JPH05307590A - Space mesh generating device for numerical analysis and numerical analytical device - Google Patents

Space mesh generating device for numerical analysis and numerical analytical device

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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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JP
Japan
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dimensional
mesh
analysis
dimensional mesh
data
Prior art date
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Application number
JP4135941A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Tsuzuki
浩一 都築
Ichiro Nishigaki
一朗 西垣
Takashi Yokohari
孝志 横張
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To automatically divide the space on the surface of the earth into meshes. CONSTITUTION:Two-dimensional contour data is inputted by a data input/output device 101 and a topographic information input part 104, and an analysis area defining part 105 and a two-dimensional mesh generating part 106 are used to generate two-dimensional meshes, and three-dimensional mesh data is automatically generated from them by a three-dimensional mesh generating part 107. Since three-dimensional meshes on the surface of the earth are automatically generated only with two-dimensional meshing operation after map information is inputted by the interactive system to a computer, the input data generation time for fluid analysis is considerably shortened.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a numerical analysis spatial mesh generator, and in particular, generates an analytical mesh for analyzing a spatially (three-dimensionally) distributed physical quantity using the finite element method. The present invention relates to a numerical analysis spatial mesh generation device and a numerical analysis device that are suitable for performing.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art As a method of generating a three-dimensional mesh for analysis using the finite element method, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-6671, there are three contours on a ground surface from contour data on a map. There is a method of creating three-dimensional mesh data, a method of using three-dimensional ground surface shape data proposed in JP-A-2-236782, etc. for various calculations.

【0003】[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。
When analyzing a spatial physical quantity such as analysis of flow, temperature, movement / diffusion of pollutants, or air flow in a wide area such as lakes and oceans, when analyzing a spatial physical quantity, Not only the surface or the bottom of the sea / lake, but also the space above it needs to be three-dimensionally meshed. However, the above-mentioned conventional technique does not automatically generate a mesh in the upper space of a surface defined by a shape such as the ground surface, and thus has a problem that a great amount of labor is required to generate this mesh.

【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。
An object of the present invention is to provide a numerical analysis spatial mesh generator for automatically dividing the upper space such as the ground surface into meshes so that the above-mentioned work such as flow analysis can be performed easily. And to provide an analysis device.

【0005】[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。
According to the present invention, a topographical information input means for inputting a ground surface height distribution on a two-dimensional topographical map defined by contour lines, and a two-dimensional topographical map input by the means. Analysis area definition means for extracting an area to be analyzed by the instruction information, two-dimensional mesh generation means for dividing the analysis area defined by the means into a two-dimensional mesh that is a two-dimensional small area, and A three-dimensional mesh generation means is provided for dividing each columnar space in the height direction of the two-dimensional mesh defined by the means into a three-dimensional mesh which is a three-dimensional small area having a size corresponding to the instruction information. Further, the present invention provides a concrete method for each of the above means. Furthermore, it was decided to analyze the movement of the flow, temperature, substances, etc. inside the space above the surface of the earth using this generated mesh.

【0006】[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。
The operator only needs to perform a simple operation such as specifying the analysis area, the number of divisions, or the division width, and the three-dimensional mesh data is automatically generated according to the instruction information obtained by receiving the instruction. Will be easy to analyze.

【0007】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. A data input / output device 101 through which an operator interactively inputs data and input data for analysis (topographic data, analysis area data, two-dimensional data) from topographic information. Mesh data, 3
Preprocessor 102 for creating three-dimensional mesh data)
And a database 103 that stores the input data for analysis created by the preprocessor 102. Further, the preprocessor 102 includes a topographic information input unit 104, an analysis region definition unit 105, a two-dimensional mesh generation unit 106, and a three-dimensional mesh generation unit 107, and each processing unit receives data from an instruction from the data input / output device 101. Conversion process, display on the display, and data access to the database.

