JPH05307590A - 数値解析用空間メッシュ生成装置及び数値解析装置 - Google Patents
数値解析用空間メッシュ生成装置及び数値解析装置Info
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- JPH05307590A JPH05307590A JP4135941A JP13594192A JPH05307590A JP H05307590 A JPH05307590 A JP H05307590A JP 4135941 A JP4135941 A JP 4135941A JP 13594192 A JP13594192 A JP 13594192A JP H05307590 A JPH05307590 A JP H05307590A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 地表面上部の空間を自動的にメッシュ分割す
る。 【構成】 データ入出力装置１０１と地形情報入力部１
０４により２次元等高線データを入力し、解析領域定義
部１０５、２次元メッシュ生成部１０６を用いて２次元
メッシュを生成し、さらにこれから３次元メッシュ生成
部１０７により３次元メッシュデータを自動生成する。 【効果】 計算機との対話方式により地図情報を入力す
れば、２次元メッシング操作を行うだけで、地表面上部
の３次元メッシュが自動的に作成できるため、流体解析
用の入力データ作成時間が大幅に短縮できる。
る。 【構成】 データ入出力装置１０１と地形情報入力部１
０４により２次元等高線データを入力し、解析領域定義
部１０５、２次元メッシュ生成部１０６を用いて２次元
メッシュを生成し、さらにこれから３次元メッシュ生成
部１０７により３次元メッシュデータを自動生成する。 【効果】 計算機との対話方式により地図情報を入力す
れば、２次元メッシング操作を行うだけで、地表面上部
の３次元メッシュが自動的に作成できるため、流体解析
用の入力データ作成時間が大幅に短縮できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、数値解析用空間メッシ
ュ生成装置に関わり、特に空間的に（３次元的に）分布
する物理量を有限要素法を用いて解析するための解析用
メッシュを生成するのに適した数値解析用空間メッシュ
生成装置及び数値解析装置に関する。
ュ生成装置に関わり、特に空間的に（３次元的に）分布
する物理量を有限要素法を用いて解析するための解析用
メッシュを生成するのに適した数値解析用空間メッシュ
生成装置及び数値解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有限要素法を用いた解析のための３次元
メッシュの生成法としては、特開昭６３ー６６７１号な
どで提案されているような、地図上の等高線データから
地表面の３次元メッシュデータを作成するもの、あるい
は特開平２ー２３６７８２号などで提案されている３次
元地表面形状データを各種演算に用いる方法などがあ
る。
メッシュの生成法としては、特開昭６３ー６６７１号な
どで提案されているような、地図上の等高線データから
地表面の３次元メッシュデータを作成するもの、あるい
は特開平２ー２３６７８２号などで提案されている３次
元地表面形状データを各種演算に用いる方法などがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】湖沼や海洋などの水圏
内の流れ、温度、あるいは汚染物質の移動／拡散の解
析、または広い地域での気流の解析などの空間的物理量
を解析する場合、地表面あるいは海底／湖底面だけでな
く、その上の空間を３次元的にメッシュ分割する必要が
ある。しかし上記した従来技術は、地表面などの形状で
規定される面の上部空間のメッシュを自動生成するもの
ではないから、このメッシュ生成のために多大な労力が
かかるという問題がある。
内の流れ、温度、あるいは汚染物質の移動／拡散の解
析、または広い地域での気流の解析などの空間的物理量
を解析する場合、地表面あるいは海底／湖底面だけでな
く、その上の空間を３次元的にメッシュ分割する必要が
ある。しかし上記した従来技術は、地表面などの形状で
規定される面の上部空間のメッシュを自動生成するもの
ではないから、このメッシュ生成のために多大な労力が
かかるという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、地表面などの上部空間を
自動的にメッシュに分割して上記のような流れ解析等の
