Autor: Michal Košek
Uživatelská příručka
Tvorba objemových modelů
Obsah
Úvod ... 3
Specifikace dat očekávaných na vstupu ... 4
Soubor body_line ... 5
Soubor area_line ... 6
Soubor line_tri ... 7
Podoba výstupního souboru ... 8
Technické požadavky ...10
Systémové požadavky: ...10
Požadavky na data a software: ...10
Chybová hlášení ...11
Úvod
Tento program slouží především pro zpracování dat popisujících model zemského povrchu v GIS, konkrétně geoinformatický model rozpukané oblasti. Pro tyto modely je potřeba vytvořit geometrický model a modelovou síť. V tomto modelu pak chceme vystihnout zlomy a rozpukané horniny, tedy pukliny a vytvořit objemový model.
Toto ovšem GIS softwary neovládají, proto je potřeba program, který vytvoří propojení mezi GIS a generátorem sítí a následně vytvoří geometrický model.
Tato aplikace tedy umožňuje automatizaci převodu složitých modelů rozpukaných oblastí popsaných trojúhelníkovou sítí
vyexportovaných ze softwaru GIS do geometrického modelu, který je vytvořen dle předepsané struktury programu pro generování 3D sítí s názvem GMSH. Vstupem tohoto programu bude tedy model vytvořený v GIS, resp. data, která ho popisují a výstupem bude objemový model, vytvořený na základě puklin a tento model bude ve formátu programu GMSH, který tedy umožňuje generování 3D sítí a je vstupem do softwaru pro geometrii modelů proudění a transportu.
Tento manuál se zabývá především přesným popisem dat, která jsou očekávaná na vstupu a je zde také přibližně popsán význam aplikace a samotný výstup z aplikace. Ovšem pro potřebné pochybení celé problematiky tento manuál neslouží, jelikož se jedná o komplexní záležitost a je tedy potřeba pro přesné pochopení významu aplikace a vůbec objemových modelů přečíst přiloženou bakalářskou práci.
Specifikace dat očekávaných na vstupu
Tento software je vytvářen a implementován především pro data vyexportovaná z programu GIS. Tyto data mohou být v různém formátu a možností, v jaké podobě tato data mohou být je mnoho.
Jednotlivé vrstvy v rámci těchto dat jsou v několika formátech a jedním z nich je formát „.dbf“, který lze snadno převést na formát
„.txt“ , přičemž na vstupu tohoto softwaru je očekáván právě soubor formátu „.txt“, vytvořený ze souboru „.dbf“ tak, že sloupce jsou odděleny tabulátorem.
Vstupem do mého programu budou konkrétně tři takovéto soubory. To mimo jiné znamená, že není problém data upravit tak, aby vypadala přesně podle předlohy, kterou v rámci mého softwaru očekávám, pokud si uživatel otevře libovolný tabulkový editor a také to znamená, že data nemusí být vytvořená v programu GIS, ale mohou být vytvořena dle libovolné předlohy přepsáním a
vytvořením patřičných tabulek. Přesný formát těchto tří tabulek si nyní popíšeme níže.
Společné je to, že na prvním řádku se očekává název sloupce. Ten ale může být libovolný, jelikož o který sloupec se vlastně jedná resp. která data obsahuje uživatel určuje sám pomocí příslušných prvků při načítání dat v samotné aplikaci. Vždy po kliknutí na tlačítko „načti soubor“ uživatel může načíst pomocí dialogového okna systému Windows soubor.
Soubor body_line
V prvním případě očekávám soubor popisující body a linie v daném modelu a také především šest důležitých sloupců, které mohou být různě přeházeny a pojmenovány, přičemž v této tabulce může být sloupců libovolný počet, ale jak bylo zmíněno,
požadovaných je pouze šest. Uživatel pomocí číselných okének určí číslo sloupce, ve kterém se příslušná data nachází, přičemž je potřeba si uvědomit, že indexování začíná od nuly, tedy první sloupec má index nula.
Konkrétně pro tento soubor jako první očekává aplikace index sloupce (je označen jako „id_line“), ve kterém se nachází identifikační čísla linií, které tvoří model. Dále index sloupce s identifikačními čísli bodů(daný bod je vždy jedním z dvou hraničních bodů příslušné linie, z čehož plyne, že každá line, určená svým číslem je v sloupci dvakrát).
Následuje index sloupce "hranice" a další, tedy čtvrté okénko očekává číslo, která mi říká, jakou hodnotu naleznu v sloupci
"hranice", pokud je linie na daném řádku hranicí, jelikož i tato hodnota záleží na typu dat. Tedy pokud je například příslušné okénko vyplněno hodnotou jedna, znamená to, že všechny linie v modelu, které jsou hranicí, mají v tomto sloupci na daném řádku číslo jedna. Další tři číselná okénka očekávají indexy sloupců, obsahující souřadnice bodů x,y a z, odpovídajících bodu na daném řádku, určeného svým identifikačním číslem. Pokud tyto údaje nevyplní uživatel zcela správně, aplikace zcela jistě nebude fungovat.
Soubor area_line
Ve druhém souboru očekávám pouze dva podstatné sloupce. Jedná o soubor, který mi identifikuje plochy v rámci modelu, tvořeného body a liniemi a v rámci této identifikace přiřazuje číslo jednotlivých ohraničeným plochám. Tyto plochy jsou určeny liniemi, které ji ohraničují. Dané plochy musí být
trojúhelníkové, tedy musí být tvořené právě třemi liniemi, jinak software nebude fungovat.
První index, který uživatel musí zadat, je index sloupce
„id_area“, tedy sloupce, který obsahuje identifikační číslo plochy v rámci modelu a druhý index náleží sloupci „id_line“, ve kterém je identifikační číslo jedné z linií, ohraničující tuto plochu. To znamená, že v případě trojúhelníkové plochy bude jedno konkrétní
identifikační číslo, odpovídající dané ploše, v sloupci „id_area“
celkem třikrát a každá linie bude v daném sloupci tolikrát, kolik ploch ohraničuje, tedy v případě 2D plochy maximálně dvakrát.
Soubor, který aplikace očekává musí mít přesně tuto
podobu. Pokud soubor, vyexportovaný z GISU bude mít například tři sloupce s identifikačními čísli linií a každé id plochy pouze jednou(
tzn., že na každém řádku bude id plochy a následně tři sloupce s liniemi, které tuto plochu ohraničují) , pak jednoduše upravím tuto tabulku do správné podoby přesunutím patřičných dat.
Soubor line_tri
Ve třetím souboru aplikace pracuje také pouze se dvěma sloupci. Tento soubor popisuje model z hlediska puklin v něm a to tak ,že určuje, které linie tvoří danou puklinu, resp. říká, zda daná linie je či není puklinou a pokud puklinou je, tak je na daném řádku v příslušném sloupci číslo této pukliny. Uživatel musí vyplnit jako první index sloupce, ve kterém se nachází číslo pukliny. Pokud linie na daném řádku tvoří nějakou puklinou, je zde identifikační číslo příslušné pukliny, v opačném případě aplikace očekává, že zde bude číslo nula, to znamená, že v tomto sloupci, jako ve všech ostatních, musí být nějaká hodnota, konkrétně číselná. Druhý index odpovídá logicky sloupci, který obsahuje identifikační čísla linií. Každá linie je v tomto sloupci právě jednou a pokud spočítáme počet výskytu jedné pukliny (jedné číslovky) ve sloupci „puklina“, zjistíme, jak „dlouhá“ je tato puklina resp. kolik linií ji tvoří.
Podoba výstupního souboru
Výstupní soubor odpovídá požadavkům na geometrický model a modelovou síť pro vstupní model a je strukturován a vytvořen dle předlohy programu GMSH a je ve formátu „.geo“. V tomto programu můžeme vytvářet námi požadované sítě pro daný programem vytvořený 3D model v podobě vyhovující požadavkům zadání. Tento software musí mít na vstupu všechny potřebné soubory popisující daný model a také příslušný soubor, který určuje, které linie v rámci modelu jsou puklinami.
Umístění tohoto výstupního souboru určíme pomocí dialogového okna "Zvolte umístění souboru" a následně v textovém okně připíšeme i jeho název. Soubor musí mít samozřejmě koncovku
".geo".
Výstupní model je vytvořen tak, že software v původním modelu vytáhne linie, které jsou puklinou resp. vytvoří k nim příslušné „svislé“ plochy a totéž provedeme i s liniemi, které leží na hranici celého povrchového modelu. Vytvoří ještě podstavu pro model, abychom měli skutečný 3D model, přičemž podstava nebude pouze jedna, ale několik vždy pro danou uzavřenou oblast.
Uzavřenou oblastí myslíme seznam linií, ohraničující několik trojúhelníkových ploch v modelu, přičemž linie musí být puklinou nebo hranicí modelu a tato oblast nesmí obsahovat žádnou další uzavřenou oblast.
Nyní z tohoto povrchového modelu, který reprezentuje v našem případě trojúhelníková síť, vytvořené svislé plochy, které vystupují dolu z modelové sítě a podstavy definujeme objemy.
Objemy určíme na základě již zmíněných uzavřených oblastí, kdy každá uzavřená oblast odpovídá právě jednomu objemu. Horní plocha objemu je část původní trojúhelníkové sítě ohraničena puklinami a hranicí, stěny objemu jsou právě vytvořené svislé plochy, které leží pod příslušnými liniemi, tvořící uzavřenou oblast a podstava objemu je ohraničena „spodními“ liniemi, ležící pod liniemi ohraničující uzavřenou oblast, přičemž tedy počet linií ohraničují podstavu je shodný s počtem linií, které ohraničují příslušnou uzavřenou oblast.
Všechny tyto komponenty výsledného modelu je možné vidět při zobrazení v 3D podobě v programu GMSH. Respektive těžko můžeme vidět samotné ohraničené objemy, ale pokud chceme vidět polohu jednotlivých objemů, resp. čísla jednotlivých objemů v modelu, můžeme si je zobrazit pomocí tohoto softwaru, přes položku nastavení a zobrazení čísel objemů. Stejným způsobem si můžeme zobrazit i identifikační čísla ostatních komponent.
Technické požadavky
Systémové požadavky:
Operační paměť: 5MB (bez OS) Operační systém: Windows NT
Pevný disk: 0.5 MB volného místa (bez instalace)
Požadavky na data a software:
vstup:
3x soubor formátu „.txt“ v přesně daném formátu (odpovídající počet sloupců a jejich obsah musí být dle předepsané struktury)
programy:
tabulkový editor s možností exportu do formátu „.txt“
způsobem, kdy sloupce oddělíme tabulátorem výstup:
1 x soubor formátu „.geo“
programy:
Aplikace GMSH, která otevírá soubory formátu „.geo“ a zobrazí tento model v 3D podobě.
Chybová hlášení
V případě, že uživatel načte první soubor nesprávně (například zamění ho za jiný), aplikace ho na to upozorní a uživatel může přepsat cestu v textovém okně nebo ji zadat znovu pomocí tlačítka „načti soubor“. Je potřeba si uvědomit, že aplikace
kontroluje pouze počet sloupců a pokud tento údaj sedí, pokouší se načítat data. Pokud dojde k chybě, pak zazní jedno z těchto
chybových hlášení. Prvním je "Nesedí počet sloupců !! ", což znamená, že na prvním řádku v souboru není dostatečný počet tabulátorů, tedy sloupců, oddělených tabulátorem. Nejčastěji to znamená, že uživatel zaměnil soubory. Druhým možným hlášením je
"Chybná vstupní data !! ", což značí, že sice sedí počet sloupců, ale jejich obsah není ve správném formátu, čímž je myšleno především, to, že ve sloupích, kde mají být čísla resp. text, nejsou data
odpovídající typu.
Stejná chybová hlášení platí i pro další dva soubory, přičemž pokud chceme druhý resp. třetí soubor načíst, musíme mít vyplněný ten předchozí resp. předchozí dva. V opačném případě nás bude informovat o jejich nevyplnění chybové hlášení „Nejprve musíte vyplnit správně cestu k souboru ...“.
Pokud máme vyplněné správně tři cesty ke třem funkčním souborům můžeme vyplnit cestu k výslednému souboru. Pokud vše proběhne jak má, budete informováni hlášením "soubor byl úspěšně vytvořen ! " Je faktem, že zda byl úspěšně soubor vytvořen, je stále závislé na správnosti vstupních dat. Program není schopen v této fázi odhalit všechny chyby, a tak je možné, že i v případě tohoto
informačního hlášení o úspěšném vytvoření není model zcela správě.První chybou může být, že po otevření v aplikaci GMSH nám zahlásí chybu. Aplikace GMSH vždy informuje o tom, ve kterém objektu je chyba. Dle toho se můžeme soustředit na konkrétní objekt a podívat se do vstupních dat na všechny výskyty této
komponenty samotného modelu s příslušných identifikačním číslem, což nám umožní rychleji nalézt chybu. Pokud aplikace žádné
chybové hlášení nenahlásí stále může být model nekompletní. V tom případě je dobré si zobrazit identifikační čísla jednotlivých komponent (ať už bodů, linií, ploch či objemů) a podívat se, který z nich není zobrazen a následně opět můžete rychleji identifikovat a opravit chybu ve vstupních datech.
