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Softwarebaustein GEI

Aus BAWiki

Systemdatei und Datendatei = ?

Ein gängiges Verfahren in der BAW-DH ist es, die Datenwerte physikalischer Größen, wie bspw. Wasserstands- oder Strömungswerte, die an bestimmten Punkten vorliegen, und die geografische Lage dieser Datenpunkte in verschiedenen Dateien getrennt voneinander zu speichern. Eine zugehörige Systemdatei enthält dann die Informationen, die benötigt werden, um die genaue Lage der einzelnen Datenpunkte im Raum zu rekonstruieren. In diesem Zusammenhang steht dann in der Datendatei nur noch der Name dieser zugehörigen Systemdatei. Die Systemdatei ist für die Interpretation der Datendatei also zwingend erforderlich !

Einfach ausgedrückt, die Datendatei weiß : "Ich habe einen Strömungswert für die 278'ste Berechnungszelle !" und die Systemdatei weiß, wo sich die 278'ste Berechnungszelle geografisch im Rechengitter befindet.

Neben den Koordinaten der Datenpunkte enthält die Systemdatei auch die topologische Struktur (Nachbarschaftsbeziehungen) und Tiefeninformationen (z.B. die Topographie über das Modellgebiet bei Gitternetzen).

Systemdateien für die unterschiedlichen geometrischen Strukturen sind : Gitterdatei, Profil-Topographie und Geopositions-Datei

Datendateien werden in der BAW-DH üblicherweise im BDF-Format geschrieben!

Gitterdatei = ?

Eine Gitterdatei ist eine flächenhafte Systemdatei, die alle benötigten Daten enthält, um ein Gitternetz vollständig zu beschreiben. Dies sind Informationen zu :

  • Gitterknoten
  • Koordinaten (X,Y)
  • Tiefenlage (Z)
  • Gitterkanten
  • Zeiger auf die zugehörige Knoten
  • Zeiger auf die angrenzende Zellen
  • Tiefenwert
  • Gitterzellen
  • Anzahl der Zell-Knoten
  • Zeiger auf die Kanten der Zellen

Typische in der BAW-DH für Gitterdateien eingesetzte Formate sind : GITTER05 und untrim_grid.dat in seinen zwei Ausprägungen UNTRIM_BAW und UNTRIM_VC.

Profil-Topographie = ?

Eine Profil-Topographie ist eine Systemdatei, die eine oder mehrere Längs- und/oder Querprofile beschreibt. Sie enthält Informationen zu :

  • Profilknoten
  • Koordinaten (X,Y)
  • Tiefenlage (Z)
  • Profilkanten
  • Zeiger auf die zugehörigen Knoten
  • Zeiger auf die benachbarten Kanten

In der BAW-DH für Profil-Topographien eingesetztes Datei-Format: PROFIL05

Geopositions-Datei = ?

Eine Geopositions-Datei ist eine Systemdatei, die eine oder mehrere besondere Geopositionen beschreibt. Sie enthält Informationen zum :

  • Knoten der Geoposition
  • Koordinaten (X,Y)
  • Tiefenlage (Z)

In der BAW-DH für Geopositions-Dateien eingesetzte Formate : LOCATIONS und GEOPOS_GKK

BDF-Format = ?

Das sogenannte BAW-Datenformat (kurz: BDF-Format) wurde in der BAW-DH entwickelt. Bei diesem universellen Direktzugriffsformat für Datendateien werden die eigentlichen Daten und die Beschreibung der Daten getrennt voneinander gespeichert. Das ermöglicht einen schnellen Zugriff auf die Daten und eine platzsparende Speicherung.

Das BDF-Datenformat besteht aus drei zusammengehörenden Dateien :

  • filename.bin -Datei :

In dieser binären Direktzugriffsdatei sind sämtliche Datensätze (verschiedene physikalische Größen, Zeitpunkte, ...) in der Form einzelner Datenrecords abgelegt. Fordern Programme zur Auswahl einer BDF-Datei auf, so ist von den drei Dateien stets diese Datei anzufassen !

