857307 Raumbezogenes Modellieren und Simulieren

Art
Vorlesung und Übung
Semesterstunden
2
Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Suppan, Franz
Organisation
Angeboten im Semester
Wintersemester 2023/24
Unterrichts-/ Lehrsprachen
Deutsch
Lehrinhalt

Theorie & Praxis:

Der theoretische Teil (siehe unten) wird durch 2 bis 3 Projekte praktisch umgesetzt.
Für die praktische Umsetzung bitte einen eigenen Computer (Laptop etc.) mitnehmen.

Theorie:
1Einleitung
2Simulationen, Modelle und deren Verifizierung und Evaluierung
2.1Simulationen
2.2Modelle
2.3Verifizierung und Sensitivitätsanalyse
2.4Validierung
2.5Evaluierung - eine Alternative zur Validierung
3Systeme, Modelle und Simulationen
3.1Systeme
3.2Modelle
3.3Eigenschaften und Verhalten von mathematischen Modellen
4Einfache Beispiele von Systemen und deren Abbildung als Modell
4.1Ökologisches System bestehend aus zwei Tierarten
4.2Ausfluss System
5Allgemeine Ansätze zu Beschreibung von dynamischen Systemen
5.1Input, Output, Konstante, Variable und Signale
5.2Unterschied zwischen statischen und dynamischen Systemen
5.3Genereller Zugang zur mathematischen Formulierung von Modellen
5.4Zustand-Raum Modell (state space model)
5.5Lösungsschritte für das Zustand-Raum Modell
5.6Ausfluss System als Zustand-Raum Modell
5.7Ökologisches System als Zustand-Raum Modell
5.8Erweiterung des Zustand-Raum Modells um Störsignale
6Raumbezogene dynamische Systeme im Kontinuum
6.1Raumbezug
6.2Kontinuums-Mechanik
6.3Lagrange'sche Formulierung (Lagrange'sches Bezugssystem)
6.4Euler'sche Formulierung (Euler'sches Bezugssystem)
6.5Zusammenhang zwischen Lagrange'scher und Euler'scher Formulierung
6.6Material-Ableitung (material derivative)
6.7Gesetz der Massenerhaltung und Kontinuitätsgleichung
6.8Kontinuitätsgleichung und Materialableitung ausformuliert für den drei-dimensionalen Raum
6.9Impulserhaltung
6.10 Navier-Stokes Gleichungen
6.11 Anwendungsbeispiel: Sedimenttransport
Inhaltliche Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse)

Grundkenntnisse in GIS und Anwendung mit QGIS - siehe LVAs 857104 Geoinformatik, 857108 / 857109 Geoinformationssysteme,
Programmiervorkenntnisse - speziell Python - sind von Vorteil, aber nicht Voraussetzung.
Lehrziel

Ziel der Lehrveranstaltung ist die Fähigkeit, eigene raumbezogene Fragestellungen aufzustellen und umzusetzen. Die Modellierung in einem GIS bzw. eigenem Programm steht dabei im Vordergrund, es werden aber auch die Themen Geodatenbeschaffung und Aufbereitung bis hin zu Plausibilitätsprüfungen behandelt.
Eigene Fragestellungen stoßen oft schnell an die Grenzen der Umsetzbarkeit - deshalb wird die Erweiterung der Möglichkeiten mit Hilfe der Programmiersprache Python gezeigt.
Kenntnisse in der Programmiersprache Python ist damit ein weiterer Learning Outcome.
Noch mehr Informationen zur Lehrveranstaltung, wie Termine oder Informationen zu Prüfungen, usw. finden Sie auf der Lehrveranstaltungsseite in BOKUonline.