그래픽 사용자 인터페이스

가시화(Visualization)

SMS 모듈

모델 엔진

사용자 인터페이스

MS Windows의 표준 기능의 SMS 그래픽 툴은 모델 생성 및 결과 보기가 매우 쉽고 직관적입니다. 모든 모델링 파라미터들을 인터랙티브한 그래픽과 편리한 대화 상자를 통해 입력할 수 있습니다. 임의의 모양을  갖는 방대하고, 복잡한 메시(mesh: 수천개의 요소) 구성에 적합하도록 만들어졌습니다. 단순한 영역에 대한 유한 요소 메시를 몇 분안에 만들 수 있습니다. 보다 복잡한 영역의 메시를 수동으로 만들려면 통상 하루 또는 몇 주가 걸릴 수 있지만, SMS를 이용하면 몇 시간내에 만들 수 있습니다. 메시를 구성할 때 메시 생성 에러가 종종 발생할 수 있으며, 수 분내에 교정할 수 있습니다. 기존 수치 표고 모형(DEM)을 가져올 수 있고 모델에 대한 표고 생성을 위한 배경 데이터로 사용할 수 있습니다.

그래픽 및 가시화

SMS는 모델 생성 및 결과 가시화를 위한 강력한 그래픽 도구입니다. 참조와 소스 데이터에 대해 수치 지도와 표고 모형을 이용하여 모델을 생성합니다. 모델 생성 과정 동안, 모델을 그래픽으로 표출함으로써 여러분의 작업을 빠르게 검토하고 표현할 수 있습니다. 모델에 대한 등고선 및 쉐이딩을 가미한 완벽한 3D 뷰(View)를 구현하여 분석에 대한 도메인(Domain)과 파라미터들을 보다 쉽게 이해할 수 있게 해줍니다.

SMS에서 수행된 어느 모델의 분석 결과를 다양한 그래프(Vector plot, contour plot, 칼라-음영의 contour plot, time-history plot 등)를 이용하여 그래픽적으로 표출할 수 있습니다. 물 표면 높이, 속도, 방류(discharge), 오염 집중, 하상 세굴(Bed scour)과 퇴적에 대한 등고선 플롯과 칼라-음영의 Contour Plot을 계산된 어느 시간-간격에 대해서든 쉽게 생성할 수 있습니다. 물 표면 높이, 속도, 방류, 오염 집중 및 하상 변동(bed elevation)에서의 변동을 설명하기 위해 어느 위치에서든 Time-history Plot을 요구할 수 있습니다. SMS는 데이터 셑 계산기(Data set calculator)를 제공하는데, 수문 운영에 따른 변화에 기인된 물 표면 높이와 흐름 속도에 있어서의 차이를 디스플레이 하는 것과 같은 분석 모델들을 비교할 수 있습니다.

입자 추적, 벡터 또는 contour 애니메이션을 이용하여 안정 상태(steady-state)와 transient solutions 모두 애니메이션으로 볼 수 있습니다. 안정 상태(steady-state) 솔루션의 경우, 입자 추적 애니메이션은 메시에서 inherent flow 패턴을 자세히 볼 수 있게 해줍니다. transient solutions의 경우, 벡터와 등고선(contour) 애니메이션은 물 표면 높이, 속도, 방류(discharge), 오염 집중 및 하상 높이가 시간에 따라 어떻게 변하는지 관찰 할 수 있게 해줍니다.(아래쪽 애니메이션 참조)

   Transient Model Animation

SMS 모델

수치 모델들은 SMS로부터 분리된 프로그램으로 모델에 대해 분석을 실행할 때 사용됩니다. SMS에 모델들을 내장할 수 있고, 그런 다음 수치 모델 프로그램을 통해 실행합니다. SMS는 분석 결과를 읽고 표출할 수 있습니다. SMS는 또한, 모델 실행을 위해 "model wraper"를 사용할 수 있는 옵션이 있고, 모델을 시뮬레이션 하는 동안 결과를 실시간으로 디스플레이 할 수 있습니다.

다음 수치 모델들은 SMS에서 현재 지원되는 것들입니다. 각 모델들은 SMS 설치 파일에 포함(모델 실행 파일들과 문서)되어 있고 SMS 소프트웨어와 완벽하게 링크됩니다.

SMS 모듈

SMS는 여러개의 모듈로 나뉘어져 있습니다; 이들 모듈들은 다른 데이터 유형으로부터 모델을 생성하고 다룰 수 있는 도구들을 제공합니다. SMS의 모듈은 다음과 같습니다:

• Map Module
• Mesh Module
• Cartesian Grid Module
• Scatter Point Module
• Boundary Fitted Grid Module
• 3D Hydraulics Module

Map Module

지도 모듈은 GIS 또는 CAD 데이터 뿐만 아니라 TIFF, JPEG와 같은 이미지 데이터를 이용하여 여러분의 표면수 (Surface water) 모델을 만들고 가시화를 강화할 수 있게 해줍니다.