作業が容易に行えるようにするための、数値解析用空間
メッシュ生成装置及び解析装置を提供するにある。
自動的にメッシュに分割して上記のような流れ解析等の
作業が容易に行えるようにするための、数値解析用空間
メッシュ生成装置及び解析装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、等高線で定義
された２次元地形図上の地表高さ分布を入力するための
地形情報入力手段と、該手段により入力された２次元地
形図から指示情報により解析対象とする領域を抽出する
ための解析領域定義手段と、該手段により定義された解
析領域を２次元小領域である２次元メッシュに分割する
ための２次元メッシュ生成手段と、該手段により定めら
れた上記２次元メッシュの各々の高さ方向の柱状空間を
指示情報に応じた大きさの３次元小領域である３次元メ
ッシュに分割するための３次元メッシュ生成手段とを設
ける。更に本発明は上記各手段に対する具体的なやり方
を提供する。更に、この生成したメッシュを用いて地表
上部空間内部での流れ及び温度、物質などの移動を解析
することとした。
された２次元地形図上の地表高さ分布を入力するための
地形情報入力手段と、該手段により入力された２次元地
形図から指示情報により解析対象とする領域を抽出する
ための解析領域定義手段と、該手段により定義された解
析領域を２次元小領域である２次元メッシュに分割する
ための２次元メッシュ生成手段と、該手段により定めら
れた上記２次元メッシュの各々の高さ方向の柱状空間を
指示情報に応じた大きさの３次元小領域である３次元メ
ッシュに分割するための３次元メッシュ生成手段とを設
ける。更に本発明は上記各手段に対する具体的なやり方
を提供する。更に、この生成したメッシュを用いて地表
上部空間内部での流れ及び温度、物質などの移動を解析
することとした。
【０００６】
【作用】オペレータは解析領域の指定や分割数または分
割幅の指定などの簡単な操作を行うだけでその指示を受
けて得られる指示情報に従って３次元メッシュデータが
自動生成されるから、空間的物理量の解析が容易とな
る。
割幅の指定などの簡単な操作を行うだけでその指示を受
けて得られる指示情報に従って３次元メッシュデータが
自動生成されるから、空間的物理量の解析が容易とな
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１は本発明の実施例の全体構成を示すブロック
図で、オペレータが対話的にデータを入力するデータ入
出力装置１０１と、地形情報から解析用入力データ（地
形データ、解析領域データ、２次元メッシュデータ、３
次元メッシュデータ）を作成するプリプロセサ１０２
と、プリプロセサ１０２で作成した解析用入力データを
格納するデータベース１０３とから構成される。さら
に、プリプロセサ１０２は、地形情報入力部１０４、解
析領域定義部１０５、２次元メッシュ生成部１０６、及
び３次元メッシュ生成部１０７からなり、各処理部はデ
ータ入出力装置１０１からの指示により、データの変換
処理やディスプレイへの表示やデータベースとのデータ
アクセスを行う。
する。図１は本発明の実施例の全体構成を示すブロック
図で、オペレータが対話的にデータを入力するデータ入
出力装置１０１と、地形情報から解析用入力データ（地
形データ、解析領域データ、２次元メッシュデータ、３
次元メッシュデータ）を作成するプリプロセサ１０２
と、プリプロセサ１０２で作成した解析用入力データを
格納するデータベース１０３とから構成される。さら
に、プリプロセサ１０２は、地形情報入力部１０４、解
析領域定義部１０５、２次元メッシュ生成部１０６、及
び３次元メッシュ生成部１０７からなり、各処理部はデ
ータ入出力装置１０１からの指示により、データの変換
処理やディスプレイへの表示やデータベースとのデータ
アクセスを行う。
【０００８】次に、本システムを用いて解析用入力デー
タを作成する概略手順を説明する。まずオペレータは、
デジタイザ等のデータ入力装置１０１を用いて地図の等
高線とその高さを指示情報として入力する。入力された
等高線（折れ線）は、地形情報入力部１０４に於て２次
元図形データに変換される。一方、等高線の高さ情報は
等高線を表す折れ線の属性データとして記述される。図
２はここで作成される２次元データの例で、閉じた折れ
線Ｌ1〜Ｌ4はそれぞれ異なる高さを意味する。等高線で
ある。次に、解析領域定義部１０５に於て、オペレータ
は地形情報入力部１０４で入力した２次元図形に対して
解析領域を指示し、２次元面（１つの外形ループといく
つかの穴ループから構成される面）からなる解析領域を
