mikefm網格生成器中文教程

1、MIKE21 FM網格生成器培訓教程目 錄17 簡介117.1概念217.2邊界定義318開始318.1介紹318.2數(shù)據(jù)位置418.3 步驟1 - 建立一個工作區(qū)域418.4步驟2 - 導入模型邊界線518.5步驟3 - 編輯陸地邊界線718.6 步驟4 - 定義開邊界918.7步驟5 - 生成網格918.8步驟6 - 對陸地邊界進行光滑處理1018.9步驟7 - 網格地形插值1218.10 步驟8 - 對網格進行光滑處理1518.11 步驟9 - 使用多邊形來控制節(jié)點密度15MzGeneric.pdf手冊中Mesh Generator部分17簡介網格生成器（mesh generator）為

2、制作三角網格提供了工作平臺。創(chuàng)建合理的網格是模型獲得可靠結果的重要條件?；?MIKE Zero 之上的MIKE 21 Flow Model FM, MIKE 3 Flow Model FM 和 MIKE 21 Spectral Wave Model FM,都是以三角網格為基礎的。 圖 17.1全球模型的陸地/海洋邊界網格的生成包括選擇適當?shù)哪M范圍，確定地形網格的分辨率，考慮流場，風場和波浪場的影響，為開邊界和陸地邊界確定邊界代碼。此外，在考慮穩(wěn)定性的前提下，確定地理空間的分辨率。 生成網格文件可以使用MIKE Zero網格生成器。網格文件是一個ASCII文件（擴展名*.mesh），其中包括

3、地理位置信息和在網格中每一個節(jié)點的水深。文件還包括三角形的節(jié)點連通性信息。所有關于生成網格文件的配置信息都在網格定義文件(擴展名*.mdf) 中, 文件可以被修改和再利用。網格生成器的功能包括從不同的外部信息源(例如. XYZ 水深點，XYZ等值線，MIKE 21矩形網格地形，MIKE C-MAP數(shù)據(jù)) 輸入原始數(shù)據(jù)，或是用內置的制圖工具手動創(chuàng)建地形數(shù)據(jù)。用戶可以在網格生成器中導入背景圖片，例如地圖，在數(shù)據(jù)編輯時使用它們，或用來提高圖形的后處理效果。17.1概念網格生成器的使用不斷地圍繞著節(jié)點（node），頂點（vertice），弧線（arc）和多邊形（polygon）的操作。因此，了解這些概

4、念的含義是非常重要的。 · 節(jié)點定義了一個弧的開始和結束。一個封閉的弧只有一個節(jié)點，開放的弧有兩個節(jié) 點。· 弧的內部點叫做頂點，主要用于弧的定位。· 一個弧是由許多線段組成的，組成弧的主要要素是頂點（零個或多個）和節(jié)點（一個或兩個）。· 多邊形是一個閉合的環(huán)，它由一個封閉的弧線，或兩個或多個打開的弧線組成。多邊形不需要用戶特別定義，當封閉一個或一組弧線時會自動產生一個多邊形。一個多邊形可以被定義為一個區(qū)域（Zone），區(qū)域的名稱由用戶給出。通過定義區(qū)域，多邊形可以被包含入或是排除出模擬區(qū)域。實際上，網格生成器的工作區(qū)域最終應該生成的是一個大的多邊形，這

5、個大多邊形確定了區(qū)域的范圍和內部的小多邊形，這些小多邊形確定了區(qū)域范圍內的陸地子區(qū)域。 圖17.2網格生成器的概念注意：模型區(qū)域（Domain Area）和工作區(qū)域(Workspace Area)是不同的概念，模型區(qū)域是指使用數(shù)學模型所要模擬的實際空間范圍，工作區(qū)域是指網格生成器內進行網格操作的工作范圍。模型區(qū)域是工作區(qū)域的一個子集。 網格生成器的應用包括三個階段：1、確定模型邊界 閉合邊界（陸地-海洋）和開邊界（參見Boundary Definitions）。用戶可以通過導入陸地-海洋邊界文件，或是在工作空間范圍內手動操作生成模型邊界。2、如果你對模型的邊界滿意，此時就可以生成一個與水深無關

6、的網格。你可以通過控制三角形最大面積、三角形最大扭曲度，區(qū)域最大節(jié)點數(shù)來控制三角形的生成。3、最后，按照單元中心的水深值，程序會進行網格稀疏的自動調整。當然，這需要用戶導入水深信息。你可以在工作空間范圍內定義多個獨立的多邊形，每一個多邊形的網格細化都可以是獨立的。17.2邊界定義用戶使用點的屬性參數(shù)來區(qū)分陸地邊界和開邊界。定義點的屬性參數(shù)操作如下：選擇一個節(jié)點（或多個）,右擊并選擇屬性。從Point Properties 對話框中添加節(jié)點屬性值，如圖17.3所示。圖 17.3確定節(jié)點屬性值字段屬性的具體數(shù)值是無關緊要的（在對話框中字段被標注為a）。這些值被用來區(qū)分網格中不同的開邊界。在模型搭建

7、過程中，用戶需要把網格制作中定義的數(shù)值和具體的開邊界聯(lián)系起來。對于閉邊界（水陸邊界），統(tǒng)一使用1。注意：當生成網格時，網格生成器默認所有的邊界都是陸地邊界。所以，你需要為所有的開邊界手動定義屬性值。提示：可以選一個弧并確定弧的屬性值，這個屬性將應用于弧上所有的點（頂點和節(jié)點）。 18開始18.1介紹本章簡短地介紹了如何使用網格生成器（Mesh Generator）來生成網格地形。下面的例子將通過Funningsfjord網格實例向用戶演示如何生成一個網格地形。這個例子包含以下步驟：步驟1 建立一個工作區(qū)域步驟2 導入模型邊界線步驟3 編輯陸地邊界線步驟4 定義開邊界步驟5 生成網格步驟6 對陸

8、地邊界進行光滑處理步驟7 網格地形插值步驟8 對網格進行光滑處理步驟9 使用多邊形來控制節(jié)點密度18.2數(shù)據(jù)位置例子中用到的數(shù)據(jù)文件位于默認的安裝位置，即：c:Program FilesMIKEZeroExamplesMIKE_ZeroMeshEdit文件夾. 18.3步驟1 建立一個工作區(qū)域從MIKE Zero文件菜單中選擇New然后選擇Mesh Generator。用戶必須在Mesh Generator創(chuàng)建工作區(qū)域之前對要操作的網格的投影進行定義。一開始程序會提示輸入投影設置，如圖18.1所示。圖18.1工作區(qū)域投影注意：如果你想使用UTM坐標投影的話，你必須輸入一個UTM區(qū)號。請參見Re

9、ference Guide來對了解如何選擇UTM區(qū)。請選擇UTM坐標投影并且輸入30作為UTM區(qū)號。Mesh Generator會創(chuàng)建一個工作區(qū)域，然后你就可以初始化mesh的創(chuàng)建過程。18.4步驟2 導入模型邊界線模型邊界包含兩個種類：l 陸地和水之間的邊界，稱之為陸地邊界。l 模型模擬時，應用邊界條件（水位，流量變化或者波譜）的地方。 這些邊界被稱之為開邊界。定義模型邊界最簡便的方法是通過使用MIKE C-MAP。MIKE C-MAP是一個包含全球所有海洋水深和陸地-水邊界的數(shù)據(jù)庫。你可以在MIKE C-MAP中對一個特定區(qū)域進行放大，并將陸地-水邊界和水深值導出到Mesh Generat

10、or進行使用。在這個例子里面，使用了從MIKE C-MAP里面導出的兩個數(shù)據(jù)文件：· Land.xyz,定義陸地邊界· Water.xyz,定義區(qū)域內一系列點的水深圖18.2顯示了提取數(shù)據(jù)的區(qū)域。圖18.2 Funning 海灣從Data菜單里面選擇Import Boundary并且選擇land.xyz文件。選擇land.xyz文件后，會出現(xiàn)如圖18.3所示的Boundary Attribute對話框。圖18.3邊界屬性在菜單里面你可以對land.xyz文件的布置，數(shù)據(jù)的投影和如何對數(shù)據(jù)進行內插進行定義。Reference Guide提供了導入格式的詳細信息。請對圖18.3

