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NetCDF Unstrukturiertes Gitter mit SubGrid

Aus BAWiki

Kurze Beschreibung

Ein aus beliebigen Faces (Polygonen, Dreiecke und Vierecke) aufgebautes Gitter wird beschrieben. Zusätzlich sind Daten des (topografischen) 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 face gestaltet.

Alle Abweichungen/Erweiterungen von den UGRID Conventions sind nachfolgend in der Farbe darkorange farblich hervorgehoben.

Berechnungsgitter

Die Beschreibung des Berechnungsgitters ist fast vollständig identisch mit der Beschreibung NetCDF Unstrukturiertes Gitter für ein unstrukturiertes Gitter ohne SubGrid. Nachfolgend werden nur diejenigen Variablen wiederholt, deren Definition sich (in Teilen) von derjenigen eines unstrukturierten Gitters ohne SubGrid unterscheidet.

Gitter mit SubGrid

Zusätzlich zu dem Berechnungsgitter werden nachfolgend alle zur Beschreibung des topografischen SubGrid benötigten Variablen aufgeführt. Da diese Informationen insbesondere für die grafische Darstellung benötigt werden, wird dieser Gitter auch als (Plot-) SubGrid bezeichnet.

Kombiniertes Gitter

Die beiden vorgenannten Gitter - Berechnungsgitter und subgridskaliges Gitter - werden in einem kombinierten Gitter (Parent Mesh) zusammengefasst. Hierzu gehören auch die verschiedenen Kontaktlisten, die den Zusammenhang ziwschen den beiden Teilnetzen beschreiben. Diese Art der Beschreibung basiert im Wesentlichen auf Ideen, die von Bert Jagers (Deltares) erdacht wurden (siehe Deltares Conventions).


Inhalt der Datei

Dimensionen

  1. nMesh2_node : Anzahl der Knoten.
  2. nMesh2_edge : Anzahl der Kanten.
  3. nMesh2_face : Anzahl der Faces (Polygone).
  4. nMaxMesh2_face_nodes : maximale Anzahl der Knoten/Kanten in einem Face (Polygon)
  5. nSubMesh2_edge : Anzahl der Plot-Subkanten.
  6. nSubMesh2_face : Anzahl der Plot-Subfaces (Plot-Subpolygone).
  7. nMaxSubMesh2_face_nodes : maximale Anzahl der Plot-Subknoten eines Plot-Subface (-Subpolygons).
  8. two : Konstante ( = 2 ).

Hinweise:

  1. Plot-Subkanten und Plot-Subfaces (-Subpolygone) werden nur für die Visualisierung benötigt.
  2. Das Simulationsprogramm UNTRIM2 verwendet ausschließlich die korrespondierenden Tiefenklassen (hier nicht aufgeführt).
  3. Die Anzahl der Plot-Subkanten bzw. -Subfaces (-Subpolygone) kann größer oder gleich die Anzahl der entsprechenden Tiefenklassen sein.


Lokale Koordinaten

Die Beschreibung der lokalen Koordinaten des Berechnungsgitters stimmen mit derjenigen eines unstrukturierten Gitters ohne SubGrid überein. Siehe NetCDF Unstrukturiertes Gitter unter "Lokale Koordinaten".

Lokale Koordinaten des Plot-Subgrid

Kanten

double SubMesh2_edge_x(nSubMesh2_edge) ;

SubMesh2_edge_x:long_name = "x-Koordinate der 2D (Plot) SubGrid Kanten" ;
SubMesh2_edge_x:units = "m" ;
SubMesh2_edge_x:name_id = 1650 ;
SubMesh2_edge_x:bounds = "SubMesh2_edge_x_bnd" ;
SubMesh2_edge_x:standard_name = "projection_x_coordinate" ;

double SubMesh2_edge_y(nSubMesh2_edge) ;

SubMesh2_edge_y:long_name = "y-Koordinate der 2D (Plot) SubGrid Kanten" ;
SubMesh2_edge_y:units = "m" ;
SubMesh2_edge_y:name_id = 1651 ;
SubMesh2_edge_y:bounds = "SubMesh2_edge_y_bnd" ;
SubMesh2_edge_y:standard_name = "projection_y_coordinate" ;

Hinweise:

  1. Das Attribut "name_id" entspricht der (BAW) PHYDEF-Code-Kennung der Variablen.

Faces (Polygone)

double SubMesh2_face_x(nSubMesh2_face) ;

