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ADCP2PROFILE

Aus BAWiki

Basisinformationen

Programm-Name

ADCP2PROFILE

Version

2.1

Beschreibung

Oktober 2007

Stichworte

Konversion von Messdaten
ADCP-Messungen vom fahrenden Schiff
Profil
Location Grid
universelles Direktzugriffsdatenformat
synoptischer Datensatz
Schiffstrack
Geopositionen

Kurzbeschreibung

Mit dem Programm ADCP2PROFILE kann man Messdaten, die von einem fahrenden Schiff entlang eines Profiles aufgenommen wurden, in das universelle Direktzugriffsdatenformat BDF (siehe auch dirz.bin)umwandeln. Die Daten werden auf die Knoten eines vertikalen Location Grids projiziert, eines Sollprofiles aufgebaut aus Tiefenschichten. Die während einer Profilfahrt aufgenommenen Werte werden als synoptisch bewertet. Die wesentlichen zu konvertierenden Größen sind Strömungsgeschwindigkeit, Schwebstoffgehalt und Schwebstofftransport.

Die graphischen Prozessoren GVIEW2D und VVIEW2D erlauben einen visuellen Vergleich zwischen konvertierten Messungen und Modellergebnissen.

Im Falle von Querprofilen ist eine durch Anfangs- und Endpunkt definierte Gerade ausreichend. Lange Profile können weitere Stützstellen erfordern. Zu diesem Zweck kann ADCP2PROFILE optional als ein Geopositions-Generator verwendet werden (neu ab Version 2.1). Nachfolgend ist es möglich mit dem Preprocessor TICLQ2 ein dem Schiffstrack folgendes Profil zu generieren. In einem zweiten ADCP2PROFILE-Lauf werden die Messdaten auf diesem Sollprofil aufgesammelt. Bei langen Profilen liegen die Daten nicht synoptisch vor. Vor Vergleichen mit Modellergebnissen wird deshalb das Programm TIMESHIFT empfohlen, das eine zeitliche Korrektur auf den Modellergebnissen durchführt.

Eingabe-Dateien

  1. Eingabesteuerdaten (Dateityp adcp2profile.dat)
  2. Profil aus dem hydronumerischen Modell (Dateiyp profil05.bin); darf nur ein Profil bestimmt durch zwei Geopositionen enthalten
  3. Dateien mit Konfigurationsangaben zu den BDF-Ausgabedateien (Dateityp bdf_file_cfg.dat); die Dateien $PROGHOME/cfg/profiles_2d_adcp.dat und $PROGHOME/cfg/profiles_3d_adcp.dat gewährleisten bereits einen erfolgreichen Lauf von ADCP2PROFILE
  4. Messdatei(en), wobei jede die Messungen genau einer Profilfahrt enthält (Dateityp :adcp_profile.dat)
  5. (optional) BDF-Dateien aus dem hydronumerischen Modell (Dateityp dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
  6. (optional) Vertikalstruktur in einer Datei des Typs vertical.dat

Entweder die BDF-Datei oder die Vertikalstruktur müssen vorhanden sein.

Ausgabe-Dateien

  1. BDF-Dateien mit Namen 2D.*, die konvertierte Daten zweidimensionaler physikalischer Größen enthalten; 2D bedeutet das nur ein Wert für eine Wassersäule existiert, wie z.B. beim Wasserstand (Dateityp dirz.bin.R, dirz.bin.I und dirz.bin)
  2. BDF-Dateien mit Namen 3D.*, die konvertierte Daten dreidimensionaler physikalischer Größen enthalten; 3D bedeutet das die Werte über die Wassersäule variieren können (Dateityp dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
  3. falls Geopositionen auf einem Schiffstrack generiert werden Dateien des Typs geopos.dat;
  4. falls ADCP-Daten auf einem Schiffstrack aufgesammelt werden Dateien des Typs gprofil.dat mit Messzeiten;
  5. Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf und im Falle der Erzeugung von Geopositionsdateien Stammdaten zum Generieren einer ticlq2.dat. (Dateityp adcp2profile.sdr);
  6. (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp adcp2profile.trc).

Methode

Die gemessenen ADCP-Daten liegen in den Dateien des Typs adcp_profile.dat zellenweise vor. Die Werte der Zellen werden stets auf die Knoten des gleichen vertikalen Location Grids projiziert. Räumlich werden weder Inter- noch Extrapolationen vorgenommen.

