Fastscape - Modellierung von Landschaftsentwicklungen

Fastscape ist eine Reihe von Open-Source-Softwarekomponenten, die darauf abzielen, Landschaftsentwicklungsmodelle und topografische Analysealgorithmen einer breiten Zielgruppe zugänglich zu machen, sowohl Nutzenden aus Wissenschaft, Forschung und mit Expertise für die Modellierung der Landschaftsentwicklung bis hin zu Personen mit Lehrtätigkeit in der breiteren geowissenschaftlichen Gemeinschaft.

Es besteht aus den folgenden Komponenten:

Funktionen

Fastscape ist ein flexibles und modulares Landschaftsentwicklungsmodell, das dank des Xarray-simlab-Modellierungsrahmens (siehe unten) eng mit dem wissenschaftlichen Ökosystem von Python verbunden ist. Es bietet über 30 Komponenten, die miteinander kombiniert werden können, um eigene Modelle zu erstellen. Nutzende können auch ihre eigenen Komponenten einfügen. Seine benutzerfreundliche Schnittstelle auf hohem Niveau ermöglicht die interaktive Modellierung der Landschaftsentwicklung, z. B. in Jupyter-Notebooks.

Fastscapelib (Fortran)

Fastscapelib-Fortran implementiert effiziente Algorithmen zur Modellierung der Landschaftsentwicklung. Es bietet eine grundlegende Fortran-Schnittstelle mit Modell-Setup, Laufzeit und I/O-Routinen, die in eigenständigen Programmen oder zur Kopplung von Landschaftsentwicklungsmodellen mit anderen Fortran-Codes (z.B. tektonischen oder Klimamodellen) verwendet werden können.

Fastscapelib (C++)

Fastscapelib (C++) ist der Nachfolger von Fastscapelib-Fortran (es befindet sich noch in der frühen Entwicklung). Es zielt darauf ab, ein flexibles und dennoch optimiertes System für die Implementierung verschiedener Kernalgorithmen (z.B. Flow Routing und Enforcement, Solver für Erosionsprozesse) auf mehreren Gittern bereitzustellen. Es bietet eine C++-API, die mit der Xtensor-Bibliothek kompatibel ist (d. h. eine Bibliothek für mehrdimensionale Arrays, die stark von NumPy inspiriert ist). Es stellt auch eine Python/NumPy-API zur Verfügung und verfügt möglicherweise über Sprachbindungen für R und Julia.

Xarray-simlab

Xarray-simlab ist ein Modellierungs-Framework, das von "Fastscape" verwendet wird, um eigene Modelle zu erstellen, einzurichten und auszuführen. Es ist sehr gut mit Werkzeugen des Python Scientific / PyData / Pangeo Ökosystems wie Xarray, Dask, Zarr und den Holoviz Projekten integriert. Es ist ein generisches Framework, das für die Erstellung von Modellen in einer Vielzahl von Bereichen verwendet werden kann.

Ipyfastscape

Ipyfastscape bietet interaktive Widgets für die Analyse und Modellierung topographischer