GVIEW2D

Basisinformationen

Programm-Name

GVIEW2D

Version

August 2021

Beschreibung

August 2021

Stichworte

Visualisation
Zeitreihen
Messdaten
Simulationsdaten

Kurzbeschreibung

GVIEW2D ist ein Programm zur Darstellung von zeitlich veränderlichen physikalischen Größen an einem festen Ort (Geoposition).

Dargestellt werden können sowohl gemessene Zeitreihen (z.B. Pegel-Wasserstand), als auch zeitabhängige Ergebnisse von 2D- und 3D-Simulationsrechnungen (z.B. Strömungsgeschwindigkeit), als auch zeitabhängige Analyseergebnisse (z.B. Tidehochwasser). Die Darstellung echt dreidimensionaler Datensätze ist für einzelne Schichten, aber auch als Farb-Flächengrafik für alle Schichten möglich.

Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen und der Analysen im Postprocessing liegen zumeist im BDF-Datenformat (siehe dirz.bin) vor. GVIEW2D kann für die zugehörigen Gitternetz-Formate gitter05.dat/bin, untrim_grid.dat, profil05.bin und location_grid.dat diese BDF-Ergebnis-Dateien verwenden.

Bei der Verwendung von Ergebnisdateien (siehe dirz.bin) ist die Verwendung von Dateien mit zeitreihen-orientierten Datensätzen den Dateien mit synoptischen Datensätzen vorzuziehen, auch wenn beide Typen unterstützt werden. Denn zeitreihen-orientierte Datensätze enthalten innerhalb eines Records die zeitabhängigen Daten eines Ortes. Im Vergleich dazu enthalten synoptische Datensätze innerhalb eines Records die ortsabhängigen Daten zu einem Zeitpunkt. Um eine Zeitreihe eines Datenpunktes einzulesen muss im Fall eines zeitreihen-orientierten Datensatzes ein Record gelesen werden, jedoch im Fall eines synoptischen Datensatzes müssen so viele Records gelesen werden, wie Zeitpunkte vorhanden sind (und ein Datum pro Record wird verwendet). Deshalb ist die Verwendung des Programms ZEITR dringend zu empfehlen, um Dateien mit synoptischen Datensätzen in Dateien mit zeitreihen-orientierten Datensätzen zu wandeln.

Mögliche Visualisierungen:

• Linienhafte Darstellung von Zeitreihen (Beispiele)
  • X-Achse ist die Zeitachse;
  • Y-Achse ist die Größenachse;
  • Es können mehrere phys. Größen in einem Diagramm dargestellt werden;
  • Zeitreihen-Diagramme können mehr als eine Y-Achse enthalten.
    
  • Auf bereits dargestellten Kurven können einfache Berechnungen angewandt und dargestellt werden.

• Linienhafte Darstellung von Tiefenprofilen (Beispiel)
  • Die Tiefenachse ist die y-Achse;
  • Bezugsachse ist die Tiefenachse;
  • Es können mehrere phys. Größen in einem Diagramm dargestellt werden;
  • Tiefenprofil-Diagramme können mehr als eine X-Achse enthalten.
    

• Flächenhafte Darstellung von Zeit/Tiefendaten (Beispiel)
  • x-Achse ist die Zeitachse;
  • y-Achse ist die Tiefenachse;
  • die physikalischen Daten werden entsprechend ihrer Werte unterschiedlich gefärbt dargestellt.
    

• Streudiagramm/Scatterplot (Beispiel)
  • y-Achse entspricht Größenachse der zuerst gewählten Zeitreihe;
  • x-Achse entspricht Größenachse der zweiten gewählten Zeitreihe;
  • Es können Zeitreihen verschiedener physikalischer Größen ins Verhältnis gesetzt werden;
  • Ein Diagramm dieser Form läßt sich mit Hilfe der GVIEW2D-Berechnungsfunktion ScatPlot erstellen;
  • In der Legende werden statistische Parameter der Einzelzeitreihen ausgegeben
  • Scatterplot-Diagramme werden quadratisch angelegt. Im EditView-Bereich kann die Breite des Diagramms über das Achsenattribut QuadScatPlot wieder auf Bildbreite geschaltet werden.
    

Hauptmenü des Programms:

• Der Schalter NewData: Schließt aktuelles Bild ab und beginnt ein neues.

