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NetCDF Unstrukturiertes Gitter mit SubGrid

Aus BAWiki

Version vom 14. Januar 2011, 08:50 Uhr von imported>Lang Guenther (→‎Topologie des kombinierten Gitters)

Kurze Beschreibung

Ein aus beliebigen Polygonen (Dreiecke und Vierecke) aufgebautes Gitter wird beschrieben. Zusätzlich sind typische Daten des SubGrid vorhanden. Die Dateitypen hierfür sind utrsub_grid.dat (Berechnungsgitter mit SubGrid-Tiefenklassen) und pltsub_grid.upi (Hilfsgitter für Postprocessoren, Plot-SubGrid). Die Speicherung von Daten auf diesem Gitter, z. B. der Tiefe (Bathymetrie), wird an anderer Stelle beschrieben (siehe NetCDF Synoptische Daten im unstrukturierten Gitter mit SubGrid). Ebenso werden hier keine Informationen über offene und geschlossene Kanten oder Positionen zum Einsteuern von Randwerten aufgeführt. Es wird ausschließlich die Struktur (Topologie) des Gitters beschrieben.

Die Beschreibung wurde vollständig für die staggered data Positionen node, edge und poly gestaltet.

Inhalt der Datei

Dimensionen

  • Siehe NetCDF Unstrukturiertes Gitter, Abschnitt "Dimensionen".
  • Zusätzlich zu den dort angegebenen Dimensionen werden noch benötigt:
    Tiefenklassen für den Berechnungskern (kein Gitter):
    dimensions
    nMesh2_subedgedepth = number of sub edge depth classes
    nMesh2_subpolydepth = number of sub polygon depth classes
    nMaxMesh2_subedgedepth = maximum number of sub depth classes along a computational edge
    nMaxMesh2_subpolydepth = maximum number of sub depth classes within a computational polygon
    Anmerkungen:
    1. Das mathematische SubGrid-Modellverfahren benötigt keinerlei geometrische Informationen hinsichtlich der Orte, an denen bestimmte Tiefen vorhanden sind.
    2. Es genügt, die Tiefenverteilung innerhalb eines Berechnungspolygons bzw. entlang einer Berechnungskante zu kennen.
    3. Die Informationen zur Tiefenverteilung werden in dem mathematischen SubGrid-Modellverfahren ausschließlich in integraler Weise berücksichtigt - Integral über das Berechnungspolygon bzw. über die Berechnungskante.
    4. SubGrid-spezifische Daten des Modellverfahrens, wie z. B. die zeitvariable Tiefenverteilung, werden von dem Verfahren ausschließlich für die o. g. Tiefenklassen vorgehalten und ggf. auf Datei geschrieben.
    Hilfsgitter für Postprocessoren, Plot-SubGrid
    dimensions:
    nSubMesh2_node = number of nodes in sub grid ;
    nSubMesh2_edge = number of edges in sub grid ;
    nSubMesh2_poly = number of polygons in sub grid ;
    nMaxSubMesh2_poly_nodes = maximum number of nodes within a polygon of the sub grid ;
    nMaxMesh2_edge_subedges = maximum number of sub edges along an edge ;
    nMaxMesh2_poly_subpolys = maximum number of sub polygons within a polygon ;
    Anmerkungen:
    1. Alle Angaben zur geometrischen Konkretisierung der Tiefenverteilung stellen jeweils nur eine mögliche Realisierung der gegebenen Tiefenverteilung im Berechnungspolygon oder auf Berechnungskanten dar. Diese müssen daher, aus Sicht des SubGrid-Modellverfahrens, in gewisser Weise als willkürlich bezeichnet werden.
    2. Die zusätzlichen geometrischen Informationen werden i. d. R. zur korrekten Analyse der SubGrid-Berechnungsergebnisse nicht benötigt. Sie stellen vielmehr Hilfsinformationen zur quasi-deterministischen Visualisierung der Ergebnisse des SubGrid-Modellverfahrens dar.

Lokale Koordinaten

Berechnungsgitter

Plot-SubGrid

In diesem Entwurf wird das Plot-SubGrid wie ein Berechnungsgitter beschrieben, auch wenn es hinsichtlich seiner topologischen Eigenschaften nicht alle Nachbarschaftsbeziehungen eines Berechnungsgitters aufweisen muss.

SubKnoten

double SubMesh2_node_x(nSubMesh2_node) ;
SubMesh2_node_x:standard_name = "projection_x_coordinate" ;
SubMesh2_node_x:long_name = "x-coordinate of 2D mesh sub grid nodes" ;
SubMesh2_node_x:units = "m" ;
double Mesh2_node_y(nSubMesh2_node) ;
SubMesh2_node_y:standard_name = "projection_y_coordinate" ;
SubMesh2_node_y:long_name = "y-coordinate of 2D mesh sub grid nodes" ;
SubMesh2_node_y:units = "m" ;

SubKanten

double SubMesh2_edge_x(nSubMesh2_edge) ;
SubMesh2_edge_x:standard_name = "projection_x_coordinate" ;
SubMesh2_edge_x:long_name = "x-coordinate of 2D mesh sub grid edges, e.g. center of sub edge" ;
SubMesh2_edge_x:units = "m" ;
SubMesh2_edge_x:bounds = "SubMesh2_edge_x_bnd"
double SubMesh2_edge_y(nSubMesh2_edge) ;
SubMesh2_edge_y:standard_name = "projection_y_coordinate" ;
SubMesh2_edge_y:long_name = "y-coordinate of 2D mesh sub grid edges, e.g. center of sub edge" ;
SubMesh2_edge_y:units = "m" ;
SubMesh2_edge_y:bounds = "SubMesh2_edge_y_bnd"

SubPolygone

double SubMesh2_poly_x(nSubMesh2_poly) ;
SubMesh2_poly_x:standard_name = "projection_x_coordinate" ;
SubMesh2_poly_x:long_name = "x-coordinate of 2D mesh sub polygons, e.g. any position within sub polygon" ;
SubMesh2_poly_x:units = "m" ;
SubMesh2_poly_x:bounds = "SubMesh2_poly_x_bnd"
double SubMesh2_poly_y(nSubMesh2_poly) ;
SubMesh2_poly_y:standard_name = "projection_y_coordinate" ;
SubMesh2_poly_y:long_name = "y-coordinate of 2D mesh sub polygons, e.g. any position within sub polygon" ;
SubMesh2_poly_y:units = "m" ;
SubMesh2_poly_y:bounds = "SubMesh2_poly_y_bnd"

(optional) Begrenzung für SubKanten

double SubMesh2_edge_x_bnd(nSubMesh2_edge,Two) ; \\ no metadata required
double SubMesh2_edge_y_bnd(nSubMesh2_edge,Two) ; \\ no metadata required

(optional) Begrenzung für SubPolygone

double SubMesh2_poly_x_bnd(nSubMesh2_poly,nMaxSubMesh2_poly_nodes) ;
SubMesh2_poly_x_bnd:_Fillvalue = fillvalue ; \\ for missing subnodes
double SubMesh2_poly_y_bnd(nSubMesh2_poly,nMaxSubMesh2_poly_nodes) ;
SubMesh2_poly_y_bnd:_Fillvalue = fillvalue ; \\ for missing subnodes

Geografische Koordinaten

Berechnungsgitter

Plot-SubGrid

In diesem Entwurf wird das Plot-SubGrid wie ein Berechnungsgitter beschrieben, auch wenn es hinsichtlich seiner topologischen Eigenschaften nicht alle Nachbarschaftsbeziehungen eines Berechnungsgitters aufweisen muss.