SubMesh2_face_x:long_name = "x-Koordinate der 2D (Plot) SubGrid Polygone (Faces)" ;
SubMesh2_face_x:units = "m" ;
SubMesh2_face_x:name_id = 1650 ;
SubMesh2_face_x:bounds = "SubMesh2_face_x_bnd" ;
SubMesh2_face_x:standard_name = "projection_x_coordinate" ;

double SubMesh2_face_y(nSubMesh2_face) ;

SubMesh2_face_y:long_name = "y-Koordinate der 2D (Plot) SubGrid Polygone (Faces)" ;
SubMesh2_face_y:units = "m" ;
SubMesh2_face_y:name_id = 1651 ;
SubMesh2_face_y:bounds = "SubMesh2_face_y_bnd" ;
SubMesh2_face_y:standard_name = "projection_y_coordinate" ;

Hinweise:

  1. Das Attribut "name_id" entspricht der (BAW) PHYDEF-Code-Kennung der Variablen.
  2. Es kann ein beliebiger, innerhalb des Face (Polygon) liegender Punkt gewählt werden.

Begrenzung für Kanten

double SubMesh2_edge_x_bnd(nSubMesh2_edge, two) ; \\ keine Metadaten erforderlich

double SubMesh2_edge_y_bnd(nSubMesh2_edge, two) ; \\ keine Metadaten erforderlich

Begrenzung für Faces (Polygone)

double SubMesh2_face_x_bnd(nSubMesh2_face, nMaxSubMesh2_face_nodes) ; \\ _FillValue erforderlich, da nicht immer nMaxSubMesh2_face_nodes definiert

SubMesh2_face_x_bnd:_FillValue = fillvalue ;

double SubMesh2_face_y_bnd(nSubMesh2_face, nMaxSubMesh2_face_nodes) ; \\ _FillValue erforderlich, da nicht immer nMaxSubMesh2_face_nodes definiert

SubMesh2_face_y_bnd:_FillValue = fillvalue ;

Hinweise:

  1. Koordinaten der Knoten des SubFace (SubPolygons) entgegen dem Uhrzeigersinn angeben.
  2. Fehlende Punkte mit ungültigen Werten werden mit _FillValue gekennzeichnet. Diese dürfen nur am Ende vorhanden sein.

Geografische Koordinaten

Die Beschreibung der geografischen Koordinaten des Berechnungsgitters stimmen mit derjenigen eines unstrukturierten Gitters ohne SubGrid überein. Siehe NetCDF Unstrukturiertes Gitter unter "Geografische Koordinaten".

Geografische Koordinaten des Plot-Subgrid

Kanten

double SubMesh2_edge_lon(nSubMesh2_edge) ;

SubMesh2_edge_lon:long_name = "geografische Laenge der 2D (Plot) SubGrid Kanten" ;
SubMesh2_edge_lon:units = "degrees_east" ;
SubMesh2_edge_lon:name_id = 1653 ;
SubMesh2_edge_lon:bounds = "SubMesh2_edge_lon_bnd" ;
SubMesh2_edge_lon:standard_name = "longitude" ;

double SubMesh2_edge_lat(nSubMesh2_edge) ;

SubMesh2_edge_lat:long_name = "geografische Breite der 2D (Plot) SubGrid Kanten" ;
SubMesh2_edge_lat:units = "degrees_north" ;
SubMesh2_edge_lat:name_id = 1652 ;
SubMesh2_edge_lat:bounds = "SubMesh2_edge_lat_bnd" ;
SubMesh2_edge_lat:standard_name = "latitude" ;

Hinweise:

  1. Das Attribut "name_id" entspricht der (BAW) PHYDEF-Code-Kennung der Variablen.

Faces (Polygone)

double SubMesh2_face_lon(nSubMesh2_face) ;

SubMesh2_face_lon:long_name = "geografische Laenge der 2D (Plot) SubGrid Polygone (Faces)" ;
SubMesh2_face_lon:units = "degrees_east" ;
SubMesh2_face_lon:name_id = 1653 ;
SubMesh2_face_lon:bounds = "SubMesh2_face_lon_bnd" ;
SubMesh2_face_lon:standard_name = "longitude" ;

double SubMesh2_face_lat(nSubMesh2_face) ;

SubMesh2_face_lat:long_name = "geografische Breite der 2D (Plot) SubGrid Polygone (Faces)" ;
SubMesh2_face_lat:units = "degrees_north" ;
SubMesh2_face_lat:name_id = 1652 ;
SubMesh2_face_lat:bounds = "SubMesh2_face_lat_bnd" ;
SubMesh2_face_lat:standard_name = "latitude" ;

Hinweise:

  1. Das Attribut "name_id" entspricht der (BAW) PHYDEF-Code-Kennung der Variablen.
  2. Es kann ein beliebiger, innerhalb des Polygons liegender Punkt gewählt werden.

