Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de métodos numéricos eficientes, tanto no domínio do tempo quanto na freqüência, para a modelagem da propagação de ondas em estruturas que apresentem combinações de meios convencionais e/ou metamateriais, particularmente os metamateriais onde tanto a permissividade quanto a permeabilidade são simultaneamente negativos. Em alguns casos à simulação de tais estruturas representa um grande desafio em virtude da grande demanda computacional requerida. Uma forma eficiente de se contornar este problema é a utilização de técnicas de divisão de operador, com destaque para a técnica implícita das direções alternadas (ADI), já amplamente explorada nos domínios do tempo e da freqüência, e mais recentemente a técnica localmente unidimensional (LOD). A técnica LOD é utilizada com destaque neste trabalho, onde pela primeira vez esta foi empregada em um método de propagação de feixe de ângulo largo em diferenças finitas no domínio da freqüência, o qual foi denominado por LOD FD-BPM. O passo seguinte foi estender sua aplicação para o domínio do tempo, sendo a primeira abordagem empregada em um método de propagação de onda em diferenças finitas no domínio do tempo, denominado por LOD TD-WPM. Em seguida, a técnica LOD foi aplicada ao método FDTD resultando em um formalismo implícito, denominado LOD-FDTD, o qual apresenta uma maior eficiência computacional do que o tradicional ADI-FDTD. Estas abordagens apresentaram uma excelente eficiência computacional em virtude da possibilidade de utilização de passos de tempos maiores do que o permitido pela condição de estabilidade de Courant-Friedrich-Levy (CFL), além de serem incondicionalmente estáveis como conseqüência da aplicação do esquema de Crank-Nicolson (CN). A restrição do método LOD-FDTD, referente à sua precisão de apenas primeira ordem no tempo, foi contornada com o uso do esquema de divisão de operadores conhecido como Strang splitting (SS), resultando no método de segunda ordem no tempo LOD-FDTD-SS. Os métodos FDTD, ADI-FDTD, LOD-FDTD e LOD-FDTD-SS foram também implementados com base no modelo de Drude com perdas, possibilitando, assim, uma modelagem adequada de meios metamateriais. Outra contribuição importante deste trabalho foi à implementação da condição de contorno split PML no formalismo LOD-FDTD para a simulação de problemas eletromagnéticos abertos. / This work focuses on developing efficient numerical methods, both in time and frequency domains, for modeling wave propagation in structures that present conventional media and/or metamaterial media combinations, particularly the metamaterials where both permeability and permittivity are simultaneously negative. In some cases, the simulation of such structures represent a great challenge, due to the great computational requirements. An efficient way of solving this problem is the usage of operator splitting techniques, specifically the alternate direction implicit (ADI) technique, already explored both in time and frequency domains, and recently the locally one-dimensional (LOD) . This work dedicates special attention to the LOD technique, where, for the first time, this one was applied in a finite difference frequency domain wide-angle propagation method, which was denominated LOD FD-BPM. The next step was to extend its application to the time domain, the first approach was used in a finite difference time domain wave propagation method, denominated LOD TD-WPM. Next, the LOD technique was applied to the FDTD method, resulting in an implicit formalism, denominated LOD-FDTD, which presents a better computational efficiency than the traditional ADI-FDTD. These approaches present an excellent computational efficiency, due to the possibility of using greater time steps than those permitted by the Courant-Friedrich-Levy (CFL) stability condition, being unconditionally stable as a consequence of applying the Crank-Nicolson (CN) scheme as well. The LOD-FDTD method restriction, referring to its first order accuracy in time, was circumvented by using the operator division scheme known as Strang splitting (SS), resulting in a second order time method LOD-FDTD-SS. The FDTD, ADI-FDTD, LOD-FDTD and LOD-FDTD-SS methods were also implemented with a lossy Drude model, making, this way, possible an adequate metamaterial media modeling. Another important contribution of this work was the implementation of the split PML contour condition in the LOD-FDTD formalism for the simulation of open electromagnetic problems.

Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de métodos numéricos eficientes, tanto no domínio do tempo quanto na freqüência, para a modelagem da propagação de ondas em estruturas que apresentem combinações de meios convencionais e/ou metamateriais, particularmente os metamateriais onde tanto a permissividade quanto a permeabilidade são simultaneamente negativos. Em alguns casos à simulação de tais estruturas representa um grande desafio em virtude da grande demanda computacional requerida. Uma forma eficiente de se contornar este problema é a utilização de técnicas de divisão de operador, com destaque para a técnica implícita das direções alternadas (ADI), já amplamente explorada nos domínios do tempo e da freqüência, e mais recentemente a técnica localmente unidimensional (LOD). A técnica LOD é utilizada com destaque neste trabalho, onde pela primeira vez esta foi empregada em um método de propagação de feixe de ângulo largo em diferenças finitas no domínio da freqüência, o qual foi denominado por LOD FD-BPM. O passo seguinte foi estender sua aplicação para o domínio do tempo, sendo a primeira abordagem empregada em um método de propagação de onda em diferenças finitas no domínio do tempo, denominado por LOD TD-WPM. Em seguida, a técnica LOD foi aplicada ao método FDTD resultando em um formalismo implícito, denominado LOD-FDTD, o qual apresenta uma maior eficiência computacional do que o tradicional ADI-FDTD. Estas abordagens apresentaram uma excelente eficiência computacional em virtude da possibilidade de utilização de passos de tempos maiores do que o permitido pela condição de estabilidade de Courant-Friedrich-Levy (CFL), além de serem incondicionalmente estáveis como conseqüência da aplicação do esquema de Crank-Nicolson (CN). A restrição do método LOD-FDTD, referente à sua precisão de apenas primeira ordem no tempo, foi contornada com o uso do esquema de divisão de operadores conhecido como Strang splitting (SS), resultando no método de segunda ordem no tempo LOD-FDTD-SS. Os métodos FDTD, ADI-FDTD, LOD-FDTD e LOD-FDTD-SS foram também implementados com base no modelo de Drude com perdas, possibilitando, assim, uma modelagem adequada de meios metamateriais. Outra contribuição importante deste trabalho foi à implementação da condição de contorno split PML no formalismo LOD-FDTD para a simulação de problemas eletromagnéticos abertos. / This work focuses on developing efficient numerical methods, both in time and frequency domains, for modeling wave propagation in structures that present conventional media and/or metamaterial media combinations, particularly the metamaterials where both permeability and permittivity are simultaneously negative. In some cases, the simulation of such structures represent a great challenge, due to the great computational requirements. An efficient way of solving this problem is the usage of operator splitting techniques, specifically the alternate direction implicit (ADI) technique, already explored both in time and frequency domains, and recently the locally one-dimensional (LOD) . This work dedicates special attention to the LOD technique, where, for the first time, this one was applied in a finite difference frequency domain wide-angle propagation method, which was denominated LOD FD-BPM. The next step was to extend its application to the time domain, the first approach was used in a finite difference time domain wave propagation method, denominated LOD TD-WPM. Next, the LOD technique was applied to the FDTD method, resulting in an implicit formalism, denominated LOD-FDTD, which presents a better computational efficiency than the traditional ADI-FDTD. These approaches present an excellent computational efficiency, due to the possibility of using greater time steps than those permitted by the Courant-Friedrich-Levy (CFL) stability condition, being unconditionally stable as a consequence of applying the Crank-Nicolson (CN) scheme as well. The LOD-FDTD method restriction, referring to its first order accuracy in time, was circumvented by using the operator division scheme known as Strang splitting (SS), resulting in a second order time method LOD-FDTD-SS. The FDTD, ADI-FDTD, LOD-FDTD and LOD-FDTD-SS methods were also implemented with a lossy Drude model, making, this way, possible an adequate metamaterial media modeling. Another important contribution of this work was the implementation of the split PML contour condition in the LOD-FDTD formalism for the simulation of open electromagnetic problems.