SubKnoten

double SubMesh2_node_lon(nSubMesh2_node) ;
SubMesh2_node_lon:standard_name = "longitude" ;
SubMesh2_node_lon:long_name = "longitude of 2D mesh sub grid nodes" ;
SubMesh2_node_lon:units = "degrees_east" ;
double SubMesh2_node_lat(nSubMesh2_node) ;
SubMesh2_node_lat:standard_name = "latitude" ;
SubMesh2_node_lat:long_name = "latitude of 2D mesh sub grid nodes" ;
SubMesh2_node_lat:units = "degrees_north" ;

SubKanten

double SubMesh2_edge_lon(nSubMesh2_edge) ;
SubMesh2_edge_lon:standard_name = "longitude" ;
SubMesh2_edge_lon:long_name = "longitude of 2D mesh sub grid edges, e.g. center of sub edge" ;
SubMesh2_edge_lon:units = "degrees_east" ;
SubMesh2_edge_lon:bounds = "SubMesh2_edge_lon_bnd"
double SubMesh2_edge_lat(nSubMesh2_edge) ;
SubMesh2_edge_lat:standard_name = "latitude" ;
SubMesh2_edge_lat:long_name = "latitude of 2D mesh sub grid edges, e.g. center of sub edge" ;
SubMesh2_edge_lat:units = "degrees_north" ;
SubMesh2_edge_lat:bounds = "SubMesh2_edge_lat_bnd"

SubPolygone

double SubMesh2_poly_lon(nSubMesh2_poly) ;
SubMesh2_poly_lon:standard_name = "longitude" ;
SubMesh2_poly_lon:long_name = "longitude of 2D mesh sub polygons, e.g. any position within sub polygon" ;
SubMesh2_poly_lon:units = "degrees_east" ;
SubMesh2_poly_lon:bounds = "SubMesh2_poly_lon_bnd"
double SubMesh2_poly_lat(nSubMesh2_poly) ;
SubMesh2_poly_lat:standard_name = "latitude" ;
SubMesh2_poly_lat:long_name = "latitude of 2D mesh sub polygons, e.g. any position within sub polygon" ;
SubMesh2_poly_lat:units = "degrees_north" ;
SubMesh2_poly_lat:bounds = "SubMesh2_poly_lat_bnd"

(optional) Begrenzung für SubKanten

double SubMesh2_edge_lon_bnd(nSubMesh2_edge,Two) ; \\ no metadata required
double SubMesh2_edge_lat_bnd(nSubMesh2_edge,Two) ; \\ no metadata required

(optional) Begrenzung für SubPolygone

double SubMesh2_poly_lon_bnd(nSubMesh2_poly,nMaxSubMesh2_poly_nodes) ; \\ no metadata required
SubMesh2_poly_lon_bnd:_Fillvalue = fillvalue ; \\ for missing subnodes
double SubMesh2_poly_lat_bnd(nSubMesh2_poly,nMaxSubMesh2_poly_nodes) ; \\ no metadata required
SubMesh2_poly_lat_bnd:_Fillvalue = fillvalue ; \\ for missing subnodes

Topologische Daten

Berechnungsgitter

Knotenverzeichnis der Kanten

Knotenverzeichnis der Polygone

Polygonverzeichnis der Kanten

Plot-SubGrid

Knotenverzeichnis der Kanten

integer SubMesh2_edge_nodes(nSubMesh2_edge,Two) ;
SubMesh2_edge_nodes:standard_name = "???" \\ yet to be determined
SubMesh2_edge_nodes:long_name = "list of nodes for all sub edges, start node - end node"
Bemerkung: Indizes starten mit Null!

Knotenverzeichnis der Polygone

integer SubMesh2_poly_nodes(nSubMesh2_poly,nMaxSubMesh2_poly_nodes) ;
SubMesh2_poly_nodes:standard_name = "???" \\ yet to be determined
SubMesh2_poly_nodes:long_name = "list of nodes for all sub polygons, counterclockwise"
Bemerkung: Indizes starten mit Null!

(optional) Kantenverzeichnis der Polygone

Für UnTRIM2 nicht erforderlich.

(optional) Polygonverzeichnis der Kanten

Für UnTRIM2 nicht erforderlich.

