequences are optimised to restore critical services fastest given dependencies and access.

Network design under uncertainty

Stochastic and robust optimisation choose network expansions that perform acceptably across many demand and hazard scenarios, not only the expected one.

03Geografi

Keterpaparan infrastruktur di Eropa Barat.

Cahaya malam, kepadatan penduduk, dan air banjir di Eropa Barat, dari NASA GIBS. Setiap lapisan memiliki tanggalnya sendiri.

Peta interaktif memerlukan JavaScript. Daftar lapisan dan sumber tersedia di bawah.

Lapisan 3

Keterpaparan infrastruktur, untuk halaman ini

Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati
Sumber
VIIRS Black Marble (VNP46A2) (NASA LAADS DAAC)
Penyedia
NASA LAADS DAAC
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; radiansi satelit, dikoreksi untuk cahaya bulan dan atmosfer
Terbaru saat build
2026-10-12
Resolusi
kisi sekitar 500 m
Ketidakpastian
Pancaran radiasi satelit pada malam hari untuk tanggal yang ditampilkan; cahaya adalah proksi penggunaan listrik dan pemadaman, bukan ukuran pasokan atau akses.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Estimasi
Sumber
Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Universitas Columbia))
Penyedia
NASA SEDAC (CIESIN, Universitas Columbia)
Lisensi
CC BY 4.0
Tahun data
null; estimasi berbasis sensus, statis (2020)
Resolusi
kisi sekitar 1 km
Ketidakpastian
Estimasi berbasis sensus jumlah penduduk per kilometer persegi pada 2020, ditampilkan sebagai konteks keterpaparan; bukan hitungan orang yang terdampak bahaya apa pun.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati (awan menyisakan celah)
Sumber
Produk Banjir Global VIIRS (NASA LANCE)
Penyedia
NASA LANCE
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; deteksi satelit; awan menyisakan celah
Terbaru saat build
2026-10-14
Resolusi
kisi sekitar 250 m
Ketidakpastian
Deteksi satelit; awan menyisakan celah. Raster satelit atau model sebagaimana diterbitkan penyedia. Awan, celah jalur sapuan, dan galat pengambilan data menyisakan celah dan derau; nilai-nilainya adalah indikator, bukan pengukuran di suatu tempat.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati
Sumber
Reflektansi terkoreksi VIIRS NOAA-20 (NASA LANCE)
Penyedia
NASA LANCE
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; citra satelit
Terbaru saat build
2026-10-14
Resolusi
kisi sekitar 250 m
Ketidakpastian
Citra satelit. Raster satelit atau model sebagaimana diterbitkan penyedia. Awan, celah jalur sapuan, dan galat pengambilan data menyisakan celah dan derau; nilai-nilainya adalah indikator, bukan pengukuran di suatu tempat.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Dimodelkan (tahun terbaru yang diterbitkan GIBS)
Sumber
MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
Penyedia
NASA LP DAAC
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
tahunan; klasifikasi satelit; tahun terbaru yang diterbitkan GIBS
Terbaru saat build
2024-01-01
Resolusi
kisi sekitar 500 m
Ketidakpastian
Kelas tutupan lahan satelit untuk tahun yang ditampilkan, termasuk lahan pertanian; klasifikasi dengan kesalahan yang diketahui, bukan register pertanian.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati (awan menyisakan celah)
Sumber
MODIS Terra EVI (NASA LANCE)
Penyedia
NASA LANCE
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; indeks satelit; awan menyisakan celah
Terbaru saat build
2026-10-13
Resolusi
kisi sekitar 250 m
Ketidakpastian
Indeks vegetasi satelit selama 8 hari hingga tanggal yang ditampilkan, indikator kondisi habitat; bukan ukuran spesies atau keanekaragaman hayati.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung

Terbaru yang tersedia

NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © kontributor OpenStreetMap (ODbL) · Natural Earth

Memuat citra NASA terbaru.

Seret untuk menggeser. Ctrl atau ⌘ dan gulir, cubit, atau gunakan tombol untuk memperbesar. Arahkan kursor untuk melihat nilai di bawah penunjuk. Setel ulang untuk kembali ke wilayah.

Keterpaparan infrastruktur, dibingkai pada Eropa Barat.Produk satelit dan model sebagaimana diterbitkan NASA, masing-masing dengan tanggalnya sendiri. Produk ini adalah indikator, bukan penilaian atas tempat mana pun.

Data: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © kontributor OpenStreetMap · Natural Earth · NASA EONET · U.S. Geological Survey · NASA JPL OPERA DIST-ALERTSumber dan lisensi

  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Data terbuka NASA
  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Data terbuka NASA
  • Cahaya malam VIIRS Black Marble, NASA Goddard Space Flight Center; didistribusikan oleh NASA Level-1 and Atmosphere Archive and Distribution System (LAADS DAAC); citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang diterbitkan; nilai dirata-ratakan ke sel heksagonal di tempat yang ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Dilisensikan di bawah CC BY 4.0. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
  • Produk mendekati waktu nyata VIIRS (banjir, suhu permukaan daratan, tutupan salju, reflektansi terkoreksi), NASA LANCE; citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • Produk daratan MODIS (indeks vegetasi, produksi primer bruto, tutupan lahan), NASA LP DAAC dan LANCE; citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • ASTER GDEM adalah produk METI dan NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC); citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Kutip sebagai: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. Data terbuka NASA
  • Dibuat dengan Natural Earth. Data peta vektor dan raster gratis @ naturalearthdata.com. Domain publik
  • © kontributor OpenStreetMap (ODbL), melalui NASA GIBS (garis pantai, batas wilayah, jalan, dan nama tempat). Warna digambar ulang dari peta warna yang diterbitkan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal bila ditampilkan (dimodifikasi). ODbL
  • Blue Marble, NASA Earth Observatory; citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • Konteks pada globe dan peta datar: garis pantai, batas wilayah, jalan, dan nama tempat dari lapisan acuan NASA GIBS (data OpenStreetMap, ODbL, © kontributor OpenStreetMap). Citra Blue Marble sebagai peta dasar opsional. Medan 3D dan keterangan elevasi dari indeks warna elevasi ASTER GDEM (kelas 5 m hingga 200 m, dilebih-lebihkan agar terbaca). Batas wilayah digambar sebagaimana diterbitkan dan tidak menyiratkan posisi atas wilayah mana pun.
  • Peristiwa langsung: NASA Earth Observatory Natural Event Tracker (EONET). Peristiwa bersifat indikatif dan mempertahankan tautan sumber aslinya.
  • Langsung: NASA EONET. Peristiwa bersifat indikatif, bukan peringatan otoritas.
  • Langsung: U.S. Geological Survey. Peristiwa bersifat indikatif, bukan peringatan otoritas.
  • Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • Prakiraan debit sungai, 30 hari dengan rentang (GloFAS melalui Open-Meteo): Contains modified Copernicus Emergency Management Service information 2026; bukan peringatan banjir.
  • Data cuaca oleh Open-Meteo.com (https://open-meteo.com/), dilisensikan di bawah CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
  • Lapisan opsional (12 sumber dalam daftar lapisan: langsung, prakiraan, teramati, dan konteks) mencantumkan kredit penyedianya di peta dan di sini saat diaktifkan; prakiraan adalah keluaran model dan indeks turunan adalah estimasi.

