Tutorium Fortgeschrittene Anwender
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JUICE - Jams User Interface Component Editor
Zum Aufsetzen und/oder Konfigurieren von Umweltmodellen wurde der JAMS Builder (JUICE) entwickelt. Mithilfe von JUICE können beliebige Modelle nach dem "Baukastenprinzip" zusammengesetzt und konfiguriert werden. Dafür stehen zwei Typen von "Bausteinen" zur Verfügung. Dies sind einerseits Komponenten, die einzelnen Prozesse beschreiben. Andereseite existieren Kontextkomnponenten, die die Modellausführung steuern. Für den Datenaustausch zwischen Komponenten und Kontexten werden Attribute benötigt. Dies können Variablen aber auch Parameter sein.
Aufbau und Nutzungsumfang des JUICE
Im folgenden soll die Oberfläche des JAMS Builder erläutert werden.
Mit der Installation Ihres JAMS wird der Button JAMS Builder auf dem Desktop und im Startmenü angelegt. Er verweist auf den Jams User Interface Component Editor (JUICE). Nach dem Start öffnet sich das folgende Fenster, welches in drei Bereiche eingeteilt ist. Im oberen linken Fenster, sind die geladenen Bibliotheken zu sehen. Im Untern linken Fenster die laugenden Prozesse. Der rechte Bereich ist für das Modell vorgesehen.
Aufbau der Menüleiste
Die Menüleiste beinhaltet die Punkte Datei,Bearbeiten,Modell,Protokolle,Fenster,und Hilfe. Weiterhin sind folgende Funktionen durch Icons in die Menüleiste integriet:
1. Neues Modell öffnen
2. Modell laden
3. Modell speichern
4. Suchfunktion
5. Jams Einstellungen
6. Modell starten
7. JAMS Launcher öffnen
8. JAMS Datastore Editor öffnen
9. JADE öffnen
10. Modelloberfläche kopieren
11. Modelloberfläche einfügen
12. Infoprotokoll anzeigen
13. Fehlerprotokoll anzeigen
14. JAMS Website
15. Schließen
Unter dem Menüpunkt Datei ist es möglich Modelle zu laden, zu speichern oder zu schließen.
Der Menüpunkt Bearbeiten ermöglicht Einstellungen zu ändern, Einstellungen zu laden, Einstellungen zu speichern und bietet eine Suchfunktion.
Unter Einstellungen ändern können zum Beispiel verwendete Bibliotheken, der Ausgabeumfang, die Ausgabe von Modellprotokollen sowie Informationen zum Modellfenster beeinflusst werden. Diese können für eine spätere Modellierung unter dem Punkt Einstellungen speichern gespeichert werden und über Einstellungen laden wieder verwendet werden.
Der Menüpunkt Modell ist nur aktiviet, wenn ein Modell geladen wurde. Hier kann das Modell gestarten bzw. konfiguriet werden. Weiterhin ist der Tutorium Anfänger verlinkt, der zur Auswertung verwendeter Eingangsdaten und erzeugter Modellergebnisse verwendet wird. Sein Leistungsumfang wird im Tutorium für Anfänger ausführlich erläutert.
Das Laden und Speichern von Parametersätzen wird über den Punkt Lade Madellparamerter und Speichere modellparameter ermöglicht.
Weiterhin kann des Modell mithilfe des Tutorium Anfänger gestartet werden.
Der Optimierungsassisten, stellt eine Plattform zur automatischen Parameteroptimierung zu Verfügung.
Unter dem Menüpunkt Protokolle kann das Infoprotokoll angesehen werden. Dieses enthält neben Informationen zum Modellautor, zur Modellversion oder zum Anwender auch Informationen zur Modelleffizienz (Wie gut hat das Modell die gemessenen Werte abgebildet?), zum Modellaufbau (Welche Komponenten wurden wie oft benutzt?) und zur Modelllaufzeit. Das Fehlerprotokoll dokumentiert eventuell aufgetretene Fehler.