Verknüpfung von Berechnungsgitter und Plot-SubGrid

SubKantenverzeichnis der Kanten

integer Mesh2_edge_subedges(nMesh2_edge,nMaxMesh2_edge_subedges) ;
Mesh2_edge_subedges:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
Mesh2_edge_subedges:long_name = "list of sub edges for all (computational) edges" ;
Mesh2_edge_subedges:_FillValue = fillvalue ; \\ for missing sub edges
Bemerkung: Indizes starten mit Null!
Hinweise:
  1. Für jede Berechnungskante wird auf die Liste der (Plot-) SubGrid-Kanten verwiesen.
  2. Nur für Visualisierungszwecke erforderlich.
  3. Die Anzahl der (Plot-) SubGrid-Kanten einer Berechnungskante ist immer größer oder gleich der Anzahl ihrer SubGrid-Tiefenklassen.

SubPolygonverzeichnis der Polygone

integer Mesh2_poly_subpolys(nMesh2_poly,nMaxMesh2_poly_subpolys) ;
Mesh2_poly_subpolys:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
Mesh2_poly_subpolys:long_name = "list of sub polygons for all (computational) polygons" ;
Mesh2_poly_subpolys:_FillValue = fillvalue ; \\ for missing sub polygons
Bemerkung: Indizes starten mit Null!
Hinweise:
  1. Für jedes Berechnungspolygon wird auf die Liste der (Plot-) SubGrid-Polygone verwiesen.
  2. Nur für Visualisierungszwecke erforderlich.
  3. Die Anzahl der (Plot-) SubGrid-Polygone eines Berechnungspolygons ist immer größer oder gleich der Anzahl seiner SubGrid-Tiefenklassen.

Plot-SubGrid und Tiefenklassen

Tiefenklassenverzeichnis der SubKanten

integer Mesh2_edge_subedgedepth(nMesh2_edge,nMaxMesh2_edge_subedges) ;
Mesh2_edge_subedgedepth:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
Mesh2_edge_subedgedepth:long_name = "list of (local) sub edge depth classes for all subedges" ;
Mesh2_edge_subedgedepth:_FillValue = fillvalue ; \\ for missing sub edges
Bemerkungen:
  • Für jede Berechnungskante und jede ihrer (Plot-) SubGrid-Kanten wird auf die jeweilige (lokale) Tiefenklasse der Berechnungskante verwiesen.
  • Damit kann einer (Plot-) SubGrid-Kante z. B. ihre (aktuelle) Tiefe zugewiesen werden.
  • Nur für Visualisierungszwecke erforderlich.
  • Die Anzahl der (Plot-) SubGrid-Kanten einer Berechnungskante ist immer größer oder gleich der Anzahl ihrer SubGrid-Tiefenklassen. D. h., dieselbe Tiefenklasse kann mehrfach in der Liste für eine Berechnungskante auftauchen.

Tiefenklassenverzeichnis der SubPolygone

integer Mesh2_poly_subpolydepth(nMesh2_poly,nMaxMesh2_poly_subpolys) ;
Mesh2_poly_subpolydepth:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
Mesh2_poly_subpolydepth:long_name = "list of (local) sub polygon depth classes for all subpolygons" ;
Mesh2_poly_subpolydepth:_FillValue = fillvalue ; \\ for missing sub polygons
Bemerkungen:
  • Für jedes Berechnungspolygon und jedes seiner (Plot-) SubGrid-Polygone wird auf die jeweilige (lokale) Tiefenklasse des Berechnungspolygons verwiesen.
  • Damit kann z. B. jedem (Plot-) SubGrid-Polygon seine aktuelle Tiefe zugeordnet werden.
  • Nur für Visualisierungszwecke erforderlich.
  • Die Anzahl der (Plot-) SubGrid-Polygone eines Berechnungspolygons ist immer größer oder gleich der Anzahl seiner SubGrid-Tiefenklassen. D. h., dieselbe Tiefenklasse kann mehrfach in der Liste für ein Berechnungspolygon auftauchen.

