HVIEW2D

Basisinformationen

Programm-Name

HVIEW2D

Version

September 2015

Beschreibung

Oktober 2015

Stichworte

Graphik-Postprozessor
Finite Elemente Verfahren
Finite Differenzen Verfahren
Verfahren für unstrukturierte orthogonale Gitternetze
Verfahren für unstrukturierte orthogonale Gitternetze mit SubGrid-Informationen
Darstellung von Berechnungsergebnissen
Universelles Direktzugriffsdatenformat für 2D-/3D-Daten
Isofarbflächen
Isolinien
Vektorpfeile
Schraffuren
CFD-Visualisierung für Küstengewässer und Ästuarien
Visualisieren morphodynamischer Datensätze (2D und 3D)

Kurzbeschreibung

Das Programm HVIEW2D dient der maßstäblichen flächenhaften Darstellung von skalaren und vektoriellen Berechnungs- und Analyseergebnissen verschiedener Anwendungsprogramme aus dem Gebiet der CFD für Ästuare und Küstengewässer sowie morphodynamischer Berechnungen. Es kann entweder ein einzelner Datensatz oder die Überlagerung eines skalaren und eines vektoriellen Datensatzes in unterschiedlicher Weise graphisch visualisiert werden.

Dargestellt werden können sowohl Ergebnisse zwei- als auch drei-dimensionaler Simulationsrechnungen. Die Darstellung echt dreidimensionaler Datensätze ist für einzelne Schichten (z.B. an der Wasseroberfläche, am Boden oder in konstanter Tiefe) möglich. Weitere Informationen hierzu unter Schalter des Programmes HVIEW2D (Arbeitsebene LEVEL_4). Bei synoptischen Daten mit zeitvariabler Topographie, wie sie als Ergebnis einer morphodynamischen Simulation vorliegen können, wird in jedem Bild die korrekte morphodynamisch veränderte Topographie hinterlegt. Ebenso ist es möglich den dreidimensionalen Aufbau des Bodens darzustellen, z.B. die dreidimensionale Verteilung der Sedimentfraktionen unter der Gewässersohle.

Des weiteren können verschiedene Zusatzinformationen (z.B. Firmenlogo, Strukturlinien, etc.) in das Bild eingeblendet werden.

Die Leistungsfähigkeit der derzeit implementierten Darstellungsmethoden kann anhand verschiedener Beispiele eingesehen werden:

• Isofarbflächengraphik

• Topographie
• Zeitpunkt der Flutstromkenterung
• Tidestromvolumen
• maximale Ebbestromgeschwindigkeit

• Isoliniengraphik

• Topographie

• Vektorgraphik

• maximale Ebbestromgeschwindigkeit

• Schraffurgraphik

• Zeitpunkt der Flutstromkenterung
• Tidestromvolumen
• maximale Ebbestromgeschwindigkeit

Der Aufbau und das Aussehen der graphischen Darstellung der Berechnungs- und Analyseergebnisse kann in unterschiedlicher Weise durch diverse Schalter (siehe Schalter des Programmes HVIEW2D) von dem Programmanwender interaktiv beeinflußt werden.

Die mit dem Programm darzustellenden Ergebnisse müssen auf einem aus Dreiecken aufgebauten Finite Elemente Gitter definiert sein. Die im Bereich der Küstengewässer und Ästuarien wichtige Unterscheidung zwischen zeitweise trockenfallenden Wattgebieten und überfluteten Flächen wird von dem Programm HVIEW2D berücksichtigt. Wurden die darzustellenden Daten mit Hilfe des Programmes DIDASPLIT erstellt, so kann das vorhandene Skript SplitScript (siehe hierzu den Beitrag Das Skript SplitScript in Heft 3/1998 der Supercomputing News) die automatisierte Darstellung erheblich erleichtern helfen.

Über die eigentliche graphische Darstellung der Berechnungs- und Analyseergebnisse hinaus kann das Bild nach seiner automatischen Erstellung mit Hilfe eines in HVIEW2D integrierten Editors interaktiv verändert werden (Löschen, Verschieben, Vergrößerung, Verkleinerung, Hinzufügen, ... von Bildteilen).

