Инструмент для имитации климатических и погодных эффектов

Я ищу инструмент, который можно использовать для создания миров с реалистичным (= физически правдоподобным) климатом и поверхностью с учетом общей формы местности, или, по крайней мере, может помочь в такой задаче.

Мой идеальный рабочий процесс состоял бы в том, чтобы предоставить следующие данные в качестве входных данных:

  • Форма ландшафта мира (возможно, что-то вроде поля высот)
  • Уровень моря и, возможно, другие крупные водоемы
  • Общие свойства планеты и атмосферы

Результатом будет распределение типов местности, таких как пустыни (жаркие и ледяные) и реки, а также леса или равнины в качестве бонуса. Некоторые общие климатические или погодные карты также будут приветствоваться.

Конечно, инструменты, которые следуют той же идее, но с немного другим набором входов/выходов, тоже хороши.

Это не должно быть качество производства; неполная функциональность или полуавтоматическая работа (т.е. требуется помощь пользователя) вполне приемлемы. Это похоже на то, что могло бы стать отличной темой для дипломной работы бакалавра/магистра, так что академический код в порядке.

На самом деле я не ограничен конкретной операционной системой (для этого и нужны виртуальные машины и Live CD). Моя основная система — Windows, поэтому ее поддержка — это бонус, но определенно не обязательная.

Я надеюсь, что требования достаточно конкретны в соответствии с этим мета-вопросом по вопросам рекомендаций . Если нет, укажите, чего не хватает, и я с радостью уточню.

Ответы (1)

По вашим требованиям мы можем создать реалистичную планету, начиная с:

  • Поле высоты
  • Уровень грунтовых вод
  • Химические отношения и другие коэффициенты

GIMP/Photoshop на самом деле может выполнить любое необходимое преобразование этого набора данных, используя встроенные фильтры, если вы готовы немного пожертвовать точностью. Просто подумайте о соединениях, которые вы хотите смоделировать. Тот, который он не может моделировать, вы можете написать в сценарии или использовать другое программное обеспечение (например, измерение инсоляции. Я не знаю, как в стандартном GIMP сделать карту теней из карты высот. QGIS может автоматически сделать это для ты однако).

Большая серия вопросов TimB о построении мира, вероятно, в конечном итоге охватит больше, чем вы хотите смоделировать, но:

  • Карта высот: это дает вам почти все, что вам нужно. Особенно, если он заполнен эрозионными каналами для рек, линиями разломов и уровнем грунтовых вод.
  • Тепловая карта: необходимая, но сложная, если вы не хотите, чтобы она была тесно связана со всем.
  • Карта теней: она понадобится вам для жары.
  • Карта уровня грунтовых вод/влажности: это будет способствовать плодородию, эрозии, дождю и многому другому .
  • Карта ветра: на самом деле это результат смешивания других карт.
  • Карта почвы: тип, толщина и т. д. Это важно для загрязнения, влажности и других вещей.

В общем, размытие по Гауссу возникает из-за эффектов дисперсии и кровотечения (это решение проблемы тепла).

Градиенты используются для установки констант (инсоляция и т.д.)

Усреднение и размытие могут смешивать несколько сезонов и лет в один общий климат, несмотря на периодические потоки.

Размытие в направлении (НЕ направленное размытие, потому что оно также идет перед горой) может дать вам эффект тени от дождя.

Карта Дейкстры/Преобразование расстояния/Grassfire/Eikonal Solution/и т. д. может получить странные вещи, такие как расстояние вокруг горы или расстояние до ближайшего набора _____.

Я предполагаю, что у нас уже есть карта высот. Если мы этого не сделаем, то эффекты Voronoi Regions/Stained Glass/Mural/Cobblestone Effects дадут нам сегментированные области. Реальные бассейны — это просто регионы Вороного, сопоставленные с горными хребтами и фрактально вложенные друг в друга. Чтобы получить морщинистый вид от реального движения плит, вам понадобятся карты Distortion/Displacement/Glass Maps.

Первичную дождевую эрозию можно смоделировать, создав случайный шум, масштабированный по интенсивности влажности и т. д.

Резьба по реке и целый беспорядок других вещей могут быть смоделированы с использованием первых производных ваших карт (то есть градиента).

и т.п.

QGIS был упомянут и идет с GRASS GIS и многими другими ГИС с открытым исходным кодом. Он не очень много делает в этом направлении, но его можно взаимодействовать с R. Так что, вероятно, есть программа для всего, что вы можете придумать, и для чего-то, что вы не можете.

Если вы не в настроении кодировать что-то с нуля, но знаете, как запустить компилятор, вы можете попробовать выполнить поиск по Fortran , Astrophysics, Geo-и т.д. поскольку большая часть физики осталась прежней, все хорошие программы представляют собой старый университетский код.

Blender и Rhino (и Houdini?) можно использовать так же, как GIMP/Photoshop, но с большим эффектом. (Мы пропускаем некоторую ошибку, когда переходим от плоского представления к земному шару. Мы также можем просто делать некоторые вещи, например размещать солнце и моделировать эллиптическую орбиту).

EdGCM, по-видимому, был разработан НАСА как образовательный, но полнофункциональный инструмент для моделирования климата (предположительно, он также не убивает ваш компьютер, как некоторые другие более новые программы для моделирования климата).

Gocad выглядит потрясающе, хотя я его не пробовал.

Краткая история: я уже шел по этому пути раньше и никогда ничем не был удовлетворен (вручную/программным обеспечением/вещами специального назначения), так что теперь я нахожусь в своем собственном лагерь. Если вы не кодируете, это приводит к утомительному просмотру фотографий. Посмотрим, есть ли у кого-то хорошее решение...