Topologievariable

Berechnungsgitter

integer Mesh2 ;
Mesh2:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
Mesh2:long_name = "name of grid can be stored here" ;
Mesh2:dimensionality = 2 ; \\ flat, two-dimensional topology
Mesh2:locations = "node edge poly" ;
Mesh2:node_coordinates = "Mesh2_node_lon Mesh2_node_lat" ;
Mesh2:edge_coordinates = "Mesh2_edge_lon Mesh2_edge_lat" ;
Mesh2:poly_coordinates = "Mesh2_poly_lon Mesh2_poly_lat" ;
Mesh2:edge_node_connectivity = "Mesh2_edge_nodes" ;
Mesh2::edge_poly_connectivity = "Mesh2_edge_polys" ; \\ Deltares uses face_connectivity
Mesh2::poly_node_connectivity = "Mesh2_poly_nodes" ;
Mesh2::poly_edge_connectivity = "Mesh2_poly_edges" ;
Mesh2::parent_mesh = "Mesh2_SubMesh2" ; \\ combined mesh (computational plus plot sub grid)
Hinweise:
  1. Identisch mit der Topologievariablen für ein Dreiecksgitter, jedoch mit dem zusätzlichen Attribut parent_mesh.

Plot-SubGrid

integer SubMesh2 ;
SubMesh2:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
SubMesh2:long_name = "name of (sub) grid can be stored here" ;
SubMesh2:dimensionality = 2 ; \\ flat, two-dimensional topology
SubMesh2:locations = "node edge poly" ;
SubMesh2:node_coordinates = "SubMesh2_node_lon SubMesh2_node_lat" ;
SubMesh2:edge_coordinates = "SubMesh2_edge_lon SubMesh2_edge_lat" ;
SubMesh2:poly_coordinates = "SubMesh2_poly_lon SubMesh2_poly_lat" ;
SubMesh2:edge_node_connectivity = "SubMesh2_edge_nodes" ;
(optional) SubMesh2::edge_poly_connectivity = "" ; \\ void in case of UnTRIM2
SubMesh2::poly_node_connectivity = "SubMesh2_poly_nodes" ;
(optional) SubMesh2::poly_edge_connectivity = "" ; \\ void in case of UnTRIM2
SubMesh2::parent_mesh = "Mesh2_SubMesh2" ; \\ combined mesh (computational plus plot sub grid)
Hinweise:
  1. Die Beschreibung des Plot-SubGrid kann in derselben Weise wie für das Berechnungsgitter erfolgen.
  2. Die orange markierten Bezeichnungen stellen Abweichungen bzw. Ergänzungen zu den Deltares-CF-Erweiterungen dar.
  3. Der Gebrauch von poly an Stelle von face ist zu bevorzugen und entspricht dem UnTRIM-Jargon.
  4. Für UnTRIM2 sind keine Nachbarschaftsbeziehungen auf der Ebene des Plot-SubGrid erforderlich.

Topologie des kombinierten Gitters

integer Mesh2_SubMesh2 ;
Mesh2_SubMesh2:standard_name = "???" ; \\ yet to be determined
Mesh2_SubMesh2:long_name = "name of combined grid can be stored here" ;
Mesh2_SubMesh2:sub_meshes = "Mesh2 SubMesh2" ;
Mesh2_SubMesh2:edge_contact = "Mesh2_edge_subedges" ;
Mesh2_SubMesh2:poly_contact = "Mesh2_poly_subpolys" ;
Hinweise:
  1. Erweiterung ...

Koordinatentransformation

Siehe unter NetCDF Grid Mapping Variable.

Anmerkungen, Fragen

  • Datei nutzt Deltares-CF-Erweiterungen, und zusätzlich mit orange markierten (BAW-) Erweiterungen in der Topologievariablen.
  • Können auch für Kanten bounds angegeben werden?
  • Müssen die Indizes unbedingt mit Null starten?
  • Dürfen in Bounds-Variablen Werte mit _FillValue stehen?
  • Die Beschreibung der Koordinatentransformation ist für UTM- und Gauß-Krüger-Koordinaten geeignet.

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Strukturübersicht

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