Bei Verwendung eines Nutzerkoordinatenreferenzsystems über die Umgebungsvariable BAWCRS werden die raumbezogenen Eingabedaten (Gitternetz, Strukturlinien und Beschriftungstexte, Rahmen) in das Nutzersystem automatisch überführt, sofern sie die Information über das Koordinatenreferenzsystem der Daten enthalten. So müssen z.B. Dateien des Typs insel.dat nur noch in einem (geeigneten) Koordinatenreferenzsystem vorgehalten werden. Um die Funktionalität zu nutzen setzt man die Umgebungsvariable BAWCRS auf den EPSG-Code des gewünschten Koordinatenreferenzsystems, in dem das Bild dargestellt werden soll. Gültige EPSG-Codes findet man auf der Seite GEOTRANSFORMER.

Eingabe-Dateien

1. allgemeine Eingabedaten (Dateityp hview2d.dat)
2. Gitternetz für 2D/3D-Daten (Dateityp gitter05.dat/bin oder selafin oder untrim_grid.dat oder utrsub_grid.dat)
   Hinweis: bei 3D-Datensätzen mit zeitvariabler Bathymetrie müssen die in der Gitterdatei stehenden Tiefenwerte die Tiefe der nicht weiter erodierbaren Schicht widerspiegeln, während bei den entsprechenden 2D-Datensätzen dort auch die aktuelle Tiefe stehen kann. Bei Datensätzen mit konstanter Bathymetrie muss hingegen in jedem Fall die aktuelle Tiefe in der Gitterdatei enthalten sein.
3. Kantenverzeichnis der Elemente (Dateityp fkvz.bin)
   Hinweis: Datei wird automatisch generiert, falls diese nicht vorhanden ist
4. Nachbarverzeichnis der Elemente (Dateityp fkez.bin)
   Hinweis: Datei wird automatisch generiert, falls diese nicht vorhanden ist
5. Berechnungs und/oder Analyseergebnisse (Dateien des Typs dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
6. Layoutdatei (Dateityp layout.dat)
7. Definition der Farbverläufe (Dateityp lights.dat)
8. Grundfarben (Dateityp colors.dat)
9. Definition zusätzlicher Isolinien der Topographie (Dateityp isoerg.dat)
10. (optional) Definition statischer Auswahlrahmen (Dateityp frames.dat).
11. (optional) Strukturlinien und Beschriftungstexte (Dateityp insel.dat).
12. (optional) Definition von gewünschten Zeitpunkten (Dateityp zeitpunkte.dat)
13. (optional) Firmenlogo (Dateityp bawlogo.dat)
14. (optional) Informationen für die Tideuhrdarstellung (Dateityp tideclock.dat)
15. (optional) Zeitreihe des Wasserstands für die Tideuhrdarstellung (Datei des Typs boewrt.dat oder Datei des Typs solwrt.dat)
    Hinweis: immer mit tideclock.dat zusammen angeben.
16. (optional) GKS-Logfile (Datei des Typs gkslog.dat)
    Hinweis: Befindet sich in dem Arbeitsverzeichnis eine Datei mit dem Namen gkslog.dat, so wird der darin gespeicherte HVIEW2D-Programmablauf ohne weitere Benutzereingriffe automatisch wiederholt.

Desweiteren werden von dem Programm HVIEW2D folgende Standard-Konfigurationsdateien aus dem Verzeichnis $PROGHOME/cfg/ benötigt:

• GKS-Parameter: gkssystem.rechnername.dat
• Bezeichnung physikalischer Größen und Einheiten: phydef.cfg.de/en.dat, phydef.cfg.rest.dat, phydef.cfg.si.dat, phydef-cf.cfg.dat
• Definition von Schraffuren: hatch.cfg.dat
• Fraktionsnamen (DE/EN): fracdef.cfg.dat

