PATHS – Pathlet-Animationstool für Hydrogeologische Simulationen

In der Gewässersystemmodellierung werden besonders bezüglich der unterirdischen Strömungsvorgänge die Vorstellungskraft und Intuition der Bearbeiter herausgefordert, da sich alle Prozesse der direkten Beobachtbarkeit entziehen. Schon der Systemaufbau kann nur über ein hydrogeologisches Modell basierend auf punktuellen Informationen (Bohrungen, Aufschlüsse) erschlossen werden. Durch eine integrierte Betrachtungsweise des gesamten Gewässersystems mit oberirdischen und unterirdischen Komponenten gewinnen die Problemstellungen zusätzlich an Komplexität.

Berechnungsergebnisse müssen neben der Verteidigung vor einem fachlichen Publikum (Gutachter, Behörden) häufig auch einem Konsortium aus fachfremden Entscheidungsträgern (Interessensgruppen, Bevölkerung) plausibel verdeutlicht werden. Bisherige Ansätze für die Darstellung wirken für den Betrachter häufig überfrachtet und verlieren deshalb schnell ihre Anschaulichkeit.

Ziel: Visualisierungstool zur intuitiven 3D Darstellung

Kernziel des Projektes war die Entwicklung eines Visualisierungstools zur intuitiven 3D Darstellung instationärer Strömungsfelder mittels Pathlets. Pathlets stellen kurze Segmente von Partikelbahnen der Strömung dar. Sie erlauben es, das Geschwindigkeitsfeld insbesondere im instationären Fall einfach zu erfassen, nachzuvollziehen und zu interpretieren.

Neben der Visualisierung von Gewässerströmungsdaten zu Demonstrationszwecken stand auch das Schaffen der Möglichkeit zur interaktiven Datenexploration und -analyse für Entwickler von Simulationsmodellen und -software im Fokus. Dabei wurden die spezifischen Anforderungen an die Darstellung von Grundwasser- und allgemeinen Gewässerströmungen besonders berücksichtigt.

Software STRING

In einem gemeinsamen Vorgängerprojekt wurden bereits Erfahrungen in der intuitiven Visualisierung von 2D Gewässerströmungen gesammelt. Diese Form der 2D Strömungsvisualisierung hat sich als sehr nützlich und intuitiv herausgestellt. Trotz des Erfolges konnten aufgrund des 2D Abbildes nicht alle 3D Strömungsfeatures dargestellt und detektiert werden. Deshalb war die Erweiterung auf eine 3D Strömungsvisualisierung notwendig, die den intuitiven Charakter auch in 3D beibehält.

Dadurch ergeben sich neue Herausforderungen:

• Verstärkung der Übersichtlichkeit der Pathletvisualisierung und des Tiefeneindrucks
• Entwicklung von spezialisierten Filteralgorithmen zur intelligenten Datenaufbereitung
• Interaktivität bei gleichzeitiger Unterstützung bereits vorhandener Hardware zur Ermöglichung der Datenexploration/-analyse

Die Projektergebnisse sind in der Software STRING umgesetzt. Die Visualisierung basiert auf Grundideen aus dem Bereich der Gitterfreien Methoden. Hier sind insbesondere die Seeding-Strategie und die Bewegung der Pathlets zu nennen, die direkt aus der dort verwendeten Methodik abgeleitet sind.

Projektart: ZIM-KF Projekt
Projektpartner: delta h Ingenieurgesellschaft mbH