11、中的數(shù)值進行定義。注意：此處定義的LONG/LAT投影說明在land.xyz文件中的數(shù)據(jù)是緯度和經度。Mesh Generator會將經緯度轉化成在UTM-30投影坐標中的東向和北向的坐標。網格生成器讀取數(shù)據(jù)文件并更新工作區(qū)域，如圖18.4顯示。圖 18.4導入的邊界數(shù)據(jù)在本例中，因為我們只模擬Fjord海峽本身，所以只生成海峽內的網格。從圖18.4中可以看出，模擬的區(qū)域包括：· 模型區(qū)域東北角的一個模型開邊界· 沿海峽東部和西部的陸地邊界下一步包括清理工作區(qū)域不必要的陸地-水邊界點。18.5步驟 3 編輯陸地邊界線在這一步驟中，需要刪除圖18.4所示的模型區(qū)域外的所有點。

12、首先刪除工作區(qū)左邊的點和弧線。選擇工具欄上的Delete button (橡皮擦圖標)，然后選中窗口左區(qū)域中的點和弧線進行刪除。 如下圖18.5所示。圖 18.5刪除點和弧線用戶可以畫一個矩形框住多個對象將它們快速刪除。按照下面步驟刪除工作區(qū)右上角的點和弧線：在編輯工具欄上選擇 Delete鍵, 按住左鍵后拖拉鼠標框中右上角的這些點和弧線，完成后放開左鍵，這樣選中的點和弧線就被刪除了。 也可以畫出一個多邊形圈選所要刪除的點，然后按鍵盤上的Delete鍵來進行刪除。請按如下步驟操作:1、在編輯工具欄上選擇Select Point function2、右擊鼠標，在顯示的上下文菜單中選擇 Insid

13、e Polygon3、右擊鼠標添加polygon的角。沿著窗口左上角的陸地線畫一個多邊形4、雙擊鼠標左鍵，完成這個多邊形5、按鍵盤上的Delete鍵，將多邊形中所有的點刪除參見圖 18.6。圖 18.6多邊形選擇最終得到的陸地邊界如圖18.7所示。注意圖中以下幾點:· 圖18.7中所示的陸地邊界是一個開放弧線（有兩個節(jié)點）。這是通過把所有陸地節(jié)點轉化為頂點來實現(xiàn)的。在這一過程中要確保陸地邊界上所有的洞都要封閉- 這取決于你之前是如何清空它所在的工作區(qū)的。· 在模型區(qū)域右上角畫出一段新的弧線來封閉海峽。新的開邊界和陸地邊界采用相同的兩個節(jié)點。這段弧線是通過選擇Draw Arc

14、工具，然后點擊海峽段兩邊的nodes來生成的。該開邊界弧線有以下兩個作用:1、定義一個可設置邊界條件的開邊界2、生成一個多邊形來封閉模型區(qū)域。這樣該模型區(qū)域就可以三角化了, 因為只有封閉區(qū)域(多邊形)才能被三角化。圖 18.7生成的陸地邊界18.6步驟 4 定義開邊界區(qū)分陸地邊界和開邊界是非常重要的。正如步驟3 - 邊界陸地邊界線中所描述的，圖18.4所示的模型區(qū)域同時有一個陸地邊界和一個開邊界。網格生成器將所有的邊界默認為陸地邊界。用戶必須自己將右上角的邊界定義為開邊界。在Editing Toolbar中選擇Select Arc工具，然后選擇Open Boundary Arc。右擊鼠標，選擇

15、Properties. 在出現(xiàn)的對話框中將Arc Attribute 設為2。這樣模型模擬程序就會將屬性值為2的弧線判斷為一個開邊界。 注意: 弧線結點屬性值的默認值都為0. 當導出一個生成的網格時, 所有的弧線和 節(jié)點的屬性值會從0變?yōu)?。屬性值1代表了陸地邊界。因此需要用2或者更高的屬性值代表開邊界。對賦予同一邊界條件的邊界節(jié)點和弧線需使用相同的屬性值。18.7步驟 5 - 生成網格現(xiàn)在，用戶可以生成網格了。請在Mesh菜單中選擇Triangulate選項，于是出現(xiàn)Triangulation的對話框。在Triangulation對話框的Option欄中（如圖18.8所示），用戶可以通過設定