• Der Schalter AddData: Dem aktuellen Bild weitere Daten-Visualisierungen hinzufügen.
  Es können weitere Daten geladen und im aktuellen Bild visualisiert werden.
  Über das AddData-Menü gelangt man auch zu den GVIEW2D-Berechnungsfunktionen, mit deren Hilfe man aus den bereits im Bild dargestellten Datenreihen weitere Daten ableiten kann.
  

• Der Schalter DeleteData: Bereits angelegte Kurve aus Bild entfernen.

• Der Schalter TimeJourney: Visuelles Wandern durch Zeitreihen.
  GVIEW2D bietet die Möglichkeit, eine Reise durch die Abschnitte von Zeitreihen zu machen. Dazu werden ein Zeitfenster und eine Schrittweite festgelegt, die vom Anwender angepasst werden können. Diese Funktionalität ermöglicht sowohl ein Zooming in, als auch ein Panning auf der Zeitebene.
  

• Der Schalter AsciiOut: ASCII-Ausgabe von Kurvendaten.
  Die Daten dargestellter Kurven können auf ASCII-Dateien notiert werden. Zeitreihen-Daten werden in Dateien vom Typ boewrt.dat geschrieben, Tiefenprofil-Daten werden in Dateien vom Typ zprofil.dat ausgegeben.
  Die Koordinaten werden mit der Version 2021 der ausgegebenen Zeitreihenkurve korrekt zugeordnet.
  

• Der Schalter EditView: Attribute von Bildelementen (Kurve, Achse, etc.) ändern.

Weitere Informationen:

• Achsen- und Datumsbezeichnungen in englischer Sprache:
  Die Darstellung der Achsen- und Datumsbezeichnungen ist wahlweise auch in englischer Sprache möglich. Dazu muss zu Beginn der Programmsession vor dem Öffnen des GKS-Fensters die folgende Frage "Bitte waehlen Sie die Sprache fuer Beschriftungen" abgewartet und mit 2 (=englisch) beantwortet werden.

• Darstellungs-Möglichkeiten für linienhafte Datenreihen:
  • Daten können wahlweise in Linienform, in Linienform mit Markierungen oder nur mit Markierungen dargestellt werden.
  • An Markertypen stehen der Punkt (.), das Plus (+), der Stern (*), der Kreis (o) und das Kreuz (x) zur Verfügung.

• Formatierung der Bildelemente:
  • Achsen-, Linien- und Marker-Attribute (Farbe, Typ, Größe, ...) können in der Steuerdatei gview2d.dat des Programms vordefiniert werden.
  • Die Attribute der Bildelemente können im Programmverlauf über den Schalter EditView nachträglich den eigenen Bedürfnissen angepasst werden.

Beispielgraphiken für typische Anwendungsfälle:

• Diagramme vom Typ: Zeitreihe
  • Messdaten visualisieren
  • Randwerte prüfen
  • Modell verifizieren
  • Postprozessierte Analysedaten visualisieren
• Diagramme vom Typ: Tiefenprofil
  • Strömungsgeschwindigkeiten im Tiefenprofil
• Diagramme vom Typ: Tiefen-Zeitreihe
  • Flächenhafte Zeit/Tiefendaten
• Diagramme zu den GVIEW2D-Berechnungsfunktionen
  