Lapisan dan tanggal

  • Cahaya malam, harian: VIIRS Black Marble (VNP46A2), NASA LAADS DAAC · 12 Okt 2026
  • Kepadatan penduduk, 2020: Penduduk: CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · statis
  • Genangan banjir, komposit 3 hari: VIIRS Global Flood Product, NASA LANCE · 14 Okt 2026
  • Warna asli: reflektansi terkoreksi VIIRS NOAA-20, NASA LANCE · 13 Okt 2026
  • Tipe tutupan lahan (IGBP), tahunan: MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
  • Indeks vegetasi yang ditingkatkan, rata-rata bergulir 8 hari: MODIS Terra EVI, NASA LANCE · 13 Okt 2026

04Data

Apa yang digunakan metode ini.

Datasets and records used by optimisation and operations research on this platform, with the role each plays and the label its values carry. Sources are listed in register sumber.

DataPeranLabel
Project costsOpsiESTIMASI
Hazard and failure scenariosKetidakpastianDIMODELKAN
Network modelsConstraintsStatistik terbitan
Crew and spares inventoriesSumber dayaDINYATAKAN
05Pantau

Optimisation run.

Layar yang akan digunakan sebuah tim untuk mengikuti metode ini: ukuran, status, dan keputusannya. Nama adalah contoh dan nilai bersifat ilustratif.

Optimisation run

Critical infrastructure · Optimisation for infrastructure · Run R-3239

Feasible, gap closingGCRI · Infrastruktur Kritis

Konvergensi

Kartu metode

Metode
Optimisasi dan riset operasi
Variables
36,366
Optimality gap
0.9 pct
Label
DIMODELKAN

Binding constraints

Kapasitas021Binding
Budget02.8Binding
Tingkat layanan10Slack
Optimisation run: the screen’s structure, terms and states for Critical infrastructure.Nama contoh dan nilai ilustratif; sebuah rancangan, bukan catatan atau sistem yang aktif.
06Validasi

Cara hasil diperiksa.

Solutions are checked for feasibility, tested through simulation and compared with historical decisions. Analisis sensitivitas examines how results change with parameters.

PemeriksaanCara pelaksanaannya
Scenario coverageSolutions are tested on scenarios not used for optimisation
Constraint validationConstraints are confirmed with operators
Solution stabilitySmall changes in inputs are tested for large changes in the chosen portfolio

Optimal solutions can be fragile when assumptions are wrong. Objectives may omit values that are hard to quantify.

07Simulator

Efek berantai melalui jaringan yang saling bergantung.

A Jejak bahaya melumpuhkan aset yang berdekatan di setiap lapisan; fragmentasi, ketergantungan antarlapisan, dan beban berlebih pada yang selamat kemudian menyebarkan kegagalan. Tampilan 3D memisahkan lapisan menurut kedalaman. Model pengajaran dengan nilai ilustratif yang dinyatakan, bukan prediksi. Peta di halaman ini menampilkan Eropa Barat; modelnya sendiri tidak terikat pada suatu tempat.

Kendali

Aset per lapisan
18
Jejak bahaya
8% dari luas wilayah
Aset yang bergantung pada lapisan lain
60%
Kapasitas cadangan (toleransi)
30%

Pembacaan

Aset yang terdampak bahaya
11%
Aset yang masih berfungsi
44%
Penguatan kerusakan awal
5.0 times
Langkah menuju stabil
6
Angka, metode, dan sumber
LangkahTransportasi berfungsi (%)Daya berfungsi (%)Telekomunikasi berfungsi (%)
01008383
1948383
2788383
3568378
4397867
5395661
6393361

Metode

  1. Jaringan yang saling bergantung Buldyrev dan lainnya (2010), Catastrophic cascade of failures in interdependent networks, Nature 464
  2. Rambatan kelebihan beban Motter and Lai (2002), Physical Review E 66
  3. Beban keantaraan Brandes (2001), Journal of Mathematical Sociology 25
  4. Jaringan multilapis Kivela and others (2014), Journal of Complex Networks 2
  5. Saling ketergantungan infrastruktur Rinaldi, Peerenboom and Kelly (2001), IEEE Control Systems 21(6)
  6. Kipas ketidakpastian (Monte Carlo parameter) Spiegelhalter, Pearson and Short (2011), Visualising uncertainty about the future, Science 333
  7. Sensitivitas satu per satu (tornado) Saltelli and others (2008), Global Sensitivity Analysis: The Primer, Wiley