16、參數(shù)從而控制網格的生成過程。圖 18.8Triangulation點擊Triangulate，然后點擊Generate，網格生成器就會自動計算并生成網格，如圖18.9所示。圖 18.9生成的網格18.8步驟 6 - 對陸地邊界進行光滑處理如果生成的三角網格不夠理想，譬如，靠近陸地的網格過小，用戶可以有多個不同的方法來修正。其中之一就是對陸地邊界進行平滑處理。在Mesh菜單中，選擇Delete Mesh選項，然后選擇Land Boundary Arc，點擊鼠標右鍵并選擇Redistribute vertices, 就會出現(xiàn)Redistribute Vertices對話框，見圖18.10。圖 18

17、.10 重新分布頂點對話框在Redistribute vertices對話框中（如圖18.10）設定參數(shù)，然后點OK。注意：用戶在接受新的結果之前，應該先預覽生成的邊界。如果地形很復雜，可能新產生的陸地邊界無法被模型接受。如圖18.11所示，新生成的陸地邊界比原來的平滑。圖 18.11 光滑處理后的陸地邊界在新的陸地邊界基礎上生成的三角網格如圖18.12所示。注意：新的邊界線上的點比原來“粗糙”的邊界線上的點（見圖18.9）排列規(guī)則。圖 18.12 陸地邊界光滑處理后生成的三角網格 18.9步驟 7 - 網格地形插值用戶可以細化網格，將生成的三角形與水深關聯(lián)起來。一般來說，淺水區(qū)三角形要比深水

18、區(qū)的要小。請按照如下步驟：1 、刪除網格2 、用編輯工具欄的Insert Polygon工具在峽灣插入Polygon標記，使用Seleclt polygon工具，選中多邊形標記，點擊鼠標右鍵，選擇Properties。反選第一個記號框，確保該區(qū)域包含在三角化區(qū)域中。3 、生成網格-在Mesh菜單中選擇Triangulate菜單項在網格節(jié)點插入Z值之前，必須導入內插的離散數(shù)據(jù)。用Data菜單Import Scatter Data導入離散數(shù)據(jù)。清選擇water.xyz文件，指定LONG/LAT投影。在導入數(shù)據(jù)后，顯示圖形應該如圖8.13所示。圖18.13 離散數(shù)據(jù)視圖現(xiàn)在可以將導入的離散數(shù)據(jù)內插到

19、網格節(jié)點中。在Mesh菜單中選擇Interpolate。接受默認值(default value)，選擇Interpolate。內插結束后，點擊Close按鈕，內插后的網格深度以等高線圖顯示。結果見圖18.14。圖18.14等高線圖現(xiàn)在可以細化網格來考慮水深。在Mesh菜單中選擇Refine mesh，接受默認值(default values)，點擊Refine按鈕。經過細化的一系列子網格如圖18.15所示。圖18.15細化的網格現(xiàn)在可以注意到靠近陸地的三角區(qū)的面積比峽灣中間的三角網格要小。18.10步驟 8 - 對網格進行光滑處理通常，必須保證相鄰的三角形之間的面積和偏斜度變化越小約好，即，在網格的不同區(qū)域創(chuàng)建平滑的過渡。在Mesh菜單選擇Smoth mesh, 確定10作為迭代數(shù)目。在圖18.16種可以看到網格經過平滑后效果。圖18.16平滑效果18.11步驟 9 使用多邊形來控制節(jié)點密度一般情況下，在整個模型區(qū)域內的局部地區(qū)可能需要比其他地區(qū)更為精細的分辨率和網格密度。用戶可以通過Step 7描述的以水深來進一步細分網格，進而在一定程度上達到局部加密的目的。另外一種方式就是把模擬區(qū)域劃分成不同的子區(qū)域，或者叫多邊形區(qū)域，然后針對不同區(qū)域定義不同的最大單元面積。這種方法可以使用戶