  • Gleitender Mittelwert
    
  • Ableitung nach der Zeit
    
  • Streudiagramm
    

Eingabe-Dateien

1. (notwendig) allgemeine Eingabedaten (Dateityp gview2d.dat)
   Zum Einlesen der Steuerdatei wird eine Dateibeschreibungsdatei des Typs gview2d_dico.dat aus dem Verzeichnis $PROGHOME/dic/ verwendet.
2. (notwendig) Layout-Informationen (Dateityp layout.dat)
3. (notwendig) Farbdatei (Dateityp lights.dat)
   Sie dient der Vordefinition von Achsen-Wertebereichen und Farbverläufen für verschiedene physikalische Größen.
4. (notwendig) Grundfarben (Dateityp colors.dat)
5. (optional) Liste vordefinierter Geo-Positionen (Dateityp location.dat).
   Die Geo-Positionen dienen dem Zugriff auf Zeitreihen vorausgewählter 2D-Knoten. Diese Liste ist nur sinnvoll nutzbar im Zusammenhang mit Zeitreihen-Daten, die im BDF-Datenformat (siehe hierzu dirz.bin) abgelegt sind.
6. (optional) (gemessene) Zeitreihen (Dateityp boewrt.dat)
7. (optional) (berechnete) Zeitreihen der Verfahren Trim-2D und Trim-3D (Dateityp knoerg.bin)
8. (optional) (berechnete) Zeitreihen und zeitabhängige Analysegrößen im BDF-Datenformat (Dateien des Typs dirz.bin.r dirz.bin.i dirz.bin)
9. (optional) Gitternetz für BDF-Dateien (Dateitypen gitter05.dat/.bin, untrim_grid.dat, profil05.bin oder location_grid.dat)
10. (optional) GKS-Logfile (Datei des Typs gkslog.dat)
    Hinweis: Befindet sich in dem Arbeitsverzeichnis eine Datei mit dem Namen gview2d_log.dat, so wird der darin gespeicherte GVIEW2D-Programmablauf ohne weitere Benutzereingriffe automatisch wiederholt.

Desweiteren werden von dem Programm GVIEW2D 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. (notwendig) Grafikausgabe auf den Bildschirm
2. (optional) Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf (Dateityp gview2d.sdr)
3. (optional) Plot-Metafile(s) (GKSM oder CGM) und Skalierungsdatei(en) (gview2d???.gksm.scale oder gview2d???.cgm.scale) zur eventuellen späteren Berechnung geo-referenzierter Koordinaten.
4. (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp gview2d.trc)
5. (optional) GKS-Logfile (Datei des Typs gkslog.dat)
   Hinweis: In dieser Datei werden alle Benutzereingaben eines GVIEW2D-Programmlaufes gespeichert. Diese Datei kann dazu verwendet werden, denselben Programmlauf zu einem späteren Zeitpunkt automatisch zu wiederholen.
6. (optional) dargestellte Zeitreihen (Dateityp boewrt.dat)
7. (optional) dargestellte Tiefenprofile (Dateityp zprofil.dat)
8. (optional) Farbdatei (Dateityp lights.dat)
   Vor Programmende kann eine neue Datei mit den im Programmablauf eingestellten Werten erzeugt werden.

Methode

Auswahl der Zeitreihen-Daten
Zeitreihen-Daten werden vom Anwender ausgewählt durch folgende Angaben

• Auswahl der Datendatei. Alle auswählbaren Dateien werden in den allgemeinen Eingabedaten (Dateityp gview2d.dat) festgelegt.
• Auswahl der physikalischen Größe. Es werden nur diejeniegen Größen angeboten, die in der gewählten Datendatei enthalten sind.
• Auswahl der Datenvariation. Falls mehrere Datenvariationen vorliegen erfolgt nach der Auswahl der physikalischen Größe noch die Auswahl der Datenvariation. Zum Beispiel können für die physikalische Größe Schwebstoffgehalt Datenvariationen vorliegen, um unterschiedliche Korngrößen oder Sinkgeschwindigkeiten unterscheiden zu können.
• Auswahl der Darstellungsvariante. Zur Auswahl stehen: Zeitreihe / Tiefenprofil / Zeit-Tiefen-Darstellung (2D)
• Auswahl der Datenposition. Für eine gewählte Datendatei (siehe dirz.bin) erfolgt die Auswahl graphisch unterstützt (Darstellung des Gitternetzes) und die Liste vordefinierter Geo-Positionen kommt zum Einsatz.
• Auswahl der Tiefenschicht. Diese Auswahl wird nur dann angeboten, wenn die Zeitreihen-Daten 3D-Charakter besitzten die gewählte Darstellungsvariante Zeitreihe lautet. Ungültige Schichten werden nicht angeboten. Jedoch werden Schichten angeboten, die für mehrere oder alle Zeitpunkte keine Daten enthalten, da diese Schichten zu diesen Zeitpunkten trocken gefallen sind.
• Auswahl des Zeitpunktes. Diese Auswahl wird nur dann angeboten, wenn die gewählte Darstellungsvariante Tiefenprofil lautet.
• Auswahl des Diagramms. Bei dieser Auswahl hat man die Möglichkeit, die neue Datenkurve einem bestehenden Diagramm hinzuzufügen, oder in einem neu zu erzeugenden Diagramm erscheinen zu lassen (nur möglich für linienhafte Kurven).