Begrenzung für Kanten

double SubMesh2_edge_lon_bnd(nSubMesh2_edge, two) ; \\ keine Metadaten erforderlich

double SubMesh2_edge_lat_bnd(nSubMesh2_edge, two) ; \\ keine Metadaten erforderlich

Begrenzung für Faces (Polygone)

double SubMesh2_face_lon_bnd(nSubMesh2_face, nMaxSubMesh2_face_nodes) ; \\ _FillValue erforderlich, da nicht immer nMaxSubMesh2_face_nodes definiert

SubMesh2_face_lon_bnd:_FillValue = fillvalue ;

double SubMesh2_face_lat_bnd(nSubMesh2_face, nMaxSubMesh2_face_nodes) ; \\ _FillValue erforderlich, da nicht immer nMaxSubMesh2_face_nodes definiert

SubMesh2_face_lat_bnd:_FillValue = fillvalue ;

Hinweise:

  1. Koordinaten der Knoten des SubFace (SubPolygons) entgegen dem Uhrzeigersinn angeben.
  2. Fehlende Punkte mit ungültigen Werten werden mit _FillValue gekennzeichnet. Diese dürfen nur am Ende vorhanden sein.

Topologische Daten

Berechnungsgitter

Die Konnektivitäts-Listen des Berechnungsgitters stimmen mit derjenigen eines unstrukturierten Gitters ohne SubGrid überein. Siehe NetCDF Unstrukturiertes Gitter unter "Topologische Daten".

Gitter mit SubGrid

Für das SubGrid werden keine Konnektivitäts-Listen benötigt, da Nachbarschaftsbeziehungen keine Rolle spielen.

Topologievariable

Berechnungsgitter

int Mesh2 ;

Mesh2:long_name = "Berechnungsgitter" ;
Mesh2:cf_role = "mesh_topology" ; \\ UGRID required
Mesh2:topology_dimension = 2 ; \\ UGRID required
Mesh2:node_coordinates = "Mesh2_node_x Mesh2_node_y Mesh2_node_lon Mesh2_node_lat" ; \\ UGRID required
Mesh2:edge_coordinates = "Mesh2_edge_x Mesh2_edge_y Mesh2_edge_lon Mesh2_edge_lat" ; \\ UGRID optionally required for data at edges
Mesh2:face_coordinates = "Mesh2_face_x Mesh2_face_y Mesh2_face_lon Mesh2_face_lat Mesh2_face_center_x Mesh2_face_center_y Mesh2_face_center_lon Mesh2_face_center_lat" ; \\ UGRID optionally required for data at faces
Mesh2:face_node_connectivity = "Mesh2_face_nodes" ; \\ UGRID required
Mesh2:face_edge_connectivity = "Mesh2_face_edges" ; \\ UGRID optional
Mesh2:edge_node_connectivity = "Mesh2_edge_nodes" ; \\ UGRID optional
Mesh2:edge_face_connectivity = "Mesh2_edge_faces" ;
Mesh2:parent_mesh = "Combined_Mesh2_and_SubMesh2" ;

Hinweise:

  1. In der Praxis müssen nicht alle Verknüpfungslisten (connectivity) angegeben werden, da manche Informationen redundant sind. Sie sollten aber angegeben werden können.
  2. Die in 2D flexible mesh (mixed triangles, quadrilaterals, etc.) topology aufgeführten Attribute face_dimension und edge_dimension werden in der BAW nicht unterstützt. Dies ist auch nicht erforderlich, da die Reihenfolge der Dimensionen in den Konnektivitäts-Variablen standardkonform sind.
  3. Das Attribut "parent_mesh" verweist auf das kombinierte Gitter (Parent Mesh), dessen erster Bestandteil das Berechnungsgitter ist.

Gitter mit SubGrid

int SubMesh2 ;

SubMesh2:long_name = "SubGrid" ;
SubMesh2:cf_role = "mesh_topology" ;
SubMesh2:topology_dimension = 2 ;
SubMesh2:edge_coordinates = "SubMesh2_edge_x SubMesh2_edge_y SubMesh2_edge_lon SubMesh2_edge_lat" ;
SubMesh2:face_coordinates = "SubMesh2_face_x SubMesh2_face_y SubMesh2_face_lon SubMesh2_face_lat" ;
SubMesh2:parent_mesh = "Combined_Mesh2_and_SubMesh2" ;

Hinweise:

  1. Weiter gehende topologische Daten liegen für das Plot-SubGrid nicht vor.
  2. Diese Variable entspricht nicht den UGRID Conventions, da für das SubGrid keine Konnektivitäts-Listen benötigt werden bzw. bekannt sind.
  3. Das Attribut "parent_mesh" verweist auf das kombinierte Gitter (Parent Mesh), dessen zweiter Bestandteil das SubGrid ist.