【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。
Next, a general procedure for creating analysis input data using this system will be described. First, the operator
Using the data input device 101 such as a digitizer, the contour lines and the height of the map are input as the instruction information. The input contour lines (polygonal lines) are converted into two-dimensional graphic data in the topographic information input unit 104. On the other hand, the height information of contour lines is described as attribute data of polygonal lines representing contour lines. FIG. 2 is an example of the two-dimensional data created here, and the closed polygonal lines L 1 to L 4 mean different heights. It is a contour line. Next, in the analysis area definition unit 105, the operator designates an analysis area for the two-dimensional figure input by the terrain information input unit 104, and the two-dimensional surface (composed of one outer loop and several hole loops) Defined surface area). FIG. 3 shows this example. In the analysis area definition unit 105, the inlet, outlet, and
Input analysis conditions such as walls to the boundary line of the two-dimensional surface,
Describe as the attribute data of the line that constitutes the boundary line. In the two-dimensional mesh generation unit 106, the analysis area definition unit 1 described above is used.
The analysis area defined in 05 is divided into two-dimensional finite elements,
Two-dimensional mesh data as shown in FIG. 4 is created.
Finally, in the three-dimensional mesh generation unit 107, the division information (division number and division width) in the height direction input by the operator,
A three-dimensional mesh is automatically generated from the two-dimensional mesh data generated by the two-dimensional mesh generation unit 106 and the height data of the contour lines input by the terrain information input unit 104. Figure 5
6 and 6 are examples of the three-dimensional mesh created here. (This is an example of printing by a printer, and each line in the figure is notched due to the resolution of the printer. There is no such notch originally.) In addition, here, when generating a three-dimensional mesh, a two-dimensional surface is generated. At the same time, the processing for converting the analysis condition data defined for the boundary line of the above into the analysis condition data for the three-dimensional mesh is performed. Finally, the three-dimensional mesh data and the analysis condition data are passed to the analysis unit 110 as analysis input data, and the analysis calculation is executed.

【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。
Next, the details of the processing units 104 to 107 will be described. In the terrain information input unit 104, first, the scale factor of the map is input, and the conversion factor between the size on the map and the actual size created inside the computer is set. Then, the operator uses the data input device 101 such as a digitizer to input a series of points along the contour lines on the map, and the polygonal lines connecting the series of points are converted into actual dimensions by the conversion magnification to calculate two-dimensional graphic data. To generate in.

【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
4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
3、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。
The analysis area definition unit 105 sets an analysis area. The analysis region is a region sandwiched between adjacent closed loops as seen in the example of FIG. 2 and is a region between L 1 and L 2 (see FIG. 3).
E 1 ), the region between L 2 and L 3 (E 2 in FIG. 3), the region between L 3 and L 4 (E 3 in FIG. 3 ), the internal region of L 3 (FIG. 3).
E 4 ) of the four areas. Obtain the analysis area in the order of E 1 → E 2 → E 3 → E 4 . For example, in order to obtain the E 1 area, first, the operator designates a part (line segment) L 11 of the polygonal line L 1 which becomes the outer shape loop of the analysis area, and the line segment L 13 ... L connected to the line segment. 16 and L 1n are searched in order. Then, when the start point and the end point of the searched polygonal line match (match at P 1 point) to form a closed loop, the closed loop is set as the outer shape loop of the analysis area. Next, a closed loop group is searched for the line segment groups existing in the outer shape loop in the same manner as the outer shape loop.
When a closed loop exists inside another closed loop in the closed loop group, the operation of deleting the closed loop existing inside from the closed loop group is repeated. The last remaining closed loop group is the hole loop for the outer shape loop. By the above operation, a pattern including the outer shape loop and several hole loops as shown in FIG. 3 is obtained, and is defined as the outermost closed area (two-dimensional surface) E 1 analysis area. When the analysis area is composed of a plurality of two-dimensional surfaces, the above operation is repeated. In the example of FIG. 3, four two-dimensional planes E 1 , E 2 ,
E 3 and E 4 are separate analysis areas. Although the analysis areas are selected in the order from the outer loop to the inner loop, there is also a method of selecting the analysis areas in the order from the inner loop to the outer loop. In addition, various analysis conditions necessary for fluid analysis are input by designating a surface, a line, and a point of a two-dimensional figure, and are described as surface attribute data, line attribute data, and point attribute data, respectively. FIG. 7 shows a data structure of a two-dimensional figure representing a two-dimensional topography and an analysis area. A surface data table 701 and a line data table 70 are shown.
2. Point data table 703, pointer table 70
4, a surface attribute data table 705, a line attribute data table 706, and a point attribute data table 707. Each surface on the surface data table 701 is associated with a set of lines on the line data table 702 consisting of outer shape loops and hole loops via the pointer table 704. Further, each line on the line data table 702 is associated with a set of points on the point data table 703 indicating the start point and the end point of the line via the pointer table 704. On the other hand, the surface attribute data, line attribute data, and point attribute data on each table 705 to 707 are associated with the surface data, line data, and point data on each table 701 to 703 via the pointer table 704. For example, water and oil existing on the surface are described as surface attribute data, and the inflow amount of the fluid inlet is the fluid inlet.
It is described as line attribute data of a line on a three-dimensional figure. Further, the height information of contour lines is also described as line attribute data of all the lines forming the contour line (closed polygonal line).