이미지(USGS quad 지도 또는 항공 사진)를 여러분의 모델에서 수치 지형에 대한 참조나 모델 표현을 강조하기 위해 배경으로 사용할 수 있습니다. GIS 또는 캐드 데이터 또는 여러분이 직접 SMS에서 디지타이즈한 데이터를 가지고, 파라미터들과 경계 조건들을 여러분의 모델에 빠르고 직관적인 방식으로 할당할 수 있습니다. 이러한 기능은 모델 생성에 요구되는 시간과 노력을 크게 줄여주어, 모델을 보정하고 분석하는데 보다 집중할 수 있게 해줍니다.

지도 모듈은 수치 모델의 결과가 실제 수집한 데이터와 비교 될 위치인 관측점들과 횡단면 설정을 할 수 있습니다. 게다가, 보고서들 및 통계적 분석을 이러한 관측/보정 도구들로부터 생성할 수 있습니다.

Mesh Module

메시(mesh) 모듈은 강, 하구(estuary), 만(Bay), 습지대(wetland), 또는 연안 영역에 대하 2차원 유한 요소 메시들을 구현할 수 있습니다. SMS는 복잡한 모델링 상황을 다루기 위한 정교한 메시 생성 및 편집 도구들을 제공합니다. SMS에서 2D 메시들은 다음과 같은 분석을 위한 기반으로 사용됩니다:

The Mesh Module is used to construct 2D finite element meshes of rivers, estuaries, bays, wetland areas, or coastal regions. SMS includes a sophisticated set of mesh generation and editing tools to handle complex modeling situations. In SMS, 2D meshes are used as the basis for analysis for:

• TABS (RMA2, RMA4 )
• FESWMS - FHWA commissioned hydrodynamic model
• ADCIRC - coastal circulation model
• CGWAVE - wave energy model
• HYDRO-AS 2D - river hydrodynamic model

분석한 후에, 메시의 각 노드에서의 결과 데이터는 솔루션을 표현하기 위한 등고선, 테두리 및 벡터 플롯 등을 만들기 위해 사용되기도 합니다. 시간 가변적 솔루션으로부터 여러 시간 간격들을 묶어 동적인 솔루션 애니메이션을 만들 수도 있고, 흐름 속도와 같이 안정 상태의 벡터 함수를 애니메이션할 수 있습니다.

Cartesian Grid Module

2D Cartesian 격자 모듈은 2D Cartesian 유한 차분 격자를 만드는데 사용합니다. 이들 격자들은 선형 좌표 체계로 정령된 셀들로 구성됩니다. 이 도구들은 이러한 격자들을 생성하기 위한 빠르고, 효과율적인 방법을 제공하며, 여기에 데이터를 채워 수치 모델을 실행합니다. Cartesian 격자 모듈에서 다음과 같은 모듈들을 지원합니다:

• STWAVE - wave energy model
• WABED - wave energy balance model
• M2D - hydrodynamic circulation specifically adapted for coastal zones
• TUFLOW - 1D and 2D hydrodynamic model
• BOUSS-2D - wave transformation in harbors and coastal areas

이들 모델의 분석 결과는 Cartesian 격자 모듈에 있는 도구들을 이용하여 등고선, 테두리(fringe) 그리고 벡터 플롯을 생성하여 솔루션을 묘사하기 위해 사용됩니다. 시간 가변적 솔루션으로부터 여러 시간 간격들을 묶어 동적인 솔루션 애니메이션을 만들 수도 있고, 흐름 속도와 같이 안정 상태의 벡터 함수를 애니메이션할 수 있습니다.

Scatter Point Module

Scatter Point 모듈은 다른 데이터 유형(예: 메시 및 격자)에 대해 분산되 데이터 포인트들의 그룹으로부터 내삽할 때 사용합니다. SMS는 선형, natural neighbor, inverse distance weighted 3 종의 내삽 방법을 제공합니다. 이 모듈은 또한 측량 데이터(예: SHOALS 데이터)를 보고 편집할 때도 사용합니다.

 내삽은 초기 조건을 제공하거나, 중첩한 메시의 결과를 비교하거나 솔루션을 검증할 때 사용하기도 합니다. 분산된 데이터를 SMS에서 모델링하기 위해 만든 어느 메시 또는 격자에든 적용할 수 있습니다.

Boundary-Fitted Grid Module

Boundary Fitted 격자 모듈은 추출된 경계 적합 격자들(2D 및 3D)의 전처리 및 후처리를 위해 사용합니다. 이들 격자들은 셀의 행/렬로 구성됩니다.

Cartesian 격자들과는 달리, 경계 적합 격자들의 셀들은 4변형 모양을 갖을 수 있고 따라서 X/Y Cartesian 방향으로 정렬될 필요가 없습니다. 이러한 까닭에, 격자가 모델 도메인의 경계에 보다 적합합니다. SMS에서 Boundary Fitted 격자 모듈은 CH3D와 ICM을 이용한 시뮬레이션을 만들 때 사용합니다.

1D Hydraulics Module

The 1D Hydraulics Module of SMS includes a series of tools for the creation, editing, and application of cross sections for one-dimensional hydraulic analysis. Capabilities include:

Extraction of cross sections and attributes such as roughness and bank features from three dimensional topographic and bathymetric data.

Merging of low resolution cross sections with high resolution survey data.

Filtering cross section data for efficiency.

Formatting of cross section and hydraulic data for specific one-dimensional analysis engines including Bri-Stars and HEC-RAS.