定義する。図３はこの例を示している。また、解析領域
定義部１０５では、流体解析で必要となる入口、出口、
壁などの解析条件を２次元面の境界線に対して入力し、
境界線を構成する線の属性データとして記述する。２次
元メッシュ生成部１０６では、上記の解析領域定義部１
０５で定義した解析領域を２次元の有限要素に分割し、
図４に示したような２次元メッシュデータを作成する。
最後に、３次元メッシュ生成部１０７では、オペレータ
の入力する高さ方向の分割情報（分割数や分割幅）と、
２次元メッシュ生成部１０６で生成した２次元メッシュ
データと、地形情報入力部１０４で入力した等高線の高
さデータとから、３次元メッシュを自動生成する。図５
及び図６は、ここで作成した３次元メッシュの例であ
る。（プリンタによる印字例であり、図示の各線分がギ
ザギザしているのはプリンタの分解能のためであり、本
来上はそうしたギザギザはない）またここでは、３次元
メッシュ生成の際に、２次元面の境界線に対して定義し
た解析条件データを３次元メッシュに対する解析条件デ
ータに変換する処理を同時に行う。最後に、３次元メッ
シュデータと解析条件データは、解析入力データとし
て、解析部１１０に渡され、解析計算が実行される。
タを作成する概略手順を説明する。まずオペレータは、
デジタイザ等のデータ入力装置１０１を用いて地図の等
高線とその高さを指示情報として入力する。入力された
等高線（折れ線）は、地形情報入力部１０４に於て２次
元図形データに変換される。一方、等高線の高さ情報は
等高線を表す折れ線の属性データとして記述される。図
２はここで作成される２次元データの例で、閉じた折れ
線Ｌ1〜Ｌ4はそれぞれ異なる高さを意味する。等高線で
ある。次に、解析領域定義部１０５に於て、オペレータ
は地形情報入力部１０４で入力した２次元図形に対して
解析領域を指示し、２次元面（１つの外形ループといく
つかの穴ループから構成される面）からなる解析領域を
定義する。図３はこの例を示している。また、解析領域
定義部１０５では、流体解析で必要となる入口、出口、
壁などの解析条件を２次元面の境界線に対して入力し、
境界線を構成する線の属性データとして記述する。２次
元メッシュ生成部１０６では、上記の解析領域定義部１
０５で定義した解析領域を２次元の有限要素に分割し、
図４に示したような２次元メッシュデータを作成する。
最後に、３次元メッシュ生成部１０７では、オペレータ
の入力する高さ方向の分割情報（分割数や分割幅）と、
２次元メッシュ生成部１０６で生成した２次元メッシュ
データと、地形情報入力部１０４で入力した等高線の高
さデータとから、３次元メッシュを自動生成する。図５
及び図６は、ここで作成した３次元メッシュの例であ
る。（プリンタによる印字例であり、図示の各線分がギ
ザギザしているのはプリンタの分解能のためであり、本
来上はそうしたギザギザはない）またここでは、３次元
メッシュ生成の際に、２次元面の境界線に対して定義し
た解析条件データを３次元メッシュに対する解析条件デ
ータに変換する処理を同時に行う。最後に、３次元メッ
シュデータと解析条件データは、解析入力データとし
て、解析部１１０に渡され、解析計算が実行される。
【０００９】次に、各処理部１０４〜１０７の詳細につ
いて説明する。地形情報入力部１０４では、まず地図の
スケール倍率を入力し、地図上の寸法と計算機内部に作
成される実寸法との変換倍率を設定する。そして、オペ
レータがディジタイザなどのデータ入力装置１０１を用
いて地図上の等高線に沿った点列を入力し、その点列を
結ぶ折れ線を上記変換倍率により実寸法に変換して２次
元図形データを計算機内に生成する。
いて説明する。地形情報入力部１０４では、まず地図の
スケール倍率を入力し、地図上の寸法と計算機内部に作
成される実寸法との変換倍率を設定する。そして、オペ
レータがディジタイザなどのデータ入力装置１０１を用
いて地図上の等高線に沿った点列を入力し、その点列を
結ぶ折れ線を上記変換倍率により実寸法に変換して２次
元図形データを計算機内に生成する。
【００１０】解析領域定義部１０５では、解析領域を設
定する。解析領域とは、図２の例でみるに隣合う閉ルー
プに挟まれた領域であってＬ1とＬ2との間の領域（図３
のＥ1）、Ｌ2とＬ3との間の領域（図３のＥ2）、Ｌ3と
Ｌ4との間の領域（図３のＥ3）、Ｌ3の内部領域（図３
のＥ4）の４つの領域を指す。Ｅ1→Ｅ2→Ｅ3→Ｅ4の順
に解析領域を求める。例えばＥ1領域を求めるには、ま
ず解析領域の外形ループとなる折れ線Ｌ1の一部（線
分）Ｌ11をオペレータが指示し、その線分に接続してい
る線分Ｌ13……Ｌ16、Ｌ1nを順に検索する。そして検索