【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
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。
The two-dimensional mesh generation unit 106 sequentially subdivides the two-dimensional surface E 1 defined by the analysis region definition unit 105 and divides the entire analysis region into a two-dimensional mesh. The other two-dimensional planes E 2 , E 3 and E 4 are similarly divided into a secondary mesh. FIG. 4 shows an example of the result of dividing the four two-dimensional surfaces E 1 to E 4 into a secondary mesh. For example, the left end E 11 of the two-dimensional surface E 1 is shown as being divided into 24 meshes. It should be noted that the reason for hatching a part of the two-dimensional surface E 2 in FIG. 4 is to facilitate the understanding of the division between E 1 and E 2 in the drawing, and it does not actually exist. Contour height information is added to the nodes (lattice points, that is, the intersections of the meshes) located on the contour lines as attribute data of the nodes.

【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。
In the three-dimensional mesh generation unit 107, the above-mentioned two-dimensional mesh data and the height data of the nodes on the contour lines and the height direction division information (the number of divisions in the height direction or the height direction division information inputted by the operator). Three-dimensional mesh data is created from the division width). Figure 8 shows the algorithm.
Shown in. First, in step 801, the two-dimensional mesh data created by the two-dimensional mesh generation unit 106 and the nodal height data on the contour lines are input from the database 103. Next, in step 802, the operator inputs the number of divisions or the division width in the height direction from the data input device 101.
In step 803, using the above two-dimensional mesh data and the nodal height data on the contour line, a Poisson equation with the nodal height on the contour line as a boundary condition is derived, and the heights of all the nodal points of the two-dimensional mesh are obtained. .. Next, in step 804, the division method is selected according to the division information input by the operator. If the number of divisions is specified, step 80
Move to processing of 5. Here, the height of each node is divided by the number of divisions to obtain a division width, three-dimensional nodes for each division width are generated in the height direction, and in step 806 the three-dimensional nodes are connected to form a three-dimensional element. To generate. The figure Q 1 in FIG. 9 is an example of a cross-sectional view of a three-dimensional mesh when the number of divisions is constant. on the other hand,
When the division width is specified, the height average of the nodes forming the two-dimensional element is obtained in step 807, and the three-dimensional element having the specified division width is generated in the height direction until the height average is exceeded. However, if the difference between the height of the last created three-dimensional element and the height average exceeds 1/2 of the division width, the last created three-dimensional element is deleted. Then, in step 808, among the nodes on the ground surface, the nodes on the same straight line in the height direction move 1/3 of the element width in the downward direction at the uppermost node and in the upward direction at the lowermost node. By doing so, nodes on the ground surface are smoothed. The figure Q 2 in FIG. 10 is an example of a cross-sectional view of a three-dimensional mesh before smoothing when the division width is constant, and the figure Q 4 in FIG. 11 is an example in which a partial figure Q 3 in FIG. 10 is extracted and smoothed. Is shown. 5 and 6 are examples of the three-dimensional mesh with respect to FIG. 2. FIG. 5 is a side view of the three-dimensional mesh, showing that a three-dimensional contour mesh is formed between the water surface and the ground. Show.
FIG. 6 is a perspective view of the three-dimensional mesh.

【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。
As an application example when the number of divisions is specified, the number of divisions and the height of the mesh layer are input, the region from the ground surface to the height of the mesh layer is divided by the specified number of divisions, and a three-dimensional mesh is obtained. May be generated. That is, the two-dimensional mesh generated by the two-dimensional mesh generation unit 106 is projected on the ground surface, and the coordinate values in the height direction of the nodes of the two-dimensional mesh are obtained.
Generate a ground surface mesh. Next, the height of the mesh layer is divided by the number of divisions to obtain a division width, and the division width is sequentially added to the coordinate values in the height direction of the ground surface mesh to generate three-dimensional nodes. Finally, the three-dimensional nodes are connected to generate a three-dimensional mesh. In this case, a rectangular parallelepiped region including the entire three-dimensional mesh is defined, and the three-dimensional mesh obtained by dividing the rectangular parallelepiped region into orthogonal grids is also passed to the analysis unit. The figure Q 5 in FIG. 12 shows an example of the cross section of the three-dimensional mesh and the three-dimensional mesh of the orthogonal lattice in this application example, that is, when the number of divisions and the height of the mesh layer are input. The mesh data and analysis condition data generated as above are
It is used in the analysis program to calculate the flow, temperature, movement of substances, etc. in the space above the surface of the earth.

【0014】[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。
According to the present invention, if map information is input interactively with a computer and a two-dimensional meshing operation is performed, the number of divisions in the height direction or the division width can be simply designated.
The dimensional mesh can be automatically generated. As a result, there is an effect that the conventional interactive operation of the operator for creating the three-dimensional mesh can be omitted and the time for creating the three-dimensional mesh can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus of the present invention.

【図2】2次元地形を表す2次元図形の例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a two-dimensional figure representing two-dimensional topography.

【図3】2次元解析領域を表す2次元面の例図である。FIG. 3 is an example view of a two-dimensional surface representing a two-dimensional analysis area.

【図4】2次元メッシュの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a two-dimensional mesh.