  • filename.bin.i -Datei :

In dieser binären Direktzugriffsdatei sind alle Informationen über Art und Reihenfolge der Daten sowie die Größe der Datenrecords der zugehörigen Datei filename.bin abgespeichert.

  • filename.bin.r -Datei :

In dieser ASCII-Datei ist die Recordlänge der Datei filename.bin.i abgelegt.

Simulations-Ergebnisse = ?

Simulations-Ergebnisse sind die synoptischen Daten, die direkt von einem hydronumerischen Modell geschrieben werden. Für jeden Ausgabezeitpunkt eines Modelllaufs liegt ein kompletter Datensatz vor. Für die Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in Gewässern mit freier Wasseroberfläche kommt in der BAW derzeit u.a. das Programm UNTRIM zum Einsatz. Dieses mathematische Verfahren kann bspw. folgende Simulations-Ergebnisse erzeugen :

  • Wasserspiegelauslenkung der freien Oberfläche
  • Strömungsgeschwindigkeit
  • Tracerkonzentration (z.B. Salzgehalt, Temperatur, Schwebstoffgehalt)
  • vertikale turbulente Wirbelviskosität
  • hydrodynamischer Druck
  • Dichte des Wassers

Ein ggf. angekoppeltes Sub-Modell, wie z.B. das morphodynamisches Berechnungspaket SediMorph, würde Ergebnisdaten zu weiteren Ausgabegrößen liefern.

Analyse-Ergebnisse = ?

Aus den, von den eingesetzten mathematischen Verfahren, erzeugten zeitabhängigen Simulations-Ergebnissen können verschiedene Kennwerte automatisch abgeleitet werden. Analyse-Ergebnisse erhält man also dann, wenn man diese Berechnungsergebnisse über einen gewissen Analysezeitraum von einem Analyseprogramm, wie bspw. dem Programm TDKWF für die Berechnung der Tidekennwerte des Wasserstandes, auswerten läßt.

Weitere Informationen bietet die Seite : Analyse der Berechnungsergebnisse!

Tidekennwerte = ?

Tidekennwerte sind die Analyse-Ergebnisse der Tidekennwertanalyse.

Programme, die für die Tidekennwertanalyse zur Verfügung stehen, sind :

Referenzwasserfläche/Referenzgröße = ?

Aufgrund der Variation des Wasserstandes kommt es vor, das Zellen des Berechnungsgitters - zumindest zeitweise - trockenfallen. Dies können 3D-Zellen der obersten Schicht im 3-dimensionalen Modell, aber auch bspw. Wattgebiete sein, die bei Tideniedrigwasser trockenfallen. Zu Zeitpunkten, an denen eine Zelle trockenfällt, kann es für sie keine gültigen Datenwerte geben. Zu jeder physikalischen Größe gehört eine Referenzwasserfläche anhand derer sich beurteilen läßt, ob der Datenwert zu der Zelle gültig oder ungültig ist.

Beispiel : Ich habe in meiner Datendatei mit Strömungswerten für jede der 3D-Berechnungszelle und für jeden Ausgabezeitpunkt einen Wert vorliegen. Um die Entscheidung darüber treffen zu können, ob dieser Wert gültig ist, muss mir die Datendatei mit den zugehörigen Wasserstandswerten vorliegen. Denn nur wenn die Zelle zum Zeitpunkt nicht trockengefallen ist, ist der Strömungswert gültig. Andernfalls steht in der Datei Unfug oder es wurde bereits eine NoData-Kennung gesetzt. Fazit : Für Simulations-Ergebnisse ist der synoptische Wasserstand die Referenzgröße, also diejenige physikalische Größe, die die Referenzwasserfläche darstellt. Referenzgrößen selbst sind logischerweise ihre eigene Referenzwasserfläche !