Die Daten einer Profilfahrt werden unter einem Zeitpunkt in der BDF-Datei abgespeichert. Kurze Fahrten, z.B. auf Querprofilen werden als quasi synoptisch betrachtet und einer Sollzeit, dem Mittel aus Anfangs- und Enddatum zugeordnet. Aus der Sollzeit und der physikalischen Größe Zeitdifferenz zur Sollzeit läßt sich auf die Messzeit jedes Profilabschnittes rückschließen.

Die Tiefe in den ADCP-Daten bezieht sich auf die Wasseroberfläche, die in den konvertierten Daten auf NN. Die Wasserstandsangabe in der Eingabesteuerdatei überschreibt ggf. die in einer Datei vom Typ adcp_profile.dat gemachte Angabe.

Die gemessenen Ensembles weisen einen gewissen Abstand zu den projizierten Punkten auf dem Sollprofil auf. Man kann einen Maximalabstand wählen, bis zu dem Messwerte übernommen werden. Weiter entfernte Messungen werden als ungültig gekennzeichnet

Zellen mit ungültig oder nicht vorhandenen Messwerten werden mit einer Fehlerkennung versehen. In der folgenden Abbildung sind diese Zellen grau dargestellt.

Strömungsgeschwindigkeitsdaten umgewandelt von ADCP2PROFILE und mit VVIEW2D dargestellt (935k)

Anmerkungen zu einigen physikalischen Größen:

  1. Die Dimensionalität der Strömungsgeschwindigkeit hängt von der Einstellung des Schalters Schwebstoffgehalte in der Eingabesteuerdatei ab.
    • .false. : X-, y- und z-Komponente gehen in den Betrag ein.
    • .true. : Analog zum Schwebstofftransport gehen nur x- und y-Komponente in den Betrag ein.
  2. In die tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeit gehen nur Knoten einer Vertikalen ein, an denen eine gültige Geschwindigkeit vorliegt, was im Extremfall ein einzelner Punkt sein kann. Dies sollte man beim Vergleich mit hydronumerischen Ergebnissen beachten.
  3. Das Backscattersignal gibt Aufschluss über die relative Stärke des reflektierten Signals und ist nur qualitativ zu betrachten.
  4. Beim Durchfluss pro ADCP-Zelle ist nur der Anteil orthogonal zur Fahrtrichtung des Schiffes berücksichtigt. Diese muss nicht der Lage des Sollprofiles entsprechen. Die Fläche der ADCP-Zelle variiert und der gemessene Durchfluss in m**3/s hängt von der Zellfläche ab. Deshalb ist es nicht empfehlenswert die Messungen untereinander oder mit dem in den numerischen Modellen berechneten Durchfluss zu vergleichen.
  5. Der Betrag des Schwebstofftransportes setzt sich nur aus x- und y-Komponente zusammen.

Neu in Version 2.1:

Schiffstrack mit Messzeiten dargestellt mit VVIEW2D (90k)

Wenn das Sollprofil durch mehr als zwei Geopositionen definiert ist, wird angenommen, dass ein exakter Schiffstrack entlang eines Längsprofils vorliegt. Mehrere Messfahrten werden zu einem Sollprofil aneinandergehängt. Weil sie teilweise recht lang sind, können sie nicht weiter als synoptisch angesehen werden. Eine zusätzliche Zeitangabe ist hilfreich zur weiteren Visualisierung. Eine Datei des Typs gprofil.dat wird zu diesem Zweck generiert. Mit dieser Datei können die Visualisierungsprogramme LQ2PRO und VVIEW2D die Messzeiten an jeder Geoposition plotten.

Neu ist ebenfalls die o.a. Erzeugung von Geopositionsdateien.

Vorlauf-Programme

DATACONVERT, DIDAMERGE, P2ASCII (PC), TICLQ2, TR2DIDA, TR2LQ2, TR3DIDA, TRIM-3D, UNTRIM, VISEA (PC)

Nachlauf-Programme

GVIEW2D, LQ2PRO, TICLQ2, VVIEW2D, TIMESHIFT, XTRDATA

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

-

Originalversion

P.Schade

Programmpflege

P.Schade

Dokumentation/Literatur

siehe auch $PROGHOME/examples/adcp2profile/


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