3D-modeller är ett allt mer förekommande inslag i planförslag. Ett problem som kan uppstå med dagens 3D-modeller i planer är att de människor som ska ta del av 3D-modellen inte förstår vad de faktiskt visar. Beroende på om det är en tjänsteman på en kommun eller om du är en medborgare vid ett samråd som ska ta del av planen kan denne visa olika mycket information. Ett annat problem är att framtidens 3D-modeller ska kunna delas via olika applikationer och digitala medium. Dock kan en 3D-modell innehålla mycket information vilket gör att denne kan vara svår att dela. Ett verktyg för att lagra, dela och presentera stadsmodeller i 3D är CityGML. Hur kan CityGML användas i planförslag och är det ett verktyg för framtiden inom planering?För att ta reda på hur CityGML kan användas i planförslag och hur framtidens 3D-modeller kommer att se ut har en litteraturstudie samt intervjuer med Sveriges fem största kommuner genomförts.Resultatet av studien visar att 3D-modeller i planförslag är ett måste. Dock varierar dess innehåll beroende på vem eller vilka som ska ta del av den. Därför kan CityGML’s olika detaljnivåer användas. CityGML är också ett verktyg som hör till framtiden inom planering då den även är en interaktiv modell som användare kan röra sig runt i och utforska. CityGML går även att dela via olika applikationer vilket är en del av framtiden inom 3D-visualisering.

Ett behov finns av att fördröja dagvatten innan det släpps på det kommunala ledningsnätet för att minska flödestopparna och undvika överbelastning. Studien avser att ta fram en förenklad metod för val och utformning av LOD-metod som är anpassad för privata fastighetsägare. Ett flertal LOD-anläggningar samt förutsättningar kring dessa har undersökts. Studien har gett en grundläggande information och en beräkningsgång som har förenklats, är lätt att följa och som kan anpassas efter befintliga förutsättningar och önskemål.

Dažnai kompiuterinės grafikos taikymuose labiausiai visos scenos atvaizdavimo greitį įtakoja kraštovaizdžių atvaizdavimas. Darbe nagrinėtas vienas iš dviejų greičiausių šiuolaikinių kintamo detalumo kraštovaizdžių atvaizdavimo algoritmų – geomipmap. Šis algoritmas pasirinktas dėl platesnio pritaikomumo, didesnio algoritmo lankstumo ir šiai dienai dažnai didesnio greičio lyginant su jo varžovu geoclipmap. Algoritmo idėja – panaikinti kas antrą viršūnę iš vaizduojamųjų sąrašo, pereinant prie žemesnio detalumo lygio, taip sudarant galimybę laikyti visą geometriją keliuose nekintančiuose viršūnių ir indeksų buferiuose. Darbe pasiūlyta algoritmo optimizacija išnaudoja iš aukščių žemėlapio generuojamų kraštovaizdžių apatinę ribą. Pagrindinė idėja – nevaizduoti visų šioje riboje esančių trikampių, vėliau visus atsiradusius tarpus uždengti naudojant vieną plokštumą, ištemptą per visą kraštovaizdį. Nors optimizacijos efektyvumas priklauso nuo kraštovaizdžio formos ir negalima vienareikšmiškai įvertinti atvaizdavimo pagreitėjimo bendru atveju, nagrinėtose scenose užfiksuotas didelis našumo padidėjimas, aiškiai vertingas, net jei pasireikštų tik labai retais atvejais. Darbe taip pat parodoma, kad našumo padidėjimas iš tiesų galimas daugelyje scenų. / Often the bottleneck in the real-time 3D rendering applications is the rendering of a terrain. Geomipmap algorithm is analyzed here as it is one of the best terrain rendering algorithms known. It is much more versatile and flexible in comparative to geoclipmap and still often outperforms its main rival. The idea is to eliminate every other vertex in order to get a lower level of detail, thus having all the geometry in several immutable vertex and index buffers. An optimization is proposed that utilizes the lower bound of terrains generated from a heightmap. The idea is not to render the triangles that are exactly on the lower bound of a terrain and to cover all the eliminated triangles with a single plane. Even though the effectiveness of the optimization is highly dependent on the exact form of the terrain, the high performance gain observed in the analyzed scenes is valuable even if it would only occur in very rare cases. It is shown that the performance gain can actually be observed in quite a variety of scenes.