Die bei Tidekennwerten benötigte Referenzgröße ist entweder das Tidehochwasser, oder das Tideniedrigwasser.

GEI = ?

GEI ist die Abkürzung für generic engine interface. Es handelt sich um einen Software-Baustein, der es erlaubt, einen Großteil der in der BAW-DH typischerweise eingesetzten Dateien verschiedenen Typs z.B. Systemdateien oder Datendateien und in unterschiedlichen Formaten auf einheitliche Weise zu lesen.

Bevor der Inhalt einer Datei über die GEI gelesen werden kann, muss diese Datei der GEI erst einmal bekannt gemacht werden. In der GEI muss für die zu lesende Datei zunächst eine Komponente angelegt werden, indem man ihr mit Hilfe einer sogenannten MDF-Datei die Angaben zu Dateityp, Dateiformat und den Namen der Datei übermittelt. In einer Komponente können auch mehrere Dateien gleichen Typs vereinbart werden.

Beim Anlegen einer Komponente wertet die GEI den informativen Teil der angekoppelten Dateien aus und kann daraus das verfügbare Datenangebot ermitteln. Die GEI bietet in ihrer Schnittstelle spezielle Funktionen, die das Abfragen dieses Datenangebots nach diversen Kriterien erlauben. Dazu gehören Anfragen wie : "Wie sehen die Geometrien aus, auf denen Daten vorliegen ?", oder "Welche physikalischen Größen liegen für die Geometrie vor ?"

Um Datensätze über die GEI in eine Anwendung zu laden, müssen diese über die Angabe der physikalischen Größe, der konkreten Geometrie und bei synoptischen Größen auch eines Zeitpunktes adressiert werden.

MDF-Datei = ?

Der Master Definition File [kurz: MDF-Datei] ist für das Anlegen einer Komponente in der GEI zwingend erforderlich. Die MDF-Datei ist die Konfigurationsdatei für den Prozess der Initialisierung einer Komponente in der GEI, sie enthält alle bei diesem Vorgang benötigten Informationen . Dazu gehört neben dem Typ der anzulegenden Komponente die Liste der zu ladenden Dateien und die Angaben der Formate dieser Dateien.

Beispiel für eine MDF-Datei :
# -----------------------------------------------------------------------------
# mdf.TDKVF.Flutstromgeschwindigkeit_maximale.3D.dat
# - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
# Konfigurationsdatei zum Anlegen einer GEI-Daten-Komponente für das
# Laden der Tidekennwert-Analysegröße "maximale Flutstromgeschwindigkeit"
# - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
# Definition : Maximalwert der Fließgeschwindigkeit während der
# Flutstromdauer.
# Dimension : 3D
# Typ : Vektor
# Referenzgröße : minimales Tidehochwasser
# Kategorie : Tidekennwerte Strömung
#
# weiterführende Informationen :
# ../../../../../../../abteilungen/wbk/Methoden/kenn/tdkv/tdkv-de.html
# - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
#
# Inhalt :
# > maximale Flutstromgeschwindigkeit [kurz: VfMaTide] in : m/s
# > maximale Flutstromgeschwindigkeit (Mit) [kurz: VfMaMit ] in : m/s
# > maximale Flutstromgeschwindigkeit (Max) [kurz: VfMaMax ] in : m/s
# > maximale Flutstromgeschwindigkeit (Min) [kurz: VfMaMin ] in : m/s
#
# zugehörige Systemdatei :
# > Name :
# > Format :
#
# - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
BEGINDATA io_dataset
Language = 1
Description = Komponente fuer Daten-Datei(en)
File = READ "D:\GDL_EmsTest\ANA\Daten\2D.f.3D.plan-ist.VfMa.bin" BDF
File = READ "D:\GDL_EmsTest\ANA\Daten\2D.f.2D.plan-ist.Thw.bin" BDF
ENDDATA
ENDFILE
# -----------------------------------------------------------------------------


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