した折れ線の始点と終点が一致（Ｐ1点で一致）し、閉
ループを構成した時点で、その閉ループを解析領域の外
形ループとする。次に、外形ループ内に存在する線分群
を対象に外形ループと同様に閉ループ群の検索を行う。
その閉ループ群の中で、ある閉ループが他の閉ループの
内部に存在する場合には、内部に存在する閉ループを閉
ループ群から削除する操作を繰り返す。最後の残った閉
ループ群を外形ループに対する穴ループとする。以上の
操作により、図３に示すような外形ループといくつかの
穴ループからなるパターンが得られ、その最外周の閉領
域（２次元面）Ｅ1解析領域と定義する。解析領域が複
数の２次元面から構成される場合には、上記の操作を繰
り返す。図３の例では、４つの２次元面Ｅ1、Ｅ2、
Ｅ3、Ｅ4がそれぞれ別々の解析領域となる。尚、外のル
ープから内部ループへの順に解析領域を選ぶこととした
が、逆に内部ループから外部ループへの順に解析領域を
選ぶやり方もある。また、流体解析で必要となる種々の
解析条件は、２次元図形の面、線、点を指示することに
より入力し、それぞれ面属性データ、線属性データ、点
属性データとして記述される。図７は、２次元地形と解
析領域を表現する２次元図形のデータ構造を示すもの
で、面データテーブル７０１、線データテーブル７０
２、点データテーブル７０３、ポインタテーブル７０
４、面属性データテーブル７０５、線属性データテーブ
ル７０６、および点属性データテーブル７０７からなっ
ている。面データテーブル７０１上の各面は、ポインタ
テーブル７０４を介して外形ループと穴ループからなる
線データテーブル７０２上の線の集合と対応付けられて
いる。また、線データテーブル７０２上の各線は、ポイ
ンタテーブル７０４を介して線の始点と終点を示す点デ
ータテーブル７０３上の点の集合と対応付けられてい
る。一方、各テーブル７０５〜７０７上の面属性デー
タ、線属性データ、点属性データは、ポインタテーブル
７０４を介してそれぞれ各テーブル７０１〜７０３上の
面データ、線データ、点データと関連付けられる。例え
ば、面に存在する水や油などは面属性データとして記述
され、流体入口部の流入量などは、流体入口部となる２
次元図形上の線の線属性データとして記述される。ま
た、等高線の高さ情報も、等高線（閉じた折れ線）を構
成する全ての線の線属性データとして記述される。
定する。解析領域とは、図２の例でみるに隣合う閉ルー
プに挟まれた領域であってＬ1とＬ2との間の領域（図３
のＥ1）、Ｌ2とＬ3との間の領域（図３のＥ2）、Ｌ3と
Ｌ4との間の領域（図３のＥ3）、Ｌ3の内部領域（図３
のＥ4）の４つの領域を指す。Ｅ1→Ｅ2→Ｅ3→Ｅ4の順
に解析領域を求める。例えばＥ1領域を求めるには、ま
ず解析領域の外形ループとなる折れ線Ｌ1の一部（線
分）Ｌ11をオペレータが指示し、その線分に接続してい
る線分Ｌ13……Ｌ16、Ｌ1nを順に検索する。そして検索
した折れ線の始点と終点が一致（Ｐ1点で一致）し、閉
ループを構成した時点で、その閉ループを解析領域の外
形ループとする。次に、外形ループ内に存在する線分群
を対象に外形ループと同様に閉ループ群の検索を行う。
その閉ループ群の中で、ある閉ループが他の閉ループの
内部に存在する場合には、内部に存在する閉ループを閉
ループ群から削除する操作を繰り返す。最後の残った閉
ループ群を外形ループに対する穴ループとする。以上の
操作により、図３に示すような外形ループといくつかの
穴ループからなるパターンが得られ、その最外周の閉領
域（２次元面）Ｅ1解析領域と定義する。解析領域が複
数の２次元面から構成される場合には、上記の操作を繰
り返す。図３の例では、４つの２次元面Ｅ1、Ｅ2、
Ｅ3、Ｅ4がそれぞれ別々の解析領域となる。尚、外のル
ープから内部ループへの順に解析領域を選ぶこととした
が、逆に内部ループから外部ループへの順に解析領域を
選ぶやり方もある。また、流体解析で必要となる種々の
解析条件は、２次元図形の面、線、点を指示することに
より入力し、それぞれ面属性データ、線属性データ、点
属性データとして記述される。図７は、２次元地形と解
析領域を表現する２次元図形のデータ構造を示すもの
で、面データテーブル７０１、線データテーブル７０
２、点データテーブル７０３、ポインタテーブル７０
４、面属性データテーブル７０５、線属性データテーブ
ル７０６、および点属性データテーブル７０７からなっ
ている。面データテーブル７０１上の各面は、ポインタ
テーブル７０４を介して外形ループと穴ループからなる
線データテーブル７０２上の線の集合と対応付けられて
いる。また、線データテーブル７０２上の各線は、ポイ