Im Menüpunkt Fenster sind alle aktuell geöffneten Fenster aufgelistet.
Unter dem Menüpunkt Hilfe können Sie durch einen Klick auf JAMS online zur Onlinehilfe von JAMS gelangen.
Anwendung von JUICE für Modelldesign und Modellkonfiguration
Aufsetzen eines Modells
Mit dem JUICE können Modelle aufgesetzt werden. Im den folgenden Schritten wird die Vorgehensweise exemplarisch am ABC-Modell durchgeführt.
1. Schritt Wählen Sie im Menüpunkt Datei den Unterpunkt Neues Modell. Ein leeres Modell wird geöffnet.
2. Schritt
Legen Sie eine Kontextkomponente des Typs "JAMS Temporal Kontext" an. Dieser übernimmt die zeitliche Iteration der Simulation. Klicken Sie dazu auf die Bibliothek jams-main.jar, die im linken oberen Fenster aufgelistet ist. Dort finden Sie unter jams.model den JAMSTemporalContext. Ziehen Sie diesen in das rechte Modellfenster ins "Neue Modell".
Legen Sie innerhalb des Modells das Kontextattribut modelTimeIntervall an. Klicken Sie auf Komponentenattribute in der Attribübersicht im Punkt Neues Modell.
Klicken Sie auf Hinzufügen. Setzten Sie als Namen modelTimeIntervall. Wählen Sie für den Typ des Attributes TimeInterval. Für die Simulation muss ein Zeitraum festgelegt werden. (Beachten Sie, dass immer Daten für den gewählten Zeitraum zur Verfügung stehen müssen) Tragen Sie als Zeitraum 01.01.1970 bis 01.01.1975 ein. Wählen Sie als zeitliche Einheit Monat aus. Klicken Sie nun auf SET. Dat Attribut modelTimeIntervall ist jetzt mit Ihrem gewählten Zeitraum verknüpft.
Wechseln Sie nun zur Komponente JAMSTemporalContext. Verknüpfen Sie das Komponentenattribut timeInterval mit dem beeits angelegten Modellattribut modelTimeIntervall. Wählen Sie dieses dazu aus des Attributsliste im unteren rechten Feld aus. Klicken Sie auf LINK.
Legen Sie ein neues Attribut time an und verlinken Sie dieses mit dem Komponentenattribut current.
3. Schritt Fügen sie dem Modell die Komponente ABCDataReader hinzu. Sie ist in der Bibliothek jams-democomponents.jar im Ordner jams.components.demo.abc zu finden. Die Komponente ABCDataReader ermöglicht das Einlesen von Date. Er liest aus einem Textfile Datum, Niederschlags- und Abflusswerte.
Dem Komponentenattribut fileName muss der ort der Datendatei übergeben werden. Tragen Sie aus diesem Grund als Wert des Attributes fileName den Pfad zu Ihrer Datendatei ein. Klicken Sie auf SET.
Legen Sie die Attribute precip (für Niederschlag) und obsQ (für gemessener Abfluss) im JAMSTemporalContext an. Sie sollen die Werte des gelesenen Niederschlags und des gemessenen Abflusses für den aktuellen Zeitschritt beinhalten. Wählen Sie dazu das Komponentenattribut precip. Es sollte jetzt BLAU hinterlegt sein. Tragen Sie im Feld Angepasstes Attribut den Namen precip ein. Klicken Sie auf LINK. Das Kontextattribut precip aus dem Kontext JAMSTemporalContext wurde angelegt und verknüpft.
Wählen Sie nun das Komponentenattribut runoff. Es sollte jetzt BLAU hinterlegt sein. Tragen Sie im Feld Angepasstes Attribut den Namen obsQ ein. Klicken Sie auf LINK. Das Kontextattribut obsQ aus dem Kontext JAMSTemporalContext wurde angelegt und verknüpft.
4. Schritt
Der zentrale Bestandteil des Modells stellt die Komponente ABC-Modell dar. Das ABC-Modell ist ein lineare Modell, dass Niederschlag und Abfluss in Beziehung setzt.
Fügen Sie dem Modell die Komponente ABCModel hinzu. Sie ist in der Bibliothek jams-democomponents.jar im Ordner jams.components.demo.abc zu finden.
Verknüpfen Sie die Niederschlagsdaten mit der Komponente. Wählen Sie dazu das Komponentenattribut precip'. Wählen Sie für das Feld Angepasstes Attribut das Attribut precip aus der Liste der bereits im JAMSTemporalContext enthaltenen Attribute. Klicken Sie auf LINK. Legen Sie neue Attribute für den Wasserspeicher (storage) und den simulierten Abfluss (simQ) wie in Schritt 3 beschrieben an. Folgendes Bild sollte sich ergeben:
Die Komponentenattribute a,b,c und initStorage dienen der Parametrisierung der Komponente. Geben Sie Ihnen die folgenden Werte: a=0.2, b=0.2, c=0.75 und initstorage=50.
5. Schritt
Zur Visualisierung der Ergebnisse benötigen sie die Komponente TSPlot. Fügen Sie dem Modell diese Komponente hinzu. Sie ist in der Bibliothek jams-components.jar im Ordner jams.components.gui zu finden.
Verknüpfen Sie das Komponentenattribut time' mit dem Attribut time aus dem Kontext Neues Modell. Wählen Sie dazu das Komponentenattribut time. Wählen Sie im unteren rechten Feld den Kontext Neues Modell und wählen Sie das Attribute timeaus. Klicken Sie auf LINK. Verknüpfen Sie das Komponentenattribut valueLeft mit den Attributen simQ und obsQ aus dem JAMSTemporalContext. Soll ein Komponentenattribut mir mehreren Kontextattributen verknüpft werden, so sind diese mittels Semikolon zu trennen. Das folgende Bild sollzte sich ergeben.
6.Schritt
Speichern Sie das Modell.
Das Modell ist fertig. Jetzt können Sie es starten.
Das folgende Ausgabefenster ergibt sich. Der gemessene Abfluss ist blau dargestellt, der simulierte Abfluss rot.
Konfiguration von Modellkomponenten
Der JUICE biete die Möglichkeit, Modellkomponenten zu zu konfigurieren. Somit kann leicht die Parametrisierung einer Komponete verändert werden. Die Vorgehensweise soll beispielhaft an der Komponente TSPlot aus dem im Punkt "Aufsetzen eines Modells" erstellten ABC-Modell erläutert werde.
Ein Beispiel
Im erstellten Modell wurde keine Parameterwerte für die Komponentenattribute gesetzt. Daher wurden vom System immer die voreingestellte Werte (Default-Werte) für die verschiedenen Parameter angenommen. Natürlich können diese geändert werden um das entstehende Diagramm, welches die Ergebnisse der Modellierung visualisiert, attraktiver zu gestalten.
Wir setzten die Folgenden Werte.
- titleLeft (Titel der linken Diagrammachse) : Simulierter Abfluss; Gemessener Abfluss
- titelRight (Titel der rechten Diagrammachse): Niederschlag
- colorLeft (Farbenwerte der links dargestellten Größen): red;blue
- colorRight (Farbenwerte der rechts dargestellten Größen): gray
- typeLeft (Darstellungsart z.B. als Linien- oder Balkendiagramm): 0 (Linie)
- typeRight (Darstellungsart z.B. als Linien- oder Balkendiagramm): 1 (Balken)
- xAxisTitle (Titel der X-Achse): Zeit
- leftAxisTitle (Titel der linken Y-Achse): Abfluss [m³/s]
- rightAxisTitle (Titel der rechten Y-Achse): Niederschlag [mm]
- rightAxisInverted: 1
Weiterhin muss das Komponentenattribut valueright mit dem Attribut precip aus dem JAMSTemporalContext verknüpft werden, damit die Niederschlagswerte angezeigt werden.
Neue Attributsübersicht:
Es ergibt sich die folgende Darstellung:
