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空間模擬裝置和記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體的制作方法

文檔序號:6554713閱讀:159來源:國知局
專利名稱:空間模擬裝置和記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及用計算機再現(xiàn)有趣現(xiàn)象的模擬,特別是涉及按每個時間(階)段來更新計算格子中的變量的空間模擬程序以及裝置。
背景技術
近年來,以掌握有趣現(xiàn)象為目的,人們關注用PC(PersonalComputer)等一般的計算機來簡單實現(xiàn)空間模擬的系統(tǒng)。一般在空間模擬中,用多個計算格子表現(xiàn)現(xiàn)實的空間,另外用變量表現(xiàn)模擬對象的現(xiàn)象。進而,通過按某一時間寬度(時間段)更新變量來表現(xiàn)現(xiàn)象的時間變化。例如,作為該空間模擬的一例,已知有通過把水深、流速等作為變量更新來表現(xiàn)洪水現(xiàn)象的洪水模擬(例如,非專利文獻1)。
該洪水模擬只要假設河流堤防潰決的情況,計算在流域中的浸水深度。首先,在模擬開始前確定作為模擬對象的區(qū)域(對象區(qū)域)。不是該對象區(qū)域的區(qū)域在該模擬中不能考慮。接著,在對象區(qū)域內(nèi)確定計算格子的配置。在此,為了用現(xiàn)有的PC在實用化的時間內(nèi)使處理結束,需要把計算格子的數(shù)抑制在10,000以下。因此,把計算格子設定為一邊250m左右的矩形。最后,按每一時間段更新在配置于對象區(qū)域上的計算格子中的水深、流速等的變量。
“治水經(jīng)濟調(diào)查手冊(草案)”建設省河流局出版,平成12年5月第26頁~第36頁但是,在上述那樣以往的空間模擬方法中,需要最初指定對象區(qū)域,另一方面,不可能對不是對象區(qū)域的區(qū)域進行模擬。例如,在把某一河流的下游流域作為對象區(qū)域進行洪水模擬的情況下,使用者無法對未作為對象區(qū)域的河流的上游·中游流域,其他河流流域進行模擬。因此,使用者需要在模擬的執(zhí)行前推測因從這里開始執(zhí)行的模擬而受影響的區(qū)域。另外,在上述非專利文獻1的方法中如果擴大對象區(qū)域,則隨之計算量增大。在實用上存在這樣的問題,即,對象區(qū)域的面積的上限是500Km2,用一般的計算機來簡單計算把更寬廣的區(qū)域作為對象區(qū)域的空間模擬是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題的存在,本發(fā)明的目的在于為了簡單地進行把寬廣區(qū)域作為對象的空間模擬,提供一種用于以少量的數(shù)據(jù)量就能高速地執(zhí)行的空間模擬的程序以及裝置。
一種空間模擬程序,通過計算在多個計算格子中的變量的時間變化,而在計算機上再現(xiàn)用在上述計算格子上表現(xiàn)的空間中的上述變量表現(xiàn)的現(xiàn)象的時間變化,上述空間模擬程序使計算機執(zhí)行以下步驟定義由上述多個計算格子構成的部分區(qū)域的步驟;對上述部分區(qū)域設定外力條件的步驟;檢測出包含上述變量隨時間變化的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟;檢測出包含為了計算出時間變化而參照上述隨時間變化的變量的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟;更新構成上述檢測出的部分區(qū)域的計算格子中的變量的步驟。
因此,本發(fā)明在把寬廣的區(qū)域作為對象的空間模擬中,能夠以少量的數(shù)據(jù)量高速執(zhí)行。進而,通過在變量的更新所需要的時刻取得該部分區(qū)域的空間數(shù)據(jù),與在模擬空間執(zhí)行前估計所需要空間數(shù)據(jù)一并取得相比,能夠削減取得的空間數(shù)據(jù)。據(jù)此,例如當空間數(shù)據(jù)有償?shù)那闆r下,能夠削減用于執(zhí)行空間模擬的成本。


圖1是適用本發(fā)明的計算機系統(tǒng)的方框圖。
圖2是表示洪水模擬程序的處理一例的PAD圖。
圖3是表示洪水模擬的對象區(qū)域,和部分區(qū)域以及計算格子的關系的曲線圖。
圖4是表示利用數(shù)據(jù)表的內(nèi)容的說明圖。
圖5是表示在圖2的步驟205中進行的更新需要的部分區(qū)域的檢測處理的子程序的PAD圖。
圖6是表示需要更新表的內(nèi)容的說明圖。
圖7是用于進行部分區(qū)域的更新的判定的說明圖,表示和成為對象的計算格子相鄰的計算格子的關系。
圖8是用于檢測更新的部分區(qū)域的說明圖,表示和成為對象的部分區(qū)域相鄰的部分區(qū)域的關系。
圖9是表示洪水模擬的結果的GUI一例的畫面圖像。
圖10是表示設定利用數(shù)據(jù)表時的對話一例的畫面圖像。
圖11是展示表示洪水模擬的進展狀況的對話一例的畫面圖像。
圖12是表示在利用數(shù)據(jù)表中追加記錄時的對話一例的圖。
圖13是表示存儲GIS服務器的信息的GIS服務器表一例的圖。
圖14是表示制成可以選擇的空間數(shù)據(jù)1022的目錄的一連串步驟的PAD圖。
圖15是表示步驟209的詳細的PAD圖。
圖16是表示洪水模擬程序131的功能要素的方框圖。
具體實施例方式
下面,根據(jù)

把本發(fā)明的空間模擬適用到洪水模擬時的一種實施方式。
圖1是表示用于實現(xiàn)本發(fā)明的空間模擬的計算機系統(tǒng)構成的概略方框圖。
空間模擬的使用者用與PC(Personal Computer)100連接的鍵盤111和鼠標112等的輸入單元輸入命令,用顯示器113輸出模擬的結果并確認。在PCI00的內(nèi)部,CPU(Central Processing Unit)140根據(jù)存儲在存儲器130上的作為空間模擬程序的洪水模擬程序131執(zhí)行洪水模擬。
在洪水模擬程序131的執(zhí)行中,在存儲器130中制成、參照利用數(shù)據(jù)表132以及需要更新表133。CPU140在洪水模擬程序131的執(zhí)行中,與需要相應,根據(jù)存儲在外部存儲裝置(存儲裝置等)120中的空間數(shù)據(jù)文件(空間數(shù)據(jù)存儲單元)121把空間數(shù)據(jù)展開在存儲器130中,另外把洪水模擬的結果作為模擬結果文件122存儲在外部存儲裝置120中。而且,空間數(shù)據(jù)例如用地理信息等構成,作為地理信息的一例,是由點、面、線、立體等特定空間的一部分的信息和在該特定的空間聯(lián)系起來的值組成的數(shù)據(jù),例如,是車站數(shù)據(jù)、河流數(shù)據(jù)。另外,空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)作為空間模擬的對象的空間。例如,標高、地表面的粗度(表示水難以流動的物理量)等。
而且,代替外部存儲裝置120,從通過網(wǎng)絡接口151與因特網(wǎng)152連接的GIS(Geographic Information System地理信息系統(tǒng))服務器153和Web服務器154取得空間數(shù)據(jù),另外在這些服務器153和154中也可以存儲模擬結果數(shù)據(jù)。
圖2是表示在上述圖1所示的計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的,洪水模擬程序131的處理概要的PAD圖。CPU140執(zhí)行圖2所示的程序的各步驟。
首先,在圖2的步驟201中在進行洪水模擬的空間上定義部分區(qū)域。所謂部分區(qū)域是用預先確定的形狀分割現(xiàn)實空間的區(qū)域。進而,在該部分區(qū)域內(nèi)配置多個計算格子。圖3是模式化展示現(xiàn)實的空間和計算格子,以及部分區(qū)域的關系的圖。用該圖說明現(xiàn)實空間和計算格子的關系、計算格子和部分區(qū)域的關系、計算格子和變量的關系這3點。
最初,說明現(xiàn)實空間和計算格子的關系。首先,例如在現(xiàn)實的空間上設定把東作為x軸正方向,把北作為y軸正方向的地理信息坐標(x,y)。在此,關注地點的坐標(x,y)表示把某一地點作為原點時的從原點到關注地點的距離。原點坐標為(0,0)。接著在用地理信息坐標(x,y)表現(xiàn)的空間全部區(qū)域上配置計算格子。計算格子在圖3中是用細線包圍的矩形區(qū)域,例如,是圖中311。在此,使用地理信息坐標(x,y)如以下那樣定義計算格子坐標(i,j)。
i=floor(x/dx),j=floor(y/dy)......(1)
而dx,dy分別是x,y軸方向的計算格子的大小。floor()是舍掉小數(shù)點以下部分而整數(shù)化自變量的函數(shù)。計算格子坐標的原點和地理信息坐標的原點相同,i軸以及j軸分別和x軸以及y軸平行。關注地點的坐標(i,j)是從原點到關注地點的格子數(shù)。
接著,說明計算格子和部分區(qū)域的關系。在圖3中,部分區(qū)域是用粗線圍成的矩形區(qū)域,例如,是圖中320。一個部分區(qū)域在其內(nèi)部在i軸方向上包含ci個(321)計算格子,在圖中j軸方向包含cj個(322)計算格子。但是,ci、cj是2以上的整數(shù)。在此,用計算格子坐標(i,j)定義部分區(qū)域坐標(bi,bj)。
bi=floor(i/ci),bj=floor(j/cj)......(2)用該部分區(qū)域坐標(bi,bj)可以唯一指定部分區(qū)域。在本實施方式中,例如能夠設定為dx=dy=50m,ci=cj=50。以下,根據(jù)該設定說明。
最后,說明計算格子和變量的關系。在一個計算格子中的變量存在一個或者多種。變量表現(xiàn)模擬對象的現(xiàn)象。在本實施方式中,在某一計算格子(i,j)中的變量存在水深h、x軸方向的流速u、y軸方向的流速v這3種,用這3種變量表現(xiàn)洪水現(xiàn)象。而且,雖然在本實施方式中說明全部變量存在于同一格子中的配置格子(collocted grid)的情況,但例如即使在如交錯格子(staggered grid)那樣使用讓每個變量偏移1/2的格子坐標的情況下,以下的說明也同樣成立。這從DDM(Domain Decomposition Methods區(qū)域分割法)的理論中可知。詳細內(nèi)容記載在例如公知的文獻“Domain DecompositionMethods-Algorithms and Theory”(Toselli,Andrea,Widlund,Olof,ISBN3-540-20696-5,Springer,2005)中。
如以上那樣設定計算格子和部分區(qū)域,分配變量。這樣,如果導入由多個計算格子構成的部分區(qū)域這一概念,則產(chǎn)生以下的優(yōu)點。(A)計算負荷降低。在以后說明的步驟503、步驟206、步驟209中,對部分區(qū)域進行重復處理。因而與對計算格子進行重復處理的情況相比,重復次數(shù)減少計算負荷也減低。(B)和以往技術的親和性增大。通過新導入部分區(qū)域這一概念,不需要把計算格子的概念例如從記載在非專利文獻1中的以往技術中的概念改變。據(jù)此,例如作為在以后說明的步驟208中處理的數(shù)值模型,可以大致不改變例如在作為以往技術的非專利文獻1中記載的數(shù)值模型而加以利用。(C)和DDM的親和性增大。本發(fā)明和以往技術DDM在為了得到某一區(qū)域上的模擬結果而把某一區(qū)域分割成部分區(qū)域這一點上相同。因此,可以對高效率的排列化等兩者共同的課題適用DDM的研究成果。(d)和SIMD命令的親和性。在多種CPU中,用稱為SIMD(SingleInstruction/Multiple Data)命令的CPU命令可以用1次的命令發(fā)行處理多個數(shù)據(jù)。當考慮SIMD的特性把所處理的數(shù)據(jù)配置在存儲器中的情況下,通過利用SIMD命令能夠?qū)崿F(xiàn)處理的大幅度的高速化。例如在SIMD計算單元的寄存器寬度是128bit的CPU中,當配置在計算格子中的變量的類型是32bit單精度浮動小數(shù)點的情況下,如果把4的倍數(shù)個的計算格子連續(xù)配置在存儲器中,則利用SIMD命令產(chǎn)生的高速化效果高。在本實施方式中為了實現(xiàn)它,只要把部分區(qū)域的大小bi、bj的值設置成4的倍數(shù)即可。如果這樣導入部分區(qū)域,因為把計算格子連續(xù)配置在存儲器中,所以能夠因利用SIMD命令而實現(xiàn)處理的高速化。
進而,為了實現(xiàn)計算的高速化還可以設定對象區(qū)域和其邊界,或者在海域和陸地區(qū)域邊界上設定邊界條件。所謂對象區(qū)域如上所述是作為模擬對象的洪水現(xiàn)象發(fā)生的區(qū)域,不在該對象區(qū)域中的區(qū)域的洪水現(xiàn)象不作為對象。如果不特別設定對象區(qū)域,另外把全部區(qū)域作為對象區(qū)域,則可以如上述那樣模擬可以用地理信息坐標(x,y)表現(xiàn)的空間全部區(qū)域。作為對象區(qū)域如果設定小的區(qū)域,則因為只模擬該小的區(qū)域,所以與未特別指定對象區(qū)域的情況,以及設定了更大的區(qū)域的情況相比,有能夠削減計算量的可能性。
作為對象區(qū)域和其外側(cè)的區(qū)域的邊界最好設定邊界條件。作為邊界條件可以適用例如以下的2個條件之一。(1)考慮在邊界上有深溝,即達到邊界的水消失。(2)考慮在邊界上有高墻,即達到邊界的水滯留在邊界附近。無論在哪種條件中水都不從邊界流到外側(cè),所以在從邊界到外側(cè)始終不需要計算。能夠把同樣的邊界條件設定在海域和陸地區(qū)域的邊界。在本實施方式中,對象區(qū)域不特別設定,而在海域和陸地區(qū)域的邊界上適用了邊界條件(1)。
接著,在步驟202中制成利用數(shù)據(jù)表132。圖4是表示在該步驟202中設定的利用數(shù)據(jù)表的內(nèi)容一例的圖。
在利用數(shù)據(jù)表132中,洪水模擬程序131取得的空間數(shù)據(jù)的存儲場所在每部分區(qū)域中設定。而且,在本實施方式的洪水模擬中需要的空間數(shù)據(jù)的種類410是標高、地標面的粗度(表示水難以流動的物理量)等。部分區(qū)域ID420只要是能夠識別部分區(qū)域的ID即可,例如如圖4所示從前面出現(xiàn)的部分區(qū)域坐標(bi,bj)中生成。作為存儲所利用的數(shù)據(jù)的場所430能夠設定的內(nèi)容如圖中431那樣,是Web服務器154,如圖中432以及433那樣是外部存儲裝置120的空間數(shù)據(jù)文件121等。
而且,對于存儲場所430,也可以設置成用以部分區(qū)域ID為基礎的有規(guī)則的文件名存儲在某一目錄屬下等,能夠從部分區(qū)域ID420中唯一計算出存儲場所430的構造。這種情況下,最好是不制成利用數(shù)據(jù)表132,而制成具有和利用數(shù)據(jù)表同等功能的函數(shù),即制成把將部分區(qū)域ID作為輸入的空間數(shù)據(jù)的存儲場所作為輸出的函數(shù)。據(jù)此,能夠削減制作利用數(shù)據(jù)表132的工作。例如,如圖4所示,在部分區(qū)域ID420是(120,131)的情況下,對應的標高的數(shù)據(jù)的存儲場所430是“Celev120131.dat”。
另外,代替制成利用數(shù)據(jù)表132,可以從網(wǎng)絡上的GIS服務器153等中取得空間數(shù)據(jù)。這種情況下,在該步驟202或者以后說明的步驟207中為了取得空間數(shù)據(jù)而向GIS服務器153發(fā)送記載有必要的空間數(shù)據(jù)的種類以及位置的數(shù)據(jù)請求。此時,因為位置可以用經(jīng)度緯度等在地理信息中使用的坐標值來指定,所以,在該步驟202中,代替制成利用數(shù)據(jù)表132只要定義相互改變計算格子坐標和部分區(qū)域坐標和經(jīng)度緯度等的坐標的方法即可。為了相互轉(zhuǎn)換,可以把例如作為為了表現(xiàn)地理信息而使用的坐標的一種的UTM(Universal TransverseMercator)坐標作為上述的地理信息坐標(x,y)采用。UTM坐標(x,y)雖然把離開原點的距離作為坐標值,但可以和作為根據(jù)角度的坐標的經(jīng)度緯度坐標相互轉(zhuǎn)換。在UTM坐標、計算格子坐標、部分區(qū)域坐標的相互變換中,使用上述(1)以及(2)式,可以相互變換經(jīng)度緯度坐標、地理信息坐標(x,y)、計算格子坐標(i,j)、部分區(qū)域坐標(bi,bj)。
進而,當能夠使用多個網(wǎng)絡上的GIS服務器153等的情況下,如果把該GIS服務器的信息預先存儲在外部存儲裝置120等中則合適。圖13是表示存儲GIS服務器的信息的GIS服務器表一例的圖。這種情況下,在該步驟202或者以后說明的步驟207中,把成為對象的部分區(qū)域的坐標變換為經(jīng)度緯度坐標,向記載在GIS服務器表1300中的URL(Uniform Resource Locator)發(fā)出數(shù)據(jù)請求。而且,在GIS服務器表1300中,根據(jù)需要除了URL外可以追加用戶ID、口令等。
在此,在圖13的GIS服務器表1300中,除了GIS服務器的名稱1301和URL1302外,只要預先記載數(shù)據(jù)的單價等的成本信息1303即可。當數(shù)據(jù)是有償?shù)那闆r下,可以根據(jù)成本信息1303等選擇GIS服務器。
接著,在步驟203中,在步驟204以后重復處理。在以后說明的步驟211中,從模擬開始的經(jīng)過時刻t(秒)在1次重復處理中只計算時間段dt(秒)。該時間段dt是作為進行洪水模擬的最小單位時間設定的值。在本實施方式中,例如能夠設定為dt=5秒。
另外,步驟203的脫離條件在進入步驟203之前設定。作為脫離條件例如在使用者用鍵盤111等輸入了停止命令的情況適宜。當設定了這樣的脫離條件的情況下,因為在任意的時刻通過使用者獨自判斷能夠使模擬完成,所以使用者的使用方便性提高?;蛘撸部梢栽O定進行洪水模擬的全時間長度T。這種情況下,能夠把從模擬開始的經(jīng)過時間t超過了全時間長度T的時刻,或者,步驟203的重復次數(shù)超過了預先設定的次數(shù)的時刻作為脫離條件。如果這樣設定全時間長度,則程序能夠自動判斷模擬結束的條件,可以進行分批處理。另外,在以后說明的對話1100中可以推定直至模擬結束的剩余時間。
在步驟204中設定外力條件。外力對于使作為空間模擬的對象的現(xiàn)象產(chǎn)生的現(xiàn)象,還包含時間變化表現(xiàn)。如以后說明的那樣,變量能夠判別現(xiàn)象發(fā)生的狀態(tài),和未發(fā)生的狀態(tài)之一。因此,外力可以把變量設置成現(xiàn)象發(fā)生的狀態(tài),并且,可以和其后的時間經(jīng)過一同變化進行與之相應的變量的更新。這些外力在以后說明的步驟208中的數(shù)值模型中作為邊界條件處理。
洪水模擬中的外力可以列舉例如在上述非專利文獻1中記載的從河流的堤防決口中水的流出、降雨等。水的流出使堤防決口點周圍的水深和流速改變,降雨使降雨區(qū)域中的水深改變。另外,把外力條件變換為水深、流速等的變量的值的式子記載在上述非專利文獻1中。洪水模擬程序131讓使用者輸入外力的種類和位置,把輸入的外力的條件代入上述變換式子,計算外力輸入的變量的種類、值,以及計算格子坐標(i,j)。例如,當假想從原點向東60.0km,向北75.0km的地點的高度1.0m的堤防決口這一外力時,在計算格子坐標(i,j)=(12000,15000)中只要設定為水深h=1.0m即可。
在接著的步驟205中,檢測更新需要的部分區(qū)域,包含進一步正確更新需要的計算格子的部分區(qū)域。在此,所謂更新需要的部分區(qū)域是洪水現(xiàn)象在內(nèi)部發(fā)生的部分區(qū)域,或者洪水現(xiàn)象從周圍傳播來的部分區(qū)域。另外,所謂更新不需要的部分區(qū)域是洪水現(xiàn)象在內(nèi)部未發(fā)生,并且洪水現(xiàn)象未從周圍傳播來的部分區(qū)域。在該步驟205中,檢測更新需要的部分區(qū)域,接著從步驟206到步驟208,只處理更新需要的部分區(qū)域。在該步驟205中的判別不正確的情況下因為有可能招致不可預期的結果,所以該判別非常重要。例如,如果把原本不需要更新的部分區(qū)域誤判定為需要更新,則接著在從步驟206到步驟208中進行不需要的處理,計算負荷增大。另外,如果把原本需要更新的部分區(qū)域誤判定為不需要更新,則得到的模擬結果包含不可預期的錯誤。相反,如果能夠正確進行判定把更新需要的部分區(qū)域的數(shù)抑制在所需要的最低限度,則可以用比以往方法更少的計算負荷得到正確的模擬。該判定方法在以下說明。
圖5是表示步驟205的詳細的PAD圖。在這些步驟中,在圖5的步驟501至步驟502中檢測出洪水現(xiàn)象的發(fā)生過程,在步驟503到步驟505中考慮洪水現(xiàn)象傳播的過程檢測需要更新的部分區(qū)域。因此,通過圖5的一連串的步驟,考慮洪水現(xiàn)象發(fā)生,在周圍傳播的一連串的過程,可以檢測更新需要的部分區(qū)域。
在步驟501以及步驟502中,參照在上述步驟204中設定的外力條件,把設定了外力條件的部分區(qū)域的ID追加到需要更新表133。圖6是表示需要更新表133的內(nèi)容一例的圖。在需要更新表133中在列610上記載需要的部分區(qū)域數(shù)ID。希望不重復地記載。另外在列620中記載與該部分區(qū)域ID有關的空間數(shù)據(jù)的取得狀況(已取得,未取得,不需要)。而且,在步驟501中,需要更新表133的空間數(shù)據(jù)的取得狀況(列620)全部是“已取得”。接著在從步驟502到以后說明的步驟505中追加的部分區(qū)域ID全部是空間數(shù)據(jù)的取得狀況為“未取得”。把該空間數(shù)據(jù)的取得狀況存在“未取得”的部分區(qū)域ID的狀態(tài)保持到以后說明的步驟207,通過在步驟207中的處理,空間數(shù)據(jù)的取得狀況是“未取得”的部分區(qū)域全部變?yōu)椤耙讶〉谩?。在步驟502中在追加部分區(qū)域ID610時,確認需要更新表133,因同樣的部分區(qū)域ID610重復而不追加到需要更新表133中。通過該步驟,跟蹤洪水現(xiàn)象的發(fā)生過程,可以把洪水現(xiàn)象發(fā)生的部分區(qū)域追加到需要更新表中。
接著,在圖5的步驟503中,對需要更新的區(qū)域重復步驟504以及步驟505。需要更新的部分區(qū)域參照需要更新表133的列610。
在此,用圖7詳細說明通過外力條件判別更新的必要性的方法。圖7是表示判別需要更新,即變量有可能變換的計算格子,和不需要更新,即變量不變化的格子自明的計算格子的方法的圖。
如以后說明的那樣在步驟208中,在本實施方式的洪水模擬中,在每一時間段更新變量,例如水深以及流速。在此,變量需要能夠判定洪水現(xiàn)象發(fā)生,或者未發(fā)生。以下,把表示洪水現(xiàn)象未發(fā)生的狀態(tài)的變量的值稱為0值,把表示發(fā)生了洪水的狀態(tài)的變量的值稱為非0值。例如,在洪水模擬中使用的變量,例如水深h、流速u、v分別是0值,或者是非0值的判別能夠分別用以下的式子進行。各個變量在滿足這些式子的情況下是非0值,在未滿足的情況下是0值。
h≥h0+he......(3-1)u≥u0+ue......(3-2)v≥v0+ve......(3-3)在此,h0、u0、v0是在數(shù)值計算中看作0和值的值,例如,可以設定為h0=0,也可以設置成h0=1×10-5m。另外,he、ue、ve是在數(shù)值計算中看作和0不同的值的最小的水深或者流速,例如能夠設定為he=10=4m。當不把h0、u0、v0嚴格地設定為0的情況下,在使用計算機的數(shù)值計算中因為不能夠回避伴隨不可避免的誤差的問題所以適宜。另外,這些式子雖然在該步驟504和以后說明的步驟209中的判別中使用,但在各個步驟中,在數(shù)值計算中作為看作0和值的值,在數(shù)值計算中作為和0不同的值設定的值也可以不同。例如,在該步驟504中可以設定成he=10-4m,在步驟209中可以設定成he=10-5m。如果這樣設定,則可以防止某一部分區(qū)域頻繁地切換需要更新的狀態(tài)(在步驟504中檢測出的狀態(tài))和不需要更新的狀態(tài)(在步驟209中檢測出的狀態(tài)),能夠削減伴隨切換的處理(以后說明的步驟207)。
在此,在圖7中,為了求在某一計算格子311中的下一時間段的變量,需要參照與該計算格子311的4邊連接的周圍4個計算格子(312至315)中的現(xiàn)在的時間段的變量。此時,如果從計算格子311到315中的水深h、流速u、v全部是0值,則下一時間段的水深以及流速不從0值改變這一點從步驟208的數(shù)值模型中自明。這種情況下不需要值的更新。反之,在計算格子以及與該計算格子4邊相鄰的計算格子中,如果在某一計算格子中的水深或者流速是非0值,則在下一時間段中計算格子311的變量有可能變?yōu)榉?值。這種情況下需要變量的更新。從以上說明可知,在下一時間段中需要更新的計算格子是參照在現(xiàn)在的時間段中的非0值的計算格子的計算格子。圖8是表示檢測需要更新的部分區(qū)域的方法的圖。在圖8中,為了求在屬于相鄰的部分區(qū)域320的計算格子311’的下一時間段的變量值而參照屬于某一部分區(qū)域320-1的計算格子811。因此,如果計算格子811是非0值,則在下一時間段中計算格子311’有可能變?yōu)榉?值。而且,計算格子311’以及811是在部分區(qū)域320和部分區(qū)域320-1的邊界上的計算格子。同樣,如果屬于從部分區(qū)域320中參照的部分區(qū)域320-1的計算格子812之一是非0值,則在下一時間段中包含在部分區(qū)域320中的計算格子有可能變?yōu)榉?值。
通過以上說明可知,當某一部分區(qū)域320-1需要更新的情況下,如果從與該部分區(qū)域相鄰的部分區(qū)域320中參照的計算格子812之一是非0值,則相鄰的部分區(qū)域320在下一時間段中需要更新。如果可以對部分區(qū)域320-1的4邊進行同樣的判斷,則能夠調(diào)查與部分區(qū)域320-1相鄰的全部的部分區(qū)域數(shù)的更新的必要性。
從以上說明可知,如果在現(xiàn)在的時間段中調(diào)查更新需要的全部的部分區(qū)域的4邊,則在下一時間段中能夠全部檢查更新需要的部分區(qū)域。
在圖5的步驟504中,利用使用上述圖8說明的判斷方法,調(diào)查從相鄰的部分區(qū)域參照的計算格子是否是非0值。而后,在計算格子是非0值的情況下把在步驟505中相鄰的部分區(qū)域的ID追加在需要更新表133中。但是和上述步驟502一樣,在部分區(qū)域ID的追加前確認需要更新表133,因同樣的部分區(qū)域ID重復因而并不追加到表中。這樣,通過從圖5的步驟503到步驟505,可以在洪水現(xiàn)象擴大到周圍的過程之前,把已經(jīng)發(fā)生洪水現(xiàn)象的部分區(qū)域的周圍的部分區(qū)域追加到需要更新表中。
以下,再次返回到圖2的PAD圖說明處理的概要。在步驟206中,對于需要更新的部分區(qū)域重復步驟207以及步驟208。對于需要更新的部分區(qū)域只要和步驟503一樣參照需要更新表133即可,在步驟207中在記載于需要更新表133的列610上的部分區(qū)域中,并且只對列620的值是未取得的部分區(qū)域,從記載在利用數(shù)據(jù)表132的列430上的存儲場所中取得空間數(shù)據(jù),取得的空間數(shù)據(jù)在存儲器130中展開。
在步驟208中,對于記載在需要更新表133的列610上的部分區(qū)域,解預先設定的數(shù)值模型,更新在需要更新的部分區(qū)域中的變量。首先,把在步驟204中設定的外力條件反映在相應的計算格子的變量中。接著,在本實施方式中利用2維不定流模型,把水深和流速更新為在下一時間段中的值。但是,在2維不定流模型的本實施方式中的安裝中,在某一計算格子和與該計算格子的4邊接觸的4個計算格子全部中如果水深以及流速是0值,則在該計算格子的下一時間段中的流速以及水深是0值。對于上述數(shù)值模型的具體的計算式子,因為記載在上述非專利文獻1中,所以在此省略詳細的說明。
而且,當PC100例如與多線索(multi-thread)對應的情況下,或者具有多個CPU140或者多個CPU核心的情況下,通過并行進行處理謀求高速化。對于把對象區(qū)域分割為部分區(qū)域時的高效率的并行處理,在稱為DDM(Domain Decomposition Methods區(qū)域分割法)的領域里有許多研究(例如,參照上述公知文獻)。
在步驟209中,檢測出不需要更新的部分區(qū)域,從需要更新表133中刪除。如上所述,所謂不需要更新的部分區(qū)域是洪水在內(nèi)部未發(fā)生,并且洪水現(xiàn)象未從周圍傳播來的部分區(qū)域。在該步驟209中,檢測不需要更新的區(qū)域,在從下一時間段中的步驟204到步驟208中只處理需要更新的部分區(qū)域。當在該步驟209中的判別不正確的情況下,因為有可能招致和步驟205一樣無法預期的結果,所以該判別是非常重要的。以下說明該判定方法。
圖15是表示步驟209的詳細的PAD圖。在圖15的步驟1501中,對于需要更新的部分區(qū)域重復步驟1502、步驟1503,以及步驟1504。需要更新的部分區(qū)域和圖5的步驟503一樣,參照需要更新表133的列610。在步驟1502中,判別在部分區(qū)域內(nèi)的全部計算格子中的水深h以及流速u、v是否全部是0值。而且,所謂各變量的0值是分別不滿足從式(3-1)到(3-3)的數(shù)值。當該步驟1502的判別結果是真的情況下,接著在步驟1503中判別在與該部分區(qū)域相鄰的部分區(qū)域內(nèi)存在的,該部分區(qū)域參照的計算格子是否全部是0值。接著步驟1502當該步驟1503的判別結果也是真的情況下,在步驟1504中把需要更新表133的相應的部分區(qū)域ID的空間數(shù)據(jù)取得狀況(列620)變更為“不需要”。在圖15的最后的步驟1505中,從存儲器130中刪除需要更新表133的列620是“不需要”的部分區(qū)域的空間數(shù)據(jù),該部分區(qū)域ID也從需要更新表133的列610中刪除。
在步驟210中,在以后的GUI(Graphical User Interface)中把現(xiàn)在時刻的洪水模擬的過程中結果輸出到顯示器113。用戶能夠在這里掌握計算過程。在步驟211中在從模擬開始后的經(jīng)過時間t加算時間段dt。根據(jù)需要把模擬的過程結果作為模擬結果文件122存儲在外部存儲裝置120中。而且,在模擬結果122中能夠存儲在各計算格子中的變量的值。
通過以上說明的處理把對象區(qū)域分為多個部分區(qū)域,只對以需要更新的部分區(qū)域取得必要的空間數(shù)據(jù),使用該空間數(shù)據(jù)和數(shù)值模型更新水深、流速等的變量。據(jù)此,能夠以少的數(shù)據(jù)量高速執(zhí)行寬的區(qū)域的空間模擬。
接著,參照圖9說明在上述步驟210中進行的顯示處理的GUI。圖9是表示洪水模擬系統(tǒng)的GUI(畫面)一例的圖。在設置于顯示器113的規(guī)定的顯示區(qū)域上的窗口900中,有以3維顯示地理信息的圖像910,顯示用于表現(xiàn)部分區(qū)域的邊界的線(例如圖中911)、車站912、河流913。另外,顯示作為洪水模擬的結果的水深(浸水深度)914。水深914用以凡例920表示的每一水深的圖樣或者顏色表示。如果這樣把作為模擬的過程結果的各計算格子的水深、流速等的值與地理信息重疊地可視化,則用戶在視覺上容易掌握計算結果,是所希望的。進而,如果使用如圖9所示那樣俯瞰對象區(qū)域的3維的地理信息,則更容易掌握狀況。
PC100的使用者在窗口900上操作光標,通過用鼠標112按下設定931、執(zhí)行932、復位933、結束934的各鍵,能夠讓洪水模擬系統(tǒng)進行所希望的處理。
如果使用者操作鼠標112按下設定鍵931,則在顯示器113的規(guī)定的顯示位置上出現(xiàn)以后說明的圖10的對話1000,通過對話實現(xiàn)上述圖2的步驟202(使用數(shù)據(jù)表132的制成)。
另外,如果按下執(zhí)行鍵932,則在顯示器113的規(guī)定的顯示位置上出現(xiàn)以后說明的圖11所示的對話1100,通過對話實現(xiàn)上述圖2的步驟203。如果按下復位鍵933,則可以把洪水模擬程序131設置成起動之后的狀態(tài)。另外,如果按下結束鍵934,則能夠結束洪水模擬程序131。
接著,圖10是表示在操作了上述圖9的設定鍵931時顯示的對話1000一例的圖。該對話1000是通過對話制成所使用的數(shù)據(jù)表132的對話。
該對話1000如上所述通過按下設定鍵931而出現(xiàn),通過對話實現(xiàn)圖2的PAD圖的步驟202(使用數(shù)據(jù)表132的制成)。特別是在數(shù)據(jù)的存儲場所復雜的情況下,通過配備該對話,方便性顯著提高。在對話1000中,具備對象區(qū)域的地理信息1010以及每一部分區(qū)域ID的設定信息欄1020。如果使用者用鼠標112使鼠標指針1011移動,則在鼠標指針1011指示的部分區(qū)域320中可以選擇的數(shù)據(jù)作為工具提示語(tool tip)(鼠標指針對準時顯示的文字)1013顯示。而后,如果使用者點擊部分區(qū)域320,則顯示取得相應的部分區(qū)域320的設定信息,即ID420、可以選擇的數(shù)據(jù)1022,以及可以選擇的空間數(shù)據(jù)(標高,粗度等)的定時1023。在圖10中表示使用者從可以選擇的空間數(shù)據(jù)1022的“A公司”的數(shù)據(jù)以及“B公司”的數(shù)據(jù)中選擇“A公司”的數(shù)據(jù)的情況。
這樣通過提示一個部分區(qū)域320的空間數(shù)據(jù)的選擇表元素,使用者例如可以以在城市街區(qū)的中心部分的洪水模擬中以高精度使用高價格的“A公司”的空間數(shù)據(jù),另外,在郊區(qū)的模擬中以低精度使用低價格的“B公司”的空間數(shù)據(jù)的方式,與用途一致地分開使用數(shù)據(jù)。進而,例如通過配備以后說明的對話1200,能夠在這些選擇表元素外加入“在需要的時刻改變選擇(這次不選擇)”這樣的選擇表元素。
當把可以選擇的空間數(shù)據(jù)1022存儲在與Web服務器154等與網(wǎng)絡連接的服務器中的情況下,能夠選擇取得的定時1023。在圖10中,使用者不選擇“在模擬開始前下載”而選擇“在需要的時刻自動下載”。采用本構成,只在需要時從Web服務器154等中下載空間數(shù)據(jù),能夠把使用者使用的空間數(shù)據(jù)抑制在需要的最低限度。具體地說,在圖2的步驟205中把該部分區(qū)域追加到需要更新表133中,在步驟207中在進行了空間數(shù)據(jù)的取得處理時自動進行下載。在該部分區(qū)域的更新不需要中,不下載該部分區(qū)域的空間數(shù)據(jù)。因此,當使用有償?shù)臄?shù)據(jù)的情況下,謀求降低購入空間數(shù)據(jù)的費用。相反通過選擇“在模擬開始前下載”,例如在使用者在洪水模擬執(zhí)行中進行的下載的處理(步驟207)中不會花費時間,能夠高速執(zhí)行洪水模擬。
而且,從外部的服務器下載的空間數(shù)據(jù)存儲在空間數(shù)據(jù)文件121中。如果配備以后說明的對話1200,則使用者不比對全部的部分區(qū)域事前輸入使用數(shù)據(jù)表132的設定信息1020。在適宜輸入了設定信息1020后,如果使用者按下OK鍵1031,則輸入的設定反映在使用數(shù)據(jù)表132中,如果按下刪除鍵1032則廢棄已輸入的設定。
在此,在能夠利用存儲在與GIS服務器153等網(wǎng)絡連接的服務器的空間數(shù)據(jù)的情況下,說明制成可以選擇的空間數(shù)據(jù)1022的目錄的一連串的步驟。該一連串的步驟如果使用者用鼠標112使鼠標指針1011移動,則能夠?qū)κ髽酥羔?011指示的部分區(qū)域320執(zhí)行。
圖14是表示制成可以選擇的空間數(shù)據(jù)1022的目錄的一連串的步驟的PAD圖。在步驟1041中把空間數(shù)據(jù)的取得需要的部分區(qū)域內(nèi)的全部計算格子坐標(i,j)變換為經(jīng)度緯度。在步驟1402中,讀入GIS服務器信息表1300,向GIS服務器發(fā)送上述經(jīng)度緯度,在該步驟1403中對該空間數(shù)據(jù)的有無進行詢問。而后,當GIS服務器保有成為對象的部分區(qū)域的空間數(shù)據(jù)的情況下,在步驟1404中從提供源取得該空間數(shù)據(jù)的URL。
在步驟1405中參照GIS服務器信息表1300的成本信息,根據(jù)成本信息分類在步驟1404中取得的URL。該步驟不是必須的,但例如如果按照價格的順序分類則用戶容易考慮成本進行選擇。
而后,在步驟1406中,把分類后的GIS服務器的名稱1301作為可以選擇的數(shù)據(jù)1022如圖10所示那樣顯示。在步驟1407中,把選擇的數(shù)據(jù)的存儲場所存儲在使用數(shù)據(jù)表132的列430中。
通過以上的處理,確定成為對象的部分區(qū)域的空間數(shù)據(jù)的取得目標,在用定時1023指定的定時(步驟202或者步驟207)中,執(zhí)行空間數(shù)據(jù)的下載。
圖11是表示在洪水模擬執(zhí)行中用于通知使用者進程的對話1100的一例的圖。該對話1100在按下上述圖9的執(zhí)行鍵932時出現(xiàn),向使用者通知在圖2的PAD步驟203中的進程。
在對話1100中包含表示洪水模擬的進程狀況的進程條1110,以及與程序的執(zhí)行狀況有關的信息欄1120。
在該信息欄1120中,包含直至洪水模擬結束的推斷剩余時間1121、現(xiàn)在的計算速度1122、由現(xiàn)在的洪水引起的浸水模擬1123。在推斷剩余時間1121中,例如如圖所示通過包含“在10小時中已計算了1.2小時”這一信息,即在進行模擬的全部時間長度T(秒)以及從在現(xiàn)在時刻的模擬開始的經(jīng)過時間t(秒),能夠更細致地顯示洪水模擬的進程狀況。在此,進行模擬的全部時間長度T參照在步驟203中處理的值T,從模擬開始的經(jīng)過時間t參照在步驟211中處理的值t。另外,計算速度1122表示現(xiàn)實世界的1秒鐘在模擬內(nèi)進行了幾個小時。例如,在圖中,現(xiàn)實世界的1秒鐘表示在模擬內(nèi)進行了0.1小時。該數(shù)值通過在步驟211中取得現(xiàn)實世界的時刻,并取該時刻和在前一次的步驟211中的時刻的差,測量在1次重復處理中所花費的現(xiàn)實世界的時間,也可以通過用該值除以時間段dt來計算。在本發(fā)明中,因為根據(jù)更新的部分區(qū)域的數(shù),模擬的計算速度變化,所以通過顯示計算速度1122使用者能夠容易推定模擬的進程狀況。
使用者能夠用進程條1110通過視覺掌握推定剩余時間1121。另外,如上所述,因為因更新的部分區(qū)域的數(shù)不同使得計算速度變化,所以如果顯示把現(xiàn)在的計算速度1122和部分區(qū)域的數(shù)聯(lián)系起來的浸水面積1123,則可以判斷使用者是應該等待結束,還是應該中止處理而進行其他的操作。當中止的情況下,使用者按下中止鍵1131結束步驟203。
圖12是表示用于通過對話選擇在洪水模擬執(zhí)行中使用的利用數(shù)據(jù)表132的對話一例的圖。
該對話1200對于未設定使用數(shù)據(jù)表132的部分區(qū)域,在步驟207中在要取得空間數(shù)據(jù)時出現(xiàn)。在該對話1200中,顯示傳遞未設定使用數(shù)據(jù)表132的主旨的信息1210;包含設定需要的部分區(qū)域1221的地理信息1220;對部分區(qū)域1221的設定信息欄1230。
圖12在未設定使用數(shù)據(jù)表132的部分區(qū)域1221上表示浸水區(qū)域1222的前端到達的瞬間。在設定信息欄1230中顯示部分區(qū)域1221的ID1231以及可以選擇數(shù)據(jù)1232。在圖中表示選擇了“A公司”的數(shù)據(jù)的情況。使用者在結束設定后可以選擇再次按下再開始鍵1241再開始步驟207,或者按下中止鍵1242結束步驟203,返回圖9所示的窗口900。
而且,通過適用本發(fā)明可以期待以少量的數(shù)據(jù)量高速執(zhí)行的數(shù)值模型是滿足以下(a)、(b)條件的數(shù)值模型。
(a)存在不需要更新變量的計算格子(b)計算格子的狀態(tài)有在空間上連續(xù)分布的趨勢。
滿足上述的條件(a)、(b)的數(shù)值模型例如存在于模擬某一地域的洪水、火災蔓延、交通流、傳染病的流行等領域中。具體地說,是作為用于進行洪水模擬的數(shù)值模型的2維不定流模型以及水槽模型、用于進行火災蔓延模擬的數(shù)值模型。作為這種數(shù)值模型已知有“使用立體都市數(shù)據(jù)的空間模擬方式和對其火災蔓延預測的適用”(室啟朗,依藤永一、巖存一昭合著,數(shù)理模型化和問題解決,信息處理學會出版,1997年11月發(fā)行Vol.1997 No.113)等。即使空間模擬是火災蔓延模擬的情況下,在上述圖2的步驟209中相應的判別條件也和上述的條件一樣。即,是未發(fā)生火災,并且火災并未向周圍蔓延的部分區(qū)域。但是,和未著火也未蔓延的部分區(qū)域一樣,在完全燒盡的區(qū)域內(nèi)未剩下能夠燃燒的材料的部分區(qū)域也滿足上述判別條件。
另外,在上述實施方式中說明了在PC100中進行空間模擬的程序,但代替PC也可以在用并列計算機進行空間模擬的程序中適用本發(fā)明。這種情況下,也和用PC執(zhí)行的程序一樣,因為能夠大幅度削減在對象區(qū)域內(nèi)實際進行計算的數(shù)據(jù)量,所以可以謀求計算速度的提高,從而能夠以短時間實現(xiàn)更大規(guī)模的空間模擬。而且,在并列計算機中高效率的并行化是重要的課題。對于該課題,可以適用在上述的DDM的領域中的研究成果。
圖16是表示洪水模擬程序131的功能要素的方框圖。
洪水模擬程序131具備存儲地理信息(空間數(shù)據(jù))的地理信息存儲單元(空間數(shù)據(jù)文件121);把存儲上述地理信息的區(qū)域分割為包含多個計算格子的部分區(qū)域的部分區(qū)域設定單元161;在上述部分區(qū)域中,選擇需要更新的部分區(qū)域的更新區(qū)域選擇單元162;在上述選擇的部分區(qū)域上設定外力條件,用該外力條件模擬包含在上述選擇出的部分區(qū)域上的計算格子中的變量進行更新的更新單元163;把上述更新后的變量的值輸出到顯示器113(顯示裝置)的顯示單元164。
而且,在本發(fā)明中,僅選擇需要更新的部分區(qū)域的順序包含在某一計算格子中的變量是表示發(fā)生了作為空間模擬的對象的現(xiàn)象的值的情況下,把包含該計算格子的部分區(qū)域作為需要更新的部分區(qū)域選擇的順序。
另外,僅選擇需要更新的部分區(qū)域的順序包含為了更新在某一計算格子中的變量,當參照表示作為空間模擬的對象的現(xiàn)象發(fā)生的值的變量的情況下,把包含該計算格子的部分區(qū)域作為需要更新的部分區(qū)域選擇的順序。
另外,僅選擇上述需要更新的部分區(qū)域的順序包含當在構成某一部分區(qū)域的全部計算格子中的全部變量表示表示作為空間模擬的對象的現(xiàn)象發(fā)生的值的情況下,并且為了更新在這些計算格子中的變量而參照的全部計算格子的全部變量表示發(fā)生了作為空間模擬的對象的現(xiàn)象的值的情況下,不把該部分區(qū)域作為需要更新的部分區(qū)域選擇的順序。
這樣在僅選擇需要更新的部分區(qū)域的順序中,用上述3點的方法能夠削減與變量的更新有關的計算成本。
在僅選擇上述更新需要的部分區(qū)域的順序中,當某一計算格子中的變量是表示發(fā)生了作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值的情況下,選擇包含該計算格子的部分區(qū)域。據(jù)此,跟隨現(xiàn)象的發(fā)生過程,能夠增減更新的部分區(qū)域的數(shù)。
在僅選擇上述需要更新的部分區(qū)域的順序中,進一步在為了更新在某一計算格子中的變量而參照發(fā)生了成為空間模擬的對象的現(xiàn)象的值的變量的情況下,把包含該計算格子的部分區(qū)域作為需要更新的部分區(qū)域選擇。據(jù)此,在發(fā)生了現(xiàn)象的區(qū)域擴大的過程之前,能夠增加更新的部分區(qū)域的數(shù)。
在僅選擇上述需要更新的部分區(qū)域的順序中,進一步在構成某一部分區(qū)域的全部計算格子中的全部變量不是表示發(fā)生了作為空間模擬的對象的現(xiàn)象的值的情況下,并且在為了更新在這些計算格子中的變量而參照的全部計算格子的全部變量不是表示發(fā)生了作為空間模擬的對象的現(xiàn)象的值的情況下,不把該部分區(qū)域作為需要更新的部分區(qū)域進行選擇。據(jù)此,跟隨現(xiàn)象發(fā)生的區(qū)域縮小的過程,能夠減少更新的部分區(qū)域的數(shù)量。
綜上所述,如果采用本發(fā)明,則能用PC等來實現(xiàn)寬廣區(qū)域的空間模擬,能夠適用于對洪水、火災蔓延、交通、傳染病的流行等的空間模擬。
權利要求
1.一種記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,上述空間模擬程序通過計算出多個計算格子中的變量的時間變化而在計算機上再現(xiàn)由上述變量表現(xiàn)的現(xiàn)象的時間變化,其中上述變量是由上述計算格子表現(xiàn)的空間中的變量,上述空間模擬程序使計算機執(zhí)行以下步驟定義由上述多個計算格子構成的部分區(qū)域的步驟;對上述部分區(qū)域設定外力條件的步驟;檢測出包含上述變量隨時間變化的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟;檢測出包含為了計算出時間變化而參照上述隨時間變化的變量的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟;和更新構成上述檢測出的部分區(qū)域的計算格子中的變量的步驟。
2.如權利要求1所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,包含以下步驟當包含在更新了上述變量的部分區(qū)域中的全部計算格子中的全部變量不是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值時,并且,當該計算格子參照的全部計算格子的全部變量不是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值時,從更新對象中刪除該部分區(qū)域。