Ausgabe-Dateien

1. Grafikausgabe auf den Bildschirm
2. Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf (Dateityp hview2d.sdr)
3. (optional) Plot-Metafiles (GKSM oder CGM) und Skalierungsdatei (hview2d???.gksm.scale oder hview2d???.cgm.scale) zur eventuellen späteren Berechnung geo-referenzierter Koordinaten
4. (optional) ASCII-Version der dargestellten Daten (Dateityp outhview2d.dat).
   Hinweis: man beachte hierzu die Stellung des Schalters OutAscii (Arbeitsebene LEVEL_4).
5. (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp hview2d.trc)
6. (optional) GKS-Logfile (Datei des Typs gkslog.dat)
   Hinweis: In dieser Datei werden alle Benutzereingaben eines HVIEW2D-Programmlaufes gespeichert. Diese Datei kann dazu verwendet werden, denselben Programmlauf zu einem späteren Zeitpunkt automatisch zu wiederholen.

Methode

Die in den universellen Direktzugriffsdateien abgelegten Daten sind auf einem aus Dreiecken aufgebauten Finite Elemente Gitter definiert. In einem ersten Schritt wird hieraus zunächst die räumliche Szene generiert, auf welche die darzustellenden Daten anschließend abgebildet werden. Eine Szene kann dabei aus einer beliebigen Anzahl elementarer Objekte (Linien, Polygone, gefüllte Polygone) zusammengesetzt sein. Bei der Generierung der endgültigen mit Daten belegten Szene wird eine Unterscheidung von trockengefallenen Wattgebieten und überfluteten Flächen anhand der lokalen Wasserbedeckung vorgenommen. Bei Unterschreitung eines Grenzwerts werden die an der Land-Wasser-Grenze liegenden (Dreiecks-) Elemente in zwei Polygone zerlegt. Das trockengefallene Polygon wird als Wattfläche gekennzeichnet während für das überflutete Polygon die enstprechenden Daten zugewiesen werden. In einem zweiten Schritt kann zusätzlich jedes mit Daten belegte Polygon gemäß den Schnittlinien der Isolinien in eine beliebige Anzahl von Teilpolygonen zerlegt werden. Diese Art der Darstellung ist deutlich aufwendiger als eine einfache Füllung der Polygone und daher nur in kleinen Gebieten sinnvoll einsetzbar. Bei der Darstellung der Berechnungs- oder Analysegrößen werden die Datenwerte in einer von der Darstellungsart abhängigen Form in ihre jeweilige graphische Repräsentation umgesetzt (siehe hierzu auch die oben angegebenen Beispiele).

Vorlauf-Programme

DATACONVERT, DIDAMERGE, DIDAMINTZ, DIDASPLIT, ENERF, FRQWF, GRIDCONVERT, LZKAF, LZKMF, LZKSF, LZKVF, LZKWF, METDIDA, PARTRACE, PARTRACE-3D, POLWIND, PGCALC, TELEMAC-2D, TM2DIDA, TR2APP, TR2DIDA, TR3DIDA, TDKLF, TDKSF, TDKVF, TDKWF, UNK, UNS, UNTRIM, UNTRIM2007, UnTRIM2 (SubGrid), UPDA2D, VTDK, WARM

Nachlauf-Programme

EDITOR

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

GKS (GTS-Gral)

Originalversion

J. Jürges,G. Lang,I. Uliczka

Programmpflege

J. Jürges,G. Lang,S. Spohr

Dokumentation/Literatur

Ion A. Angell und Gareth H. Griffith, 1989: Praktische Einführung in die Computer-Graphik mit zahlreichen Programmbeispielen, Hanser Verlag, 360 Seiten.

Musterdateien finden sich in $PROGHOME/examples/hview2d/

Der in Heft 3/1998 der Supercomputing News abgedruckte Beitrag Verbesserte GKS-Graphikprogramme enthält Informationen zu folgenden Themen: Layout, Pixelfüllung, skalierbare Tideuhr, Isolinien, GKS-Editor und Darstellen von 3D-Daten.

Der in Heft 3/1998 der Supercomputing News abgedruckte Beitrag Das Skript SplitScript enthält Informationen zur automatisierten Darstellung von für viele Teilgebiete vorliegenden Ergebnisdaten.

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Strukturübersicht