In this paper a method to automatically generate transition distances for LOD, improving image stability and performance is presented. Three different methods were tested all measuring the change between two level of details using the spatial frequency. The methods were implemented as an optional pre-processing step in order to determine the transition distances from multiple view directions. During run-time both view direction based selection and the furthest distance for each direction was tested in order to measure the performance and image stability. The work was implemented in the Frostbite game engine and tested using data from DICE. The result is a method that generates transition distances by calculating the spatial frequency of the exclusive or comparison between the silhouette of a ground truth mesh and each level of detail. The transition distances generated using the automatic LOD selection tool was evaluated using visual empirical tests and performance measurements comparing the performance of a scene using automatic generated distances and manually selected distances. The tests shows that the resulting method produces good transition distances for meshes where the reduction is visible in the mesh silhouette. The values might need a bit of tweaking in order to account for other image artifacts than silhouette changes but provide a good guidance to the artists.

Studies indicate that there will be an increase in precipitation and flooding in cities due to coming climate changes. The current stormwater management systems in Stockholm are not equipped to handle such a change. This necessitates a momentum towards sustainable stormwater solutions. This paper intends to examine from a Niche Providers' perspective what a sustainable stormwater solution in Stockholm could entail, to which extent it is being implemented and what the perceived barriers are towards a regime shift, using Strategic Niche Management theory as a framework. The Niche Providers interviewed were in agreement that LOD (local management of stormwater) is the desired solution for sustainable stormwater management in Stockholm. This was also supported by the literature. When asked how far the implementation of LOD has come in Stockholm, the Niche Providers were unable to provide concrete answers. Their answers indicated however, that attempts are being made to as far as possible work with LOD. The research shows that despite this, there has been no significant change in the overall implementation of LOD in recent years showing that there is in fact inertia towards regime shift. Through the interviews conducted the Niche Providers were given an opportunity to articulate what they saw as barriers towards using LOD solutions both in their everyday life and in the industry in general. An analysis of the data provided through these interviews gives a good indication of what these Niche Providers perceive as being obstacles that explain the inertia towards a regime shift. The biggest perceived barriers were Governmental and regulatory factors, Technological factors and Demand factors. These results correspond well with the strategic niche management theory that shows that in order for a regime shift to occur, you first and foremost need to have a viable technological solution, but you also require the government to take active measures in order to ensure forward momentum as a way to counteract the significant barrier provided on the demand side. However, the research indicates that the inertia towards LOD might be coming to an end as there have been some significant steps taken in one of the biggest barriers, the governmental and regulatory framework factor. / Studier visar att förväntade klimatförändringar kommer att innebära en ökning av nederbörd och översvämningar i städer. De nuvarande systemen för dagvattenhanteringen i Stockholm är inte utrustade för att hantera en sådan förändring, varför det krävs en övergång till hållbara dagvattenlösningar. Detta kandidatexamensarbete har för avsikt att undersöka vad en hållbar dagvattenlösning i Stockholm skulle kunna innebära och i vilken utsträckning en sådan lösning redan implementeras. Arbetet har även som huvudsyfte att utreda, inom ramen för den strategiska nischhanteringsteorin, vad som upplevs vara hindren mot att helt gå över till en hållbar lösning, ett så kallat regimskifte. Detta har gjorts genom att intervjua nischleverantörer. Dessa var överens om att LOD (lokalt omhändertagande av dagvatten) är den önskade lösningen för hållbar dagvattenhantering i Stockholm, en åsikt som även har stöd i litteraturen. Vid förfrågan om hur långt implementeringen av LOD har kommit i Stockholm kunde dessa nischleverantörer inte ge konkreta svar. Deras svar indikerade emellertid att försök görs att så långt som möjligt arbeta med LOD. Forskning från de senaste åren visar dock att det trots dessa försök inte har skett någon markant förändring i LOD-användningens omfattning. Av detta kan slutsatsen fastslås att det finns en tröghet mot regimskifte. Genom de intervjuer som genomfördes fick nischleverantörerna möjlighet att formulera vad de, i sin vardag och i branschen i allmänhet, ansåg utgöra hinder mot genomförbarheten av LOD. En analys av dessa uppgifter ger en bra indikation på vad dessa nischleverantörer uppfattar som hindrande faktorer som orsakar trögheten mot ett regimskifte. De största upplevda hindren var statliga och reglerande faktorer, tekniska faktorer och faktorer gällande efterfrågan. Dessa resultat överensstämmer med den strategiska nischhanteringsteorin som hävdar att för ett regimskifte krävs först och främst en lönsam teknisk lösning. För att den tekniska lösningen ska kunna slå rot förutsätts dock att regeringen vidtar aktiva åtgärder för att motverka de betydande hinder som finns på efterfrågesidan. Den forskning som lagts fram i denna studie tyder emellertid på att det sker en positiv förändring avseende trögheten mot LOD eftersom det har skett betydande framsteg inom den statliga sektorn, vilket har upplevts utgöra ett av de största hindren.

