Spatial Analyst のライセンスで利用可能。
粒子追跡 (Particle Track) ツールで使用される粒子追跡アルゴリズムでは、最近隣のラスター セルの中心から内挿される局所速度フィールドに基づいて粒子の未来の位置を予測する、予測子修正子法が採用されます。これは Konikow と Bredehoeft (1978) で採用されているものと似ています。 連続する粒子の位置はラスター セルの座標精度または位置に拘束されないので、速度フィールドを介して自由に浮流できます。
粒子追跡アルゴリズム
追跡ファイルで特定されるソース位置 P を始点として、下の図に示すように、4 つの最近隣ラスター セルの中心の速度から共一次内挿法関数を使用して局所速度 V が計算されます。
局所速度 V の計算 下の図に示すように、パスの決定は予測子修正子法によって行われます。 ラスター セルから独立した位置にあるポイント P を始点として、速度 V が隣接セルの中心から内挿され、ユーザーが指定する距離 ([ステップの長さ] 引数の値) の粒子位置 P' を予測するために使用されます。
パスの決定 ポイント P' では、新しい速度ベクトル V' が近隣から内挿され、V で平均化されて、修正後の速度 V'' が作成されます。 この修正後の速度を使用して新しい位置 P'' が検出され、次の追跡ステップでは、その位置が移動の起点として使用されます。 P から P'' への移動に必要な時間も残り時間から差し引かれます。
この手法は、指定された時間に到達するか、粒子がラスターから流出するか、陥没に移行するまで、連続して適用されます (次の図を参照)。
追跡ファイルに記録された累積情報 各ポイントの計算時には、上に示すように、累積時間、P の XY 位置、累積長、フローの方向と強度が追跡ファイルに記録されます。
用途
地下水解析ツールを使用すると、地下水を構成する物質の基本的な移流と分散をモデリングできます。 [ダルシー フロー (Darcy Flow)] ツールは地質データから流速域を生成し、[粒子追跡 (Particle Track)] ツールはポイント ソースから流域にわたる移流のパスをたどり、[多孔質媒体内の分散 (Porous Puff)] ツールは流路に沿って移流する際の成分の瞬間ポイント リリースの流体分散を計算します。 これらの機能を用いる移流分散のモデル化に関する詳細な考察が、Tauxe (1994) の文献に記載されています。
一般的に、地下水モデリングにおいては、[ダルシー フロー (Darcy Flow)] ツール、[粒子追跡 (Particle Track)] ツール、[多孔質媒体内の分散 (Porous Puff)] ツールの順に実行します。
例
- [粒子追跡 (Particle Track)] ツールのダイアログ ボックスでの設定の例は次のとおりです。
[入力方向ラスター]: dir1
[入力マグニチュード ラスター]: mag1
[ソース ポイントの X 座標]: 500
[ソース ポイントの Y 座標]: 650
[出力粒子追跡ファイル]: ttrack.txt
[ステップの長さ]: {default}
[追跡時間]: {default}
[出力追跡ポリライン フィーチャ]: track_feat.shp
- マップ代数演算式:
ParticleTrack(dir1, mag1, ttrack.txt, 500, 650, 5, 100, track_feat.shp)
- 地下水モデリング ツールを使用する順序:
out_vol = DarcyFlow(head, poros, thickn, transm, dir1, mag1) ParticleTrack(dir1, mag1, ttrack.txt, 500, 650, "#", "#", track_feat.shp) out_puff = PorousPuff(ttrack.txt, poros, thickn, 3.2e7, 50000, 6, 3, 1, 250)
参考文献
Konikow, L. F., and J. D. Bredehoeft. 1978. "Computer Model of Two-Dimensional Solute Transport and Dispersion in Ground Water". Vol. 7, Chap. 2 of USGS Techniques of Water Resources Investigations. Washington, D.C.: U.S. Geological Survey.
Tauxe, J. D. 1994. "Porous Medium Advection–Dispersion Modeling in a Geographic Information System". Ph.D. diss., University of Texas, Austin.