DEL138 11206601 D-HYDRO GUI Visualisatie & Cloud

Aanleiding van het project

Voor overheden, adviesbureaus en kennisinstituten zijn data en hydrologische en hydrodynamische modellen essentieel bij hun werk aan watervraagstukken. In de afgelopen jaren heeft Deltares samen met publieke en private partners intensief gewerkt aan de ontwikkeling aan de D-HYDRO Suite 1D2D, de nieuwe (open source) hydrodynamische simulatiesoftware voor regionale en stedelijke toepassingen als beoogd opvolger van het veel gebruikte, maar verouderde SOBEK. De focus van deze ontwikkelingen lag vooral op de basis van den D-HYDRO Suite 1D2D: een geheel vernieuwd hydrodynamisch rekenhart (D-Flow FM) waarmee eendimensionale, tweedimensionale en driedimensionale hydrodynamische simulaties gemaakt kunnen worden op ongestructureerde rekenroosters. Dit biedt meer flexibiliteit en een betere nauwkeurigheid van de modelsimulatie. Het D-Flow FM rekenhart maakt tevens
optimaal gebruik van multi-core processoren en is geschikt voor het draaien op grote rekenclusters (‘high performance computing clusters’). Dit alles levert een sterk verbeterde prestatie op in termen van rekensnelheid en nauwkeurigheid. Dit biedt grote meerwaarde ten opzichte van SOBEK en zorgt ervoor dat met de D-HYDRO Suite 1D2D integrale gebiedsstudies kunnen worden uitgevoerd conform de eisen en wensen van deze tijd aan simulatiesoftware. Echter, om de D-HYDRO Suite 1D2D effectief te kunnen inzetten moeten essentiële rekenhart componenten ontsloten worden via de grafische user-interface (GUI) van D-HYDRO Suite 1D2D. Bij de eisen en wensen van deze tijd hoort ook de mogelijkheid om modellen en simulatieresultaten op zowel een inzichtelijke als een visueel geavanceerde manier, in
3D en met Augmented Reality (AR) of Virtual Reality (VR), te kunnen weergegeven. Zodat modellen en simulatieresultaten voor de modelleur evenals voor een breed publiek inzichtelijk en begrijpelijk gemaakt kunnen worden. Dit is van belang voor interne en externe communicatie in het waterbeheer, en dient ter ond

Doel van het project

Het doel van het project D-HYDRO GUI, Visualisatie & Cloud is om GUI componenten te ontwikkelen voor de modules binnen de D-HYDRO Suite 1D2D, daarnaast nieuwe vormen van visualisatietechnieken te ontwikkelen voor de D-HYDRO Suite 1D2D simulatieresultaten én om een workflow te ontwikkelen waarmee D-HYDRO Suite 1D2D simulatieberekeningen tezamen met de juiste voor- en nabewerking “cloud ready” worden. Dit past in een overkoepelend doel om de integrale hydrologische modelanalyses te kunnen uitvoeren voor het regionale waterbeheer die aansluiten bij de eisen en wensen van deze tijd en met in Nederland ontwikkelde hydrologische en
hydrodynamische simulatiesoftware toonaangevend te blijven zijn in het internationale waterbeheer. interfacing scripts van de D-HYDRO Suite 1D2D modules. Dit betreft essentiële modules zoals D-Flow FM, D-Hydrology en D-RTC, die we via de grafische userinterface (GUI) van D-HYDRO Suite 1D2D voor de eindgebruiker toegankelijk maken. De visualisatietechnieken die we in dit project willen ontwikkelen bestaan uit innovatieve visualisatietools waaronder 3D web visualisatie en AR/VR weergave van modelresultaten van D-HYDRO Suite 1D2D. Daarnaast breiden we huidige visualisatie en inspectiefunctionaliteiten uit in de D-HYDRO Suite 1D2D GUI. Met de ontwikkelingen rondom het “cloud ready” maken, verkennen we de essentiële bouwstenen om D-HYDRO Suite 1D2D technisch geschikt te maken voor Cloud simulaties. Figuur 1 toont 6 bouwstenen die noodzakelijk zijn voor een succesvolle
inzet van D-HYDRO Suite 1D2D in een cloud omgeving. Voor elk van deze aspecten verkennen we de configuratieruimte voor optimale inzet van de simulatiesoftware. Dit vereist gedetailleerde analyse van het functioneren van D-HYDRO Suite 1D2D in een publieke cloud omgeving en een kader om zorgvuldig een afweging te maken tussen bijvoorbeeld kostenbeheersing versus performance. In dit kader stelt Amazon technische kennis ter beschikking om de specifieke e

Omschrijving van de activiteiten

Binnen dit project zijn de werkzaamheden verdeeld in vier werkpakketten (WP1 t/m WP4), Figuur 2. De werkpakketten van het TKI GUI Visualisatie & Cloud project Het eerste werkpakket valt onder een mix van industrieel en experimenteel onderzoek, en daarvoor is aanspraak gemaakt op 37.5% subsidie (de waarde tussen 25% en 50%). Op het 2e en 3e werkpakket (D-HYDRO, D-HYDRO Visuals en Cloud computing) wordt aanspraak gemaakt op 50% tki-toeslag voor de onderzoeks- en ontwikkelonderdelen van het type “Industrieel onderzoek”. Op werkpakket 4, het
werkpakket Pilots, wordt aanspraak gemaakt op 25% tki-toeslag, omdat dit onderdeel valt onder experimentele ontwikkeling.

Verwachte resultaten

2021, 2022
D-HYDRO Suite 1D2D GA versie waarin de ontwikkelingen aan de GUI (uit WP1) zijn opgenomen.

2021, 2022
AR/VR visualisatie toepassings-tool voor weergave van D-HYDRO Suite 1D2D resultaten.(uit WP2)

2021, 2022
DFX project versie voor 3D (web) animaties van D-HYDRO Suite 1D2D resultaten (uit WP2)

2021, 2022
Een prototype werkwijze opgezet met de workflow engine Argo inclusief handleiding (‘how-to’) en essentiële python scripts om DHYDRO Suite 1D2D modellen in een cloud omgeving te simuleren en run-administratie. Software analyse gerelateerd aan de bouwstenen (Figuur 1) om D-HYDRO Suite 1D2D efficiënt in een cloud omgeving in te zetten.

2022
Publicaties in vakbladen als H2O en Stromingen over de conclusies en lessen van de pilotstudies (uit WP4 – Pilots).

Innovativiteit

Startpunt van dit project is de D-HYDRO Suite 1D2D bèta software waaraan afgelopen jaren is ontwikkeld en zich onderscheid met voorgaande simulatiesoftware door het geheel vernieuwd hydrodynamisch rekenhart D-Flow FM (zie ook aanleiding). D-Flow FM kan in de D-HYDRO Suite 1D2D gekoppeld worden aan de modules D-Hydrology
(voor hydrologische neerslag afvoerberekeningen) en D-RTC (voor complexe sturing van hydraulische kunstwerken). Dit maakt het mogelijk om integrale hydrologische modelanalyses te kunnen uitvoeren met state of the art software.
Bij de ontwikkelingen van nieuwe visualisatieopties werken we aan innovatieve technieken voor communicatie aan een breed publiek. Hierbij willen we D-HYDRO Suite 1D2D resultaten kunnen ontsluiten in nieuwe vormen van visualisatie, zoals Virtual Reality (VR) en Augmented Reality (AR). 3D visualisaties van D-HYDRO Suite 1D2D resultaten willen we webbased kunnen aanbieden via een web-export van de DFX tool, waarmee we modelresultaten op een snelle, eenvoudige en begrijpelijke wijze gedeeld kunnen worden met andere stakeholders en een breder publiek.
Het nieuwe D-Flow FM rekenhart biedt de mogelijkheid om effectief ingezet te worden op High Performance Computing clusters. In dit project gaan we deze toepassing uitbreiden voor de regionale toepassing waarbij integrale modellen, met de modules D-Flow FM(1D2D), D-Hydrology en D-RTC, binnen de D-HYDRO Suite 1D2D geschikt
maken voor Cloud Computing. Dit vereist nieuwe ontwikkelingen aan de API van het rekenhart.

Valorisatie

1.
D-HYDRO Suite 1D2D GA – versie waarin de ontwikkelingen aan de GUI (uit WP1) zijn opgenomen.
Tijdens het project zullen de deelnemende waterschappen en adviesbureaus al gebruik maken van de ontwikkelde functionaliteiten in DHYDRO Suite 1D2D, op basis van een prerelease license Agreement. Na het project zijn de ontwikkelingen uit de GA release voor alle DHYDRO gebruikers beschikbaar.
Deltares zorgt voor de ontwikkeling, en distributie van de DHYDRO Suite 1D2D versies via het downloadportaal van het Deltares software center. (https://download.deltar es.nl/en/)

2.
AR/VR visualisatie toepassings-tool voor weergave van D-HYDRO Suite 1D2D resultaten. (uit WP1)
Adviesbureaus, Waterschappen en overige D-HYDRO Suite 1D2D gebruikers kunnen dit zelfstandig inzetten voor communicatie doeleinden
Deltares coördineert de ontwikkeling. De uitvoering op dit product zal liggen bij het trekkende adviesbureau.

3.
DFX versie voor 3D (web) animaties van D-HYDRO Suite 1D2D resultaten (uit WP1)
Adviesbureaus, Waterschappen en overige D-HYDRO Suite 1D2D gebruikers, kunnen dit zelfstandig inzetten voor communicatie doeleinden.
Deltares trekt dit product en draagt zorg voor distributie van het eindproduct.

4.
Een workflow en beschrijving voor het modelleren in de cloud met DHYDRO Suite 1D2D
De workflow en daarbij ondersteunende ‘howto’ documentatie zal gebruikt kunnen gaan worden door adviesbureaus en (of in opdracht van) waterschappen voor het in de cloud doorrekenen van D-HYDRO Suite 1D2D simulaties.
Deltares draagt zorg dat de workflow beschikbaar komt op de Deltares website en wiki.

5.
Publicaties in een vakblad over pilotstudies
Beschikbaar voor alle betrokkenen binnen het (regionaal) waterbeheer2 en de bredere wetenschappelijke wereld.
Adviesbureaus nemen de lead en zullen in samenwerking met Waterschappen en Deltares de publicaties verzorgen.

Link naar projectresultaten…