ンタテーブル７０４を介して線の始点と終点を示す点デ
ータテーブル７０３上の点の集合と対応付けられてい
る。一方、各テーブル７０５〜７０７上の面属性デー
タ、線属性データ、点属性データは、ポインタテーブル
７０４を介してそれぞれ各テーブル７０１〜７０３上の
面データ、線データ、点データと関連付けられる。例え
ば、面に存在する水や油などは面属性データとして記述
され、流体入口部の流入量などは、流体入口部となる２
次元図形上の線の線属性データとして記述される。ま
た、等高線の高さ情報も、等高線（閉じた折れ線）を構
成する全ての線の線属性データとして記述される。
【００１１】２次元メッシュ生成部１０６では、上記の
解析領域定義部１０５で定義した２次元面Ｅ1を順次細
分して解析領域全体を２次元メッシュに分割する。他の
２次元面Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4も同様に２次メッシュに分割す
る。この４つの２次元面Ｅ1〜Ｅ4については２次メッシ
ュに分割結果例を図４に示す。例えば、２次元面Ｅ1の
左方端部Ｅ11では、２４個のメッシュに分割された例を
示してある。尚、図４で２次元面Ｅ2の一部にハツチン
グを施した理由は、Ｅ1とＥ2との区分を図面上理解を容
易にするためであり、実際には存在しない。等高線上に
位置する節点（格子点のこと、即ち、メッシュとメッシ
ュとの交わり点）にはその節点の属性データとして等高
線の高さ情報を付加する。
解析領域定義部１０５で定義した２次元面Ｅ1を順次細
分して解析領域全体を２次元メッシュに分割する。他の
２次元面Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4も同様に２次メッシュに分割す
る。この４つの２次元面Ｅ1〜Ｅ4については２次メッシ
ュに分割結果例を図４に示す。例えば、２次元面Ｅ1の
左方端部Ｅ11では、２４個のメッシュに分割された例を
示してある。尚、図４で２次元面Ｅ2の一部にハツチン
グを施した理由は、Ｅ1とＥ2との区分を図面上理解を容
易にするためであり、実際には存在しない。等高線上に
位置する節点（格子点のこと、即ち、メッシュとメッシ
ュとの交わり点）にはその節点の属性データとして等高
線の高さ情報を付加する。
【００１２】３次元メッシュ生成部１０７では、上記の
２次元メッシュデータと等高線上の節点の高さデータ及
びオペレータの入力するその高さ方向分割情報（その高
さ方向の分割数あるいは高さ方向の分割幅）から、３次
元メッシュデータを作成する。そのアルゴリズムを図８
に示す。まずステップ８０１では、２次元メッシュ生成
部１０６で作成した２次元メッシュデータと等高線上の
節点高さデータをデータベース１０３より入力する。次
にステップ８０２では、データ入力装置１０１から高さ
方向の分割数あるいは分割幅をオペレータが入力する。
ステップ８０３では、上記の２次元メッシュデータと等
高線上の節点高さデータを用いて、等高線上の節点高さ
を境界条件としたポアソン方程式を導き、２次元メッシ
ュの全ての節点の高さを求める。次にステップ８０４で
は、オペレータの入力した分割情報に応じて分割方法が
選択される。分割数を指定した場合には、ステップ８０
５の処理に移る。ここでは各節点の高さを分割数で割っ
て分割幅を求め、高さ方向にその分割幅毎の３次元節点
を生成し、さらにステップ８０６でその３次元節点を連
結して３次元要素を生成する。図９の図形Ｑ1は分割数
一定の時の３次元メッシュの断面図の例である。一方、
分割幅を指定した場合には、ステップ８０７で２次元要
素を構成する節点の高さ平均を求め、その高さ平均を越
えるまで指定した分割幅の３次元要素を高さ方向に生成
する。但し、最後に作成した３次元要素の高さと高さ平
均の差が分割幅の１／２を越える場合には、最後の作成
した３次元要素は削除する。そしてステップ８０８で地
表面上の節点の中で、高さ方向の同一直線上にある節点
は、最上位の節点は下方向に、最下位の節点は上方向に
要素幅の１／３を移動させることにより、地表面上の節
点のスムージングを行う。図１０の図形Ｑ2は分割幅一
定の時のスムージング前の３次元メッシュの断面図の例
であり、図１１の図形Ｑ4は図１０の一部図形Ｑ3を取り
出し、スムージングを行った例を示している。図５、図
６は図２に対する３次元メッシュ例であり、図５が３次
元メッシュを横からみた図であり、水面と地底との間に
３次元的な等高線メッシュが作られている様子を示す。
図６は３次元メッシュの斜視図である。
２次元メッシュデータと等高線上の節点の高さデータ及
