Beschreibung des universellen Gitternetz-Formats unigrid Datentypen und Routinen Entwicklungsstand

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1 Beschreibung des universellen Gitternetz-Formats unigrid Datentypen und Routinen Entwicklungsstand Bundesanstalt für Wasserbau Abteilung Küste WWW-Server: Dezember 1999 /1 Seite 1

2 Motivation neues Modellverfahren: Untrim ffl ) neues Gitternetz-Format ffl ffl ) neue Programme im Bereich Präprozessing schöner wär s, wenn jedes Präprozessing-Programm jedes Gitternetz-Format verarbeiten könnte ffl deshalb: ffl eine Gitternetz-Datenstruktur schaffen, die in der Lage ist, alle aktuellen (und hoffentlich auch alle zukünftigen) Gitternetz-Formate aufzunehmen und zu verarbeiten. Motivation/1 Seite 2

3 unigrid_node Datenstruktur und Routinen fuer einen beliebigen Gitternetz-KNOTEN Knoten n Jeder Knoten besitzt einen Namen ( %id = Ident.-Nummer) und eine Positionsangabe ( %coor = Gauss-Krueger-Koord.) Quelle: ~/public/basismodule/mod_unigrid_node.f90 Basis/1 Seite 3

4 unigrid_edge Datenstruktur und Routinen fuer eine beliebige Gitternetz-KANTE Kante e Jede Kante besitzt einen Namen ( %id = Ident.-Nummer) und die Namen des Anfangsund des End-Knotens ( %node_anf_id = ID des Anfangs-Knotens) ( %node_end_id = ID des End-Knotens) Quelle: ~/public/basismodule/mod_unigrid_edge.f90 Basis/2 Seite 4

5 unigrid_cell Datenstruktur und Routinen fuer eine beliebige Gitternetz-ZELLE Zelle c Jede Zelle besitzt einen Namen ( %id = Ident.-Nummer) eine Typkennung ( %type = Zellentyp: 1 = Dreieck, 2 = Quadrat, 3 = Rechteck ) die Anzahl Kanten ( %nedges ) und die Namen aller Kanten ( %edge_ids(:) ) Quelle: ~/public/basismodule/mod_unigrid_cell.f90 Basis/3 Seite 5

6 unigrid 1 Datenstruktur und Routinen fuer ein universelles Gitternetz Alle Daten eines univers. Gitternetzes werden in einer Datenstruktur abgelegt Zugriff auf die Daten wird ueber Routinen ermoeglicht Die Daten selbst bleiben jedoch privat, also von aussen unsichtbar Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/1 Seite 6

7 unigrid 2 notwendige Informationen rund um ein universelles Gitternetz (Teil 1) Jedes Gitternetz muss die folgenden statischen Informationen enthalten: * Name des Gitters: %id * Anzahl Knoten: * Anzahl Kanten: * Anzahl Zellen: * max Anz. Kanten/Zelle: %nnodes %nedges %ncells %maxedges Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/2 Seite 7

8 unigrid 3 notwendige Informationen rund um ein universelles Gitternetz (Teil 2) Jedes Gitternetz muss zusaetzlich die folgenden dynamischen Informationen enthalten: * alle Knoten-Infos * alle Kanten-Infos * alle Zellen-Infos %gridnodes(:) %gridedges(:) %gridcells(:) Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/3 Seite 8

9 unigrid 4 optionale Informationen, die sich NICHT aus den notw. Infos ermitteln lassen * Tiefe, Beschreibungstext und Material-ID fuer alle Knoten, Kanten und Zellen * Datumsangabe fuer alle Knoten * Durchstroem-Kennung fuer alle Kanten Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/4 Seite 9

10 [-] NEW [id] unigrid 5 Speicher wird noch nicht angelegt, aber der Gitternetz-Name wird er- mittelt und zurueckgegeben. Routinen zur Erzeugung und Zerstoerung von univers. Gitternetzen (Teil 1) new_unigrid Ein neues Gitternetz-Objekt wird in die Liste der bestehenden Netze aufgenommen (verkettete Liste). Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/5 Seite 10

11 unigrid 6 Routinen zur Erzeugung und Zerstoerung von univers. Gitternetzen (Teil 2) [id, nnodes, nedges, ncells, maxedges] alloc_unigrid Die statischen Komponenten werden gesetzt, die dynamischen Felder angelegt. ALLOC [-] Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/6 Seite 11

12 unigrid 7 Routinen zur Erzeugung und Zerstoerung von univers. Gitternetzen (Teil 3) destroy_unigrid [id] DESTROY Das Gitternetz-Objekt mit dem Namen id wird aus der Liste der bestehenden Netze entfernt (verkettete Liste). Speicher wird wieder freigegeben. [-] Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/7 Seite 12

13 unigrid 8 Das Setzen von Daten und der Zugriff auf Daten eines Gitternetzes ist reglementiert * Knoten-, Kanten-, Zellenund optionale Daten werden nacheinander in die Daten- struktur eingesetzt set_unigrid_nodes set_unigrid_edges set_unigrid_cells set_unigrid_opt Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/8 Seite 13

14 unigrid 9 Das Setzen von Daten und der Zugriff auf Daten eines Gitternetzes ist reglementiert * der Zugriff erfolgt ueber den Namen des Gitternetzes * zurueckgeliefert werden Kopien eines Teils oder des gesamten Gitternetzes get_unigrid_node get_unigrid_edge get_unigrid_cell get_a_unigrid_copy Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid.f90 Gitternetz/9 Seite 14

15 unigrid_z_interpol 1 Tiefenwert-Interpolation realisierte Interpolations-Arten: z_nodes_2_edges Knoten-Tiefen auf alle Kanten interpolieren z_edges_2_nodes Kanten-Tiefen auf alle Knoten interpolieren Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_z_interpol.f90 Tiefen-Interpolation/1 Seite 15

16 unigrid_z_interpol 2 Tiefenwert-Interpolation realisierte Interpolations-Formen: MAX: MIN: MEAN: maximalen Tiefenwert verwenden minimalen Tiefenwert verwenden mittleren Tiefenwert verwenden Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_z_interpol.f90 Tiefen-Interpolation/2 Seite 16

17 unigrid_calc_field 1 Berechnung weiterer Informationen einer Gitternetz-Struktur Fuer alle Knoten eines Gitternetzes: count_edges_of_nodes get_edge_ids_of_nodes get_neighbour_node_ids_of_nodes count_cells_of_nodes get_cell_ids_of_nodes Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_calc_field.f90 weitere Berechnungen/1 Seite 17

22 unigrid_calc_field 2 Berechnung weiterer Informationen einer Gitternetz-Struktur Fuer alle Kanten eines Gitternetzes: get_length_of_edges get_center_of_edges get_left_cell_id_of_edges get_right_cell_id_of_edges Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_calc_field.f90 weitere Berechnungen/6 Seite 22

26 unigrid_calc_field 3 Berechnung weiterer Informationen einer Gitternetz-Struktur Fuer alle Zellen eines Gitternetzes: count_nodes_of_cells get_node_ids_of_cells count_edges_of_cells get_center_of_cells get_neighbour_cell_ids_of_cells get_angles_of_cells ask_angles_of_cells ask_orientation_of_cells Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_calc_field.f90 weitere Berechnungen/10 Seite 26

32 unigrid_calc_field 3 Berechnung weiterer Informationen einer Gitternetz-Struktur Fuer alle Zellen eines Gitternetzes: count_nodes_of_cells get_node_ids_of_cells count_edges_of_cells get_center_of_cells get_neighbour_cell_ids_of_cells get_angles_of_cells ask_angles_of_cells ask_orientation_of_cells??? Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_calc_field.f90 weitere Berechnungen/16 Seite 32

33 unigrid_calc_field 3 Berechnung weiterer Informationen einer Gitternetz-Struktur Fuer alle Zellen eines Gitternetzes: count_nodes_of_cells get_node_ids_of_cells count_edges_of_cells get_center_of_cells get_neighbour_cell_ids_of_cells get_angles_of_cells ask_angles_of_cells ask_orientation_of_cells? Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_calc_field.f90 weitere Berechnungen/17 Seite 33

34 unigrid_io_read Gitternetz von Datei einlesen in das universelle Datenformat read_unigrid bisher (nur) realisiert fuer: * Ticad-Gitternetze (Typ gitter05.dat/.bin) * Trim2D-Gitternetze (Typ tr2.topo.bin) * Unigrid-Gitternetze (Typ unigrid.dat/.bin) Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_io_read.f90 Io/1 Seite 34

35 unigrid_io_write universelles Gitternetz auf Datei sichern write_unigrid bisher (nur) realisiert fuer: * Unigrid-Gitternetze (Typ unigrid.dat/.bin) * Untrim-Gitternetze (Typ untrim.dat) Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_io_write.f90 Io/2 Seite 35

36 unigrid_interface Buendelung aller Datentypen und Routinen * das Modul unigrid_interface enthaelt alle Datentypen und Schnittstellen * damit externe Module auf ein zentrales Modul der Bibliokoennen thek "unigrid" zugreifen Quelle: ~/public/unigrid/mod_unigrid_interface.f90 Interface/1 Seite 36

37 Bibliothek unigrid Abhaengigkeiten zwischen den Bibliotheken unter $PROGHOME/public Ebene 5 Ebene 4 Ebene 3 Ebene 2 Ebene 1 unigrid trim io dictionary datatypes utr Ebene 0 basismodule inc Bibliothek/1 Seite 37

38 letzte Änderungen Bibliothek Unigrid: Lese- und Schreibmodul um Filter für Gitternetz-Dateien des ffl Typs unigrid.dat/.bin ergänzt (Dezember 1999). letzte Aenderungen/1 Seite 38

39 Stand der Entwicklung Bibliothek Unigrid: verschiedene Module fuer das Lesen, Bearbeiten und Schreiben ffl von Gitternetzen im universellen Unigrid -Format (Version 1.x) Programm toutr: Wandlung von Gitternetzen verschiedener hydro-numerischer ffl Verfahren in ein Gitternetz des Verfahrens Untrim. (Version 1.x) Entwicklungsstand/1 Seite 39

40 Ausblick geplante Erweiterungen der Bibliothek Unigrid: Gitternetz-IO ffl Fidirb [topo.bin] Lesen/Schreiben, Trim2D [tr2.topo.bin] Schreiben, [tr2.topo.bin.ind] Lesen/Schreiben, Telemac [geo] Lesen/Schreiben, Triangle [node/edge/ele] Lesen/Schreiben geplante Programm-Entwicklungen: ffl ToUnigrid: Wandlung von Gitternetzen in das (neue) Unigrid -Format UnigridViz: Darstellung und interaktive Änderung eines Gitternetzes UnigridBagger: Fahrrinnen-Veränderung in einem Gitternetz des (neuen) Unigrid -Formats FromUnigrid: Wandlung von Gitternetzen aus dem (neuen) Unigrid -Format in ein Gitternetz-Format eines hydro-numerischen Verfahrens Ausblick/1 Seite 40