Kombiniertes Gitter

int Combined_Mesh2_and_SubMesh2 ;

Combined_Mesh2_and_SubMesh2:long_name = "Kombiniertes Gitter" ;
Combined_Mesh2_and_SubMesh2:cf_role = "mesh_topology" ;
Combined_Mesh2_and_SubMesh2:sub_meshes = "Mesh2 SubMesh2" ;
Combined_Mesh2_and_SubMesh2:mesh_contacts = "SubMesh2_face_contact SubMesh2_edge_contact" ;

Hinweise:

  1. Das Konzept der Parent Mesh Variable ist nicht in den UGRID Conventions enthalten.
  2. Das Attribut "sub_meshes" verweist auf die beiden, zu dem Parent Mesh gehörenden Gitternetze (Berechnungsgitter, SubGrid).
  3. Das Attribut "mesh_contacts" verweist auf Variablen, welche den Zusammenhang zwischen den zu dem Parent Mesh gehörenden Gitternetzen beschreiben.

Kontaktlisten

Die Kontaktlisten beschreiben den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Bestandteilen des Parent Mesh. In diesem Beispiel den Zusammenhang zwischen dem Berechnungsgitter und dem SubGrid sowie umgekehrt.


Kontaktliste Plot-Subkanten <-> Kanten

int SubMesh2_edge_contact(nSubMesh2_edge, two) ;

SubMesh2_edge_contact:long_name = "Liste aller Kontakte zwischen (Plot-) SubKanten und (Berechnungs-) Kanten" ;
SubMesh2_edge_contact:valid_range = 0, 4279 ;
SubMesh2_edge_contact:_FillValue = -999 ;
SubMesh2_edge_contact:coordinates = "SubMesh2_edge_x SubMesh2_edge_y SubMesh2_edge_lon SubMesh2_edge_lat" ;
SubMesh2_edge_contact:grid_mapping = "Mesh2_crs" ;
SubMesh2_edge_contact:cf_role = "mesh_topology_contact" ;
SubMesh2_edge_contact:contact_meshes = "SubMesh2 Mesh2" ;
SubMesh2_edge_contact:contact_type = "edge edge" ;
SubMesh2_edge_contact:start_index = 0 ;

Hinweise:

  1. Das Konzept der Mesh Topology Contact Variable ist nicht in den UGRID Conventions enthalten.
  2. Indizes starten mit Null.
  3. Jede Plot-Subkante verweist auf jeweils eine Kante des Berechnungsgitters.
  4. Für jede Kante des Berechnungsgitters sind i.d.R. mehrere Verweise auf Plot-Subkanten vorhanden.

Kontaktliste Plot-Subfaces <-> Faces

int SubMesh2_face_contact(nSubMesh2_face, two) ;

SubMesh2_face_contact:long_name = "Liste aller Kontakte zwischen (Plot-) SubPolygonen und (Berechnungs-) Polygonen" ;
SubMesh2_face_contact:valid_range = 0, 10271 ;
SubMesh2_face_contact:_FillValue = -999 ;
SubMesh2_face_contact:coordinates = "SubMesh2_face_x SubMesh2_face_y SubMesh2_face_lon SubMesh2_face_lat" ;
SubMesh2_face_contact:grid_mapping = "Mesh2_crs" ;
SubMesh2_face_contact:cf_role = "mesh_topology_contact" ;
SubMesh2_face_contact:contact_meshes = "SubMesh2 Mesh2" ;
SubMesh2_face_contact:contact_type = "face face" ;
SubMesh2_face_contact:start_index = 0 ;

Hinweise:

  1. Das Konzept der Mesh Topology Contact Variable ist nicht in den UGRID Conventions enthalten.
  2. Indizes starten mit Null.
  3. Jedes Plot-Subface verweist auf jeweils ein Face (Polygon) des Berechnungsgitters.
  4. Für jedes Face (Polygon) des Berechnungsgitters sind i.d.R. mehrere Verweise auf Plot-Subfaces vorhanden.

Koordinatentransformation

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Strukturübersicht

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