びオペレータの入力するその高さ方向分割情報（その高
さ方向の分割数あるいは高さ方向の分割幅）から、３次
元メッシュデータを作成する。そのアルゴリズムを図８
に示す。まずステップ８０１では、２次元メッシュ生成
部１０６で作成した２次元メッシュデータと等高線上の
節点高さデータをデータベース１０３より入力する。次
にステップ８０２では、データ入力装置１０１から高さ
方向の分割数あるいは分割幅をオペレータが入力する。
ステップ８０３では、上記の２次元メッシュデータと等
高線上の節点高さデータを用いて、等高線上の節点高さ
を境界条件としたポアソン方程式を導き、２次元メッシ
ュの全ての節点の高さを求める。次にステップ８０４で
は、オペレータの入力した分割情報に応じて分割方法が
選択される。分割数を指定した場合には、ステップ８０
５の処理に移る。ここでは各節点の高さを分割数で割っ
て分割幅を求め、高さ方向にその分割幅毎の３次元節点
を生成し、さらにステップ８０６でその３次元節点を連
結して３次元要素を生成する。図９の図形Ｑ1は分割数
一定の時の３次元メッシュの断面図の例である。一方、
分割幅を指定した場合には、ステップ８０７で２次元要
素を構成する節点の高さ平均を求め、その高さ平均を越
えるまで指定した分割幅の３次元要素を高さ方向に生成
する。但し、最後に作成した３次元要素の高さと高さ平
均の差が分割幅の１／２を越える場合には、最後の作成
した３次元要素は削除する。そしてステップ８０８で地
表面上の節点の中で、高さ方向の同一直線上にある節点
は、最上位の節点は下方向に、最下位の節点は上方向に
要素幅の１／３を移動させることにより、地表面上の節
点のスムージングを行う。図１０の図形Ｑ2は分割幅一
定の時のスムージング前の３次元メッシュの断面図の例
であり、図１１の図形Ｑ4は図１０の一部図形Ｑ3を取り
出し、スムージングを行った例を示している。図５、図
６は図２に対する３次元メッシュ例であり、図５が３次
元メッシュを横からみた図であり、水面と地底との間に
３次元的な等高線メッシュが作られている様子を示す。
図６は３次元メッシュの斜視図である。
【００１３】分割数を指定する場合の応用例として、分
割数とメッシュ層の高さを入力し、地表面からメッシュ
層の高さまでの領域を、指定した分割数で分割し、３次
元メッシュを生成する場合がある。即ち２次元メッシュ
生成部１０６で生成した２次元メッシュを地表面に投影
し、２次元メッシュの節点の高さ方向の座標値を求め、
地表面メッシュを生成する。次に、メッシュ層の高さを
分割数で割った分割幅を求め、地表面メッシュの高さ方
向の座標値に順次分割幅を加算し３次元節点を生成す
る。最後に３次元節点を連結して３次元メッシュを生成
する。この場合には、前記３次元メッシュ全体を包含す
る直方体領域を定め、その直方体領域を直交格子に分割
した３次元メッシュも一緒に解析部に渡す。図１２の図
形Ｑ5は、この応用例における、即ち分割数とメッシュ
層の高さを入力した場合の、３次元メッシュと直交格子
の３次元メッシュの断面の例を示すものである。以上に
より生成されたメッシュデータ及び解析条件データは、
地表上部空間内部での流れ及び温度、物質などの移動を
計算する解析プログラムにおいて使用される。
割数とメッシュ層の高さを入力し、地表面からメッシュ
層の高さまでの領域を、指定した分割数で分割し、３次
元メッシュを生成する場合がある。即ち２次元メッシュ
生成部１０６で生成した２次元メッシュを地表面に投影
し、２次元メッシュの節点の高さ方向の座標値を求め、
地表面メッシュを生成する。次に、メッシュ層の高さを
分割数で割った分割幅を求め、地表面メッシュの高さ方
向の座標値に順次分割幅を加算し３次元節点を生成す
る。最後に３次元節点を連結して３次元メッシュを生成
する。この場合には、前記３次元メッシュ全体を包含す
る直方体領域を定め、その直方体領域を直交格子に分割
した３次元メッシュも一緒に解析部に渡す。図１２の図
形Ｑ5は、この応用例における、即ち分割数とメッシュ
層の高さを入力した場合の、３次元メッシュと直交格子
の３次元メッシュの断面の例を示すものである。以上に
より生成されたメッシュデータ及び解析条件データは、
地表上部空間内部での流れ及び温度、物質などの移動を
計算する解析プログラムにおいて使用される。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、計算機と対話方式によ
り地図情報を入力し、２次元上のメッシング操作を行え
ば、高さ方向の分割数あるいは分割幅の指定だけで、３
次元メッシュの自動生成ができる。これにより、従来の