Data

The model runs on the teaching values set by the controls. To calibrate it for a place, read it against these admitted layers and series, which this page’s map can draw:

  • Jalan utama Natural Earth
  • Jalur kereta api Natural Earth
  • Pelabuhan laut Natural Earth
  • Bandar udara Natural Earth
  • Luasan perkotaan Natural Earth
  • Cahaya malam hari ini, pemadaman (VIIRS Day/Night Band) NASA/NOAA VIIRS (Suomi NPP) · register nasa.gibs.context-live-layers
  • Peristiwa alam (NASA EONET) NASA EONET · register nasa.eonet.events
Efek berantai (kaskade) melalui jaringan yang saling bergantung. Model pengajaran ilustratif: model ini berjalan pada nilai yang ditetapkan oleh kontrol, bukan pada data terukur. Metode: Jaringan yang saling bergantung (Buldyrev dan lainnya (2010), Catastrophic cascade of failures in interdependent networks, Nature 464); Kaskade kelebihan beban (Motter dan Lai (2002), Physical Review E 66); Beban keantaraan (Brandes (2001), Journal of Mathematical Sociology 25).

Di seluruh enam pilar, dipimpin oleh Nexus Consortium

08Keterkaitan

Topik yang bertumpu pada metode ini.

09Simulator kembaran dan rantai dampak

Model optimisation for infrastructure as a system. Run the cascade.

Disusun dari profil bidang Nexus Standards profil area Infrastruktur kritis dan entitas kritis: bahaya yang disebutkannya, sistem dan sektor yang menanggung kerugian, kendali yang meredamnya, dan data yang mengamatinya. Pilih komponen, tentukan bahaya pemicu, dan telusuri kaskade langkah demi langkah. Tampilan Peta menempatkan proses pada contoh geografi dengan data terbuka. Setiap bobot keterkaitan adalah asumsi yang dinyatakan dan dapat Anda ubah. Model pengajaran, bukan prakiraan, penilaian, atau sertifikasi. Untuk memodelkan tempat pilihan Anda sendiri, buka System Builder.

Bahaya

Kendali

  • NS-0 Anggaran dasar dan prinsip
  • NS-3 UNI catatan risiko (tata bahasa, pemetaan ke sistem lama, kewenangan alokasi)
  • NS-9 UNI kontekstual (penerapan, instans, instans program)
  • NS-10 Kebijakan dan klausul (kewajiban yang dapat dibaca mesin: definisi, pengikatan, evaluasi, dan penegakan)
  • NS-11 Verifikasi dan pemantauan (bukti, atestasi, pengamatan kesesuaian zero trust)
  • NRS-H61 Kelompok bahaya: Kegagalan berantai (NHS-1 sys.cascade)
  • NRS-H94 Keluarga bahaya: Peristiwa siber sistemik (NHS-1 cyber.systemic-cyber)
  • NRS-H107 Keluarga bahaya: Konsentrasi dan monokultur infrastruktur digital (NHS-1 tech.digital-concentration)
  • NRS-K31 Profil paket domain: Ketahanan siber nasional (DOMAIN-031)
  • NRS-K36 Profil paket domain: Infrastruktur kritis (DOMAIN-036)
  • NRS-K48 Profil paket domain: Ketahanan sistem keuangan (DOMAIN-048)

Pengamatan

  • OpenStreetMap planet dan replikasi (dicantumkan sebagai rujukan)
  • Global Power Plant Database (dicantumkan sebagai rujukan)
  • Cahaya malam NASA Black Marble (VNP46) (dicantumkan sebagai rujukan)
  • Global Human Settlement Layer (dicantumkan sebagai rujukan)
  • Kerusakan infrastruktur kritis akibat bencana
  • Jumlah gangguan layanan dasar yang disebabkan bencana
  • Proporsi penduduk perdesaan yang tinggal dalam jarak 2 km dari jalan yang dapat dilalui sepanjang musim