Digital Earth is a kind of GIS application which use lots of computer techniques, including ¡§Computer Graphic¡¨, ¡§High quality Satellite Image¡¨, ¡§Multi-resolution¡¨, ¡¨ Metadata¡¨, ¡¨Level of detail¡¨, etc. In the past, geographers always tend to use triangle or grid structure to build 3D GIS. Now 3D GIS tend to use VRML to display virtual terrain data. Nevertheless, this display method is short of three-dimension analysis. It just uses 2.5 dimension to simulate 3 dimension space structure. This thesis is base on the theory of GeoVRML Quad-tree structure and use JAVA to implement ROAM algorithm. And this method can improve Quad-tree structure morphing error and raise virtual terrain display speed. This thesis use ETOPO5 5-minute DTM data to build Earth model (provide by NGDC) and Taiwan 40M DTM data, 200M, 100M, 50M, 25M satellite image to build Taiwan 3D GIS model. Meanwhile, this thesis addresses an unique three level structure to display 3D GIS model. One is Satellite Image layer, one is virtual terrain layer, and last one is 3D feature object.

Rapporten behandlar projekteringen och genomförandet kring det lokala omhändertagandet av dagvatten för de fyra nybyggda arenorna på Arenastaden i Växjö. Granskningen behandlar framförallt underjordiska fördröjningsmagasin men även alternativa lösningar. Arbetet har genomförts med hjälp av intervjuer och studier kring olika lösningar för lokalt omhändertagande av dagvatten. Förändringsförslagen som presenteras bottnar i mer tid för projektering, förbättrad kommunikation och större användande av mer genomsläppliga ytor.

<p>Dagens grafikkort är uppbyggda av kraftfulla multiprocessorer som gör dom ypperliga för att hantera parallelliserbara problem som skulle ta lång tid att utföra på en vanlig processor, så som exempelvis level-of-detail eller raytracing.</p><p>Denna rapport presenterar en parallelliserbar level-of-detail algoritm för terränghöjdkartor samt implementerar denna för användning på grafikkort användande Nvidias CUDA API. Algoritmen delar upp den totala höjdkartan i sektioner som ytterligare delas upp i mindre block som beräknas parallellt på grafikkortet. Algoritmen räknar ut vertexpositioner, normaler och texturkoordinater för vardera block och skickar datan till applikationen som skapar vertex och indexbuffertar och renderar sektionerna. Implementationens prestanda och förmåga att reducera trianglar analyseras med två olika sorters culling-metoder; en metod som gallrar trianglar på sektionsnivå och en metod som gallrar på blocknivå.</p><p>Resultaten visar att det är mycket fördelaktigt att låta grafikkortet hantera level-of-detail beräkningar på detta vis även om minneskopiering över grafikkortsbussen är ett problem, då det tar upp ungefär åttiofem procent av den totala tiden för att hantera en sektion. Beräkningarna i sig tar väldigt lite tid och det finns gott om utrymme för utveckling för att uppnå en så bra fördelningen av trianglar över terrängområdet som möjligt.</p>