３次元メッシュを作成するためのオペレータの対話操作
が省け、３次元メッシュの作成時間を大幅に短縮できる
効果がある。
り地図情報を入力し、２次元上のメッシング操作を行え
ば、高さ方向の分割数あるいは分割幅の指定だけで、３
次元メッシュの自動生成ができる。これにより、従来の
３次元メッシュを作成するためのオペレータの対話操作
が省け、３次元メッシュの作成時間を大幅に短縮できる
効果がある。
【図１】本発明の装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】２次元地形を表す２次元図形の例を示す図であ
る。
る。
【図３】２次元解析領域を表す２次元面の例図である。
【図４】２次元メッシュの例を示す図である。
【図５】３次元メッシュの例図である。
【図６】３次元メッシュの例図である。
【図７】解析領域及び２次元地形を表現するデータ構造
の説明図である。
の説明図である。
【図８】３次元メッシュの生成アルゴリズムを示す図で
ある。
ある。
【図９】分割数一定による３次元メッシュの断面図の例
である。
である。
【図１０】分割幅一定によるスムージング前の３次元メ
ッシュの断面図の例である。
ッシュの断面図の例である。
【図１１】スムージングを行った断面図の例である。
【図１２】３次元メッシュと直交格子をともに生成した
例を示す図である。
例を示す図である。
１０１ データ入出力装置 １０２ プリプロセサ １０３ データベース １０４ 地形情報入力部 １０５ 解析領域定義部 １０６ ２次元メッシュ生成部 １０７ ３次元メッシュ生成部
Claims (10)
- 【請求項１】 等高線で定義された２次元地形図上の地
表高さ分布を入力するための地形情報入力手段と、該手
段により入力された２次元地形図から指示情報に基づい
て解析対象とする領域を抽出するための解析領域定義手
段と、該手段により定義された解析領域を２次元小領域
である２次元メッシュに分割するための２次元メッシュ
生成手段と、該手段により定められた上記２次元メッシ
ュの各々の高さ方向の柱状空間を指示情報に応じた大き
さの３次元小領域である３次元メッシュに分割するため
の３次元メッシュ生成手段とを設けたことを特徴とする
数値解析用空間メッシュ生成装置。 - 【請求項２】 前記地形情報入力手段は、前記２次元地
形図上の等高線を、その上の指示された位置を節点とし
かつ隣接節点間を直線で結んだ近似等高線として上記２
次元地形図を取り込むことを特徴とする請求項１記載の
数値解析用空間メッシュ生成装置。 - 【請求項３】 前記解析領域定義手段は、指示情報が１
つの等高線の一部を指示したときに、該指示した等高線
の内部にある閉じた等高線を順次調べ、最後の閉じた等
高線と最初に指示された等高線とで囲まれた領域を解析
領域とすることを特徴とする請求項１または２記載の数
値解析用空間メッシュ生成装置。 - 【請求項４】 前記解析領域定義手段では、最外周の等
高線の内部に１つ以上の等高線が存在する如き２次元地
形図にあっての解析領域は、各隣合う等高線で挟まれた
複数の閉領域とするように設定させたことを特徴とする
請求項１又は２記載の数値解析用空間メッシュ生成装
置。 - 【請求項５】 前記３次元メッシュ生成手段は、前記２
次元メッシュ生成手段により生成された２次元メッシュ
の境界線の交点に生じた節点の高さを、前記地形情報入
力手段により入力された節点の高さ情報から算出するこ
とを特徴とする請求項２記載の数値解析用空間メッシュ
生成装置。 - 【請求項６】 前記３次元メッシュ生成手段は、指示情
報が高さ方向の分割数を入力したときに、前記高さ方向
の柱状空間を上記分割数の小領域となるように分割する
ことを特徴とする請求項１または２または３または４ま
たは５の内の１つに記載の数値解析用空間メッシュ生成
装置。 - 【請求項７】 前記３次元メッシュ生成手段は、オペレ
ータが高さ方向の分割幅を入力したときに、前記高さ方
向の柱状空間を上記分割幅の小領域となるように分割す
ることを特徴とする請求項１または２または３または４
または５の内の１つに記載の数値解析用空間メッシュ生
成装置。 - 【請求項８】 前記３次元メッシュ生成手段により生成
された３次元メッシュの全体を包含する直方体を求め、
該直方体を直交格子に分割することにより別の３次元メ
ッシュを追加生成することを特徴とする請求項１または
２または３または４または５または６または７の内の１
つに記載の数値解析用空間メッシュ生成装置。 - 【請求項９】 上記生成した３次元メッシュを表示する
表示部を設けてなる請求項１の数値解析用空間メッシュ