Contoh geografi

  • Eropa: 113 sel heksagonal
  • Cahaya malam hari ini, pemadaman (VIIRS Day/Night Band), NASA GIBS
  • Air permukaan menembus awan, 30 m (radar OPERA DSWx-S1), NASA GIBS
  • Laju hujan, setengah jam terakhir (IMERG), NASA GIBS
  • Kelembapan tanah permukaan (SMAP), NASA GIBS
10Pengelolaan

Siapa yang memelihara metode ini.

Ilmu Sistem dan Pemodelan stewards optimisation and operations research for the Consortium and reviews how it is applied across platforms.

Canonical page: Optimisation and operations research

11Metode dan bukti

How optimisation for infrastructure is modelled, measured and tested.

Model, asumsi, data, dan ketidakpastiannya, dalam bentuk yang akan diperiksa ilmuwan atau insinyur. Strukturnya mengikuti metode yang dipublikasikan. Nilai yang digambar bersifat ilustratif, bukan temuan.

Model sistem

The couplings between the systems in optimisation for infrastructure: signs of influence, a reinforcing and a balancing loop, and cross-links where stress jumps.

++−+Infrastruktur kritisKotaKomunitasEkonomiR penguatB penyeimbang
Causal loop diagram from the page’s systems; signs show the direction of influence. Illustrative structure for a system dynamics or network model, not estimated couplings.
Prinsip panduan FAIR · GO FAIR dan FORCE11W3C PROV · World Wide Web ConsortiumPanduan penanganan ketidakpastian secara konsisten · IPCCCEOS Analysis Ready Data · Committee on Earth Observation Satellites
12Terhubung

Ke mana halaman ini mengarah di seluruh Konsorsium.

13Pertanyaan

Tanya jawab.

What are the limits of optimisation and operations research in this field?
Optimal solutions can be fragile when assumptions are wrong. Objectives may omit values that are hard to quantify.
Bagaimana hasil diperiksa?
Solutions are checked for feasibility, tested through simulation and compared with historical decisions. Sensitivity analysis examines how results change with parameters.
Apakah nilai di halaman ini nyata?
The data names, roles and checks are real descriptions of practice. The canvas shows a design of the method’s use, not a run; no result is reported here.
Di mana lagi metode ini diterapkan?
Observatory Halaman metode kanonis mencantumkan setiap platform yang menerapkannya.
LaporanBerkontribusi

Kontribusikan bukti dari halaman ini.

Laporan is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.

GCRIInfrastruktur KritisSistem StrategisSkenario dan Uji Tekanan

Jangan pernah mengirim data pribadi, rincian infrastruktur sensitif, atau apa pun yang tidak berhak Anda bagikan. Kontribusi ditinjau sebelum digunakan. Mengirimkannya tidak memberikan hak kepenulisan atau editorial, dan sponsor tidak pernah membeli sebuah temuan.

Infrastruktur Kritis

Bawa metode, dataset, atau pertanyaan.

Informasi dan pertanyaan sudah terbuka hari ini. Sebuah pertanyaan menerima nomor referensi dan menyebutkan langkah berikutnya; lamaran, pembayaran, alokasi komputasi, dan pendaftaran hanya dibuka ketika tim, ketentuan, dan kapasitas tinjauannya tersedia.

Usulkan metode Lihat semua jalur kontak
Hukum

Peta, data, dan gambar di situs ini ditampilkan untuk konteks dan informasi umum. Semua itu bukan nasihat, prakiraan, atau peringatan; batasan informasinya dijelaskan dalam Penafian dan Pemberitahuan Data.