【図5】3次元メッシュの例図である。FIG. 5 is an example diagram of a three-dimensional mesh.

【図6】3次元メッシュの例図である。FIG. 6 is an example diagram of a three-dimensional mesh.

【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。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a data structure expressing an analysis area and a two-dimensional topography.

【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。
FIG. 8 is a diagram showing a three-dimensional mesh generation algorithm.

【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。
FIG. 9 is an example of a cross-sectional view of a three-dimensional mesh with a constant number of divisions.

【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。
FIG. 10 is an example of a cross-sectional view of a three-dimensional mesh before smoothing with a constant division width.

【図11】スムージングを行った断面図の例である。FIG. 11 is an example of a cross-sectional view after smoothing.

【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。
FIG. 12 is a diagram showing an example in which a three-dimensional mesh and an orthogonal lattice are both generated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 101 data input / output device 102 preprocessor 103 database 104 terrain information input unit 105 analysis region definition unit 106 two-dimensional mesh generation unit 107 three-dimensional mesh generation unit

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A topographical information input means for inputting a ground surface height distribution on a two-dimensional topographical map defined by contour lines, and an analysis target based on instruction information from the two-dimensional topographical map input by the means. Analysis area defining means for extracting an area to be defined, a two-dimensional mesh generation means for dividing the analysis area defined by the means into a two-dimensional mesh which is a two-dimensional small area, and the above-mentioned means defined by the means. Numerical value characterized by being provided with a three-dimensional mesh generation means for dividing each columnar space in the height direction of the two-dimensional mesh into a three-dimensional mesh which is a three-dimensional small area having a size corresponding to the instruction information. Space mesh generator for analysis.
【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。
2. The topographical information input means uses the contour lines on the two-dimensional topographical map as approximate contour lines having the indicated position as a node and connecting adjacent nodes with a straight line.
The spatial mesh generating apparatus for numerical analysis according to claim 1, wherein a three-dimensional topographic map is loaded.
【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。
3. The analysis area defining means has instruction information of 1
When a part of one contour line is designated, the closed contour lines inside the designated contour line are sequentially examined, and the area enclosed by the last closed contour line and the first designated contour line is set as the analysis area. The spatial mesh generation device for numerical analysis according to claim 1 or 2.
【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。
4. The analysis area defining means has a plurality of analysis areas sandwiched by adjacent contour lines in the analysis area in a two-dimensional topographic map in which one or more contour lines exist inside the outermost contour line. 3. The spatial mesh generation device for numerical analysis according to claim 1, wherein the spatial mesh generation device is set to be a closed region.
【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。
5. The three-dimensional mesh generation means is the two
3. The height of the node generated at the intersection of the boundary lines of the two-dimensional mesh generated by the dimensional mesh generating means is calculated from the height information of the node input by the topographical information input means. The described spatial mesh generation device for numerical analysis.
【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。
6. The three-dimensional mesh generation means divides the columnar space in the height direction into a small region of the number of divisions when the instruction information inputs the number of divisions in the height direction. The spatial mesh generating device for numerical analysis according to any one of claims 1 or 2 or 3 or 4 or 5.
【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。
7. The three-dimensional mesh generation means divides the columnar space in the height direction into a small region of the division width when the operator inputs the division width in the height direction. Claim 1 or 2 or 3 or 4
Alternatively, the spatial mesh generation device for numerical analysis according to one of 5.
【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。
8. A rectangular parallelepiped including the entire three-dimensional mesh generated by the three-dimensional mesh generating means,
One of claims 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 is characterized in that another three-dimensional mesh is additionally generated by dividing the rectangular parallelepiped into orthogonal grids.
The spatial mesh generation device for numerical analysis described in No. 3.
【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。
9. The spatial mesh generating apparatus for numerical analysis according to claim 1, further comprising a display unit for displaying the generated three-dimensional mesh.
【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。
10. A flow generated in the space above the surface of the earth and a movement of temperature, substances, etc. are analyzed by using the mesh generated by the spatial mesh generator for numerical analysis according to any one of claims 1 to 8. Numerical analysis device.
JP4135941A 1992-04-28 1992-04-28 Space mesh generating device for numerical analysis and numerical analytical device Pending JPH05307590A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07182541A (en) * 1993-12-21 1995-07-21 Nec Corp Preparing method for three-dimensional model
JP2005115701A (en) * 2003-10-08 2005-04-28 Port & Airport Research Institute Method of setting numerical analysis condition using electronic data of geography and building
JP2011524025A (en) * 2008-02-13 2011-08-25 ハリス コーポレイション Geospatial modeling system providing Poisson-based void restoration and related methods
US8014978B2 (en) 2004-03-09 2011-09-06 Fujitsu Limited Numerical analysis model data generating method for filling holes in a mesh

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