3.如權利要求1所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,檢測出包含上述變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟檢測出與包含在該部分區(qū)域中的上述計算格子的某一個有關的變量是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值的部分區(qū)域。
4.如權利要求2所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,檢測出包含上述變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟檢測出與包含在該部分區(qū)域中的上述計算格子的某一個有關的變量是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值的部分區(qū)域。
5.如權利要求1所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,檢測出包含為了計算出上述時間變化而參照的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟包含以下步驟當包含在該部分區(qū)域中的上述計算格子的某一個參照的計算格子的變量是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值時,檢測該部分區(qū)域。
6.如權利要求2所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,檢測出包含為了計算出上述時間變化而參照的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟包含以下步驟當包含在該部分區(qū)域中的上述計算格子的某一個參照的計算格子的變量是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值時,檢測該部分區(qū)域。
7.如權利要求3所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,檢測出包含為了計算出上述時間變化而參照的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟包含以下步驟當包含在該部分區(qū)域中的上述計算格子的某一個參照的計算格子的變量是表示正在發(fā)生作為空間模擬對象的現(xiàn)象的值時,檢測該部分區(qū)域。
8.如權利要求1所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,具有在每個上述部分區(qū)域中預先設定空間數(shù)據(jù)的取得目標的步驟;在每個上述部分區(qū)域中預先設定空間數(shù)據(jù)的取得時刻的步驟;和當?shù)竭_上述取得時刻時,從上述設定的取得目標取得空間數(shù)據(jù)的步驟。
9.如權利要求2所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,在每個上述部分區(qū)域中預先設定空間數(shù)據(jù)的取得目標的步驟;在每個上述部分區(qū)域中預先設定空間數(shù)據(jù)的取得時刻的步驟;和當?shù)竭_上述取得時刻時,從上述設定的取得目標取得空間數(shù)據(jù)的步驟。
10.如權利要求8所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,取得上述空間數(shù)據(jù)的步驟包含把經(jīng)由網(wǎng)絡連接的服務器作為取得目標,對該服務器請求與上述部分區(qū)域?qū)目臻g數(shù)據(jù)的步驟;和從上述服務器下載空間數(shù)據(jù)的步驟。
11.如權利要求1所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,上述空間模擬程序是按每個時間段來更新對象區(qū)域的浸水深度的空間模擬程序,作為上述變量來更新上述計算格子中的浸水深度。
12.如權利要求2所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,上述空間模擬程序是按每個時間段來更新對象區(qū)域的浸水深度的空間模擬程序,作為上述變量來更新上述計算格子中的浸水深度。
13.如權利要求1所述的記錄有空間模擬程序的計算機可讀媒體,其特征在于,包含把包含更新上述變量的計算格子的區(qū)域的地理信息作為3維圖像顯示在顯示裝置上的步驟;在上述3維圖像的地理信息上顯示上述部分區(qū)域的步驟;和顯示上述變量的時間變化的步驟。
14.一種空間模擬裝置,其特征在于,包括存儲地理信息的地理信息存儲單元;把存儲上述地理信息的區(qū)域分割成包含多個計算格子的部分區(qū)域的部分區(qū)域設定單元;在上述部分區(qū)域中選擇需要更新的部分區(qū)域的更新區(qū)域選擇單元;對上述選擇出的部分區(qū)域設定外力條件,使用該外力對包含在上述選擇出的部分區(qū)域內(nèi)的計算格子中的變量進行模擬并實施更新的更新單元;和把上述更新的變量的值輸出到顯示裝置的顯示單元。
全文摘要
一種空間模擬程序,通過計算在多個計算格子中的變量的時間變化,而在計算機上再現(xiàn)用上述變量表現(xiàn)的現(xiàn)象的時間變化,上述變量是由上述計算格子表現(xiàn)的空間中的變量,空間模擬程序使計算機發(fā)揮以下功能定義由上述多個計算格子構成的部分區(qū)域的步驟(201);對部分區(qū)域設定外力條件的步驟(204);檢測出包含上述變量隨時間變化的變量所在的計算格子的部分區(qū)域,以及包含為了計算時間變化而參照上述時間變化的變量的變量所在的計算格子的部分區(qū)域的步驟(205);更新構成上述檢測出的部分區(qū)域的計算格子中的變量的步驟(208)。能簡單進行把寬廣區(qū)域作為對象的空間模擬。
文檔編號G06Q50/00GK1900926SQ20061000866
公開日2007年1月24日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權日2005年7月22日
發(fā)明者山口悟史, 室啟朗, 巖村一昭 申請人:株式會社日立制作所
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