Programminterne Speicherung der Zeitreihen-Daten
Nach Auswahl der Zeitreihen-Daten werden diese von Datei gelesen und in interne Datenstrukturen zwischen gespeichert. Diese Datenstrukturen sind für die später folgende Darstellung optimiert und unterteilt in die folgenden Komponenten:

• Liste aller (darzustellenden) Bilder. Diese Liste berücksichtigt, dass im Fall einer Darstellung im Hochformat bis zu zwei Bilder zeitgleich dargestellt werden sollen. Jedes Bild kennt die in ihm enthaltenen Diagramme.
• Liste aller (darzustellenden) Diagramme. Jedes Diagramm kennt die in ihm enthaltenen Kurven.
• Liste aller (darzustellenden) Kurven. Jede Kurve kennt die in ihr enthaltenen Vektor-Daten und die zugehörige x- und y-Achse. Mindestens drei Vektoren muss eine Kurve besitzen: Einen Vektor für alle x-Werte, einen Vektor für alle y-Werte und einen Vektor fuer die Trocken-Feucht-Kennungen.
• Liste aller (darzustellenden) Vektoren. Jeder Vektor enthält eine Datenreihe. Das kann eine Reihe von Datumsangaben sein, oder eine Reihe von Daten einer physikalischen Größe, oder eine Reihe von Trocken-Feucht-Kennungen.
• Liste aller (darzustellenden) Achsen. Jede Achse kennt die ihr zugehörigen Achsen-Label.
• Liste aller (darzustellenden) Achsen-Label. Jeder Label repräsentiert eine Markierung auf einer Achse.

Möglichkeiten durch die programminterne Zwischenspeicherung
Durch die programminterne Zwischenspeicherung der Zeitreihen-Daten können dem Anwender zwei weitere interessante Möglichkeiten angeboten werden:

• Zusätzliche Zeitreihen-Daten können nach und nach von Datei eingelesen und den vorhandenen Daten hinzugefügt werden. Der Anwender kann somit die Graphik Schritt für Schritt aufbauen.
• Eine bestehende Graphik kann in ihren Merkmalen verändert werden (Farben, Linientypen, Schrifthöhen, Achsen-Wertebereiche, ...)
• Es können neue Kurven durch Berechnung abgeleitet werden. Dies sind
  • Addition von Kurven oder eines Wertes
  • Subtraktion von zwei Kurven
  • Multiplikation einer Kurve mit einem Wert (Skalieren)
  • Erzeugen geglätteter Kurven mit verschiedenen Filtern (Median, arith. Mittel, Nadaraya-Watson)
  • Erzeugen einer linearen Regressionskurve (Scatterplot, Zeitreihe)
  • Erzeugen der zeitlichen Ableitung einer Kurve

Hinweise

• physikalische Einheiten werden ab der Version Dezember 2019 in GO-konformer Schreibweise dargestellt. Mit der Umgebungsvariable UNIT_REPRESENTATION kann jedoch auch die bisherige Schreibweise der Einheiten generiert werden und zwar mit:
  • export UNIT_REPRESENTATION="PHYDEF" wird die Einheit im alten Stil, aber vorangestelltem "in " geschrieben.
  • export UNIT_REPRESENTATION="OLDSTYLE" wird die Einheit im alten Stil wie bisher dargestellt.

Vorlauf-Programme

ADCP2BDF, ADCP2PROFILE, DATACONVERT, DIDAMERGE, DIDAMINTQ, DIDAMINTZ, DIDARENAME, DIDASPLIT, ENERF, FFT, FILELIST_TO_GEOM, FRQWF, MESKOR, METDIDA, PGCALC, TDKLF, TDKSF, TDKVF, TDKWF, TELEMAC-2D, TIMESHIFT, TM2DIDA, TR2APP, TR2DIDA, TR3DIDA, TRIM-2D, TRIM-3D, UNTRIM, UNTRIM2, UNTRIM2007, UNTRIM2007MONITOR, UTRRND, VTDK, XTRLQ2, ZEITR, ZEITRIO

Nachlauf-Programme

EDITOR, UNTRIM, UNTRIM2007

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran03

zusätzliche Software

GKS (GTS-Gral)

Originalversion

G. Lang, J. Jürges

Programmpflege

J. Jürges

Dokumentation/Literatur

Musterdateien finden sich in $PROGHOME/examples/gview2d/

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Strukturübersicht