生成装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれか１つに記載の
数値解析用空間メッシュ生成装置で生成したメッシュを
用いて地表上部空間内部での流れ及び温度、物質などの
移動を解析してなる数値解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4135941A JPH05307590A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 数値解析用空間メッシュ生成装置及び数値解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4135941A JPH05307590A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 数値解析用空間メッシュ生成装置及び数値解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05307590A true JPH05307590A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=15163429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4135941A Pending JPH05307590A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 数値解析用空間メッシュ生成装置及び数値解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05307590A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07182541A (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-21 | Nec Corp | ３次元モデルの作成方法 |
| JP2005115701A (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-28 | Port & Airport Research Institute | 地形と構造物の電子データを用いた数値解析条件の設定方法 |
| JP2011524025A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-08-25 | ハリス コーポレイション | ポアソンベースの空所修復を提供する地理空間モデル化システム、及びその関連方法 |
| US8014978B2 (en) | 2004-03-09 | 2011-09-06 | Fujitsu Limited | Numerical analysis model data generating method for filling holes in a mesh |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP4135941A patent/JPH05307590A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07182541A (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-21 | Nec Corp | ３次元モデルの作成方法 |
| JP2005115701A (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-28 | Port & Airport Research Institute | 地形と構造物の電子データを用いた数値解析条件の設定方法 |
| US8014978B2 (en) | 2004-03-09 | 2011-09-06 | Fujitsu Limited | Numerical analysis model data generating method for filling holes in a mesh |
| JP2011524025A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-08-25 | ハリス コーポレイション | ポアソンベースの空所修復を提供する地理空間モデル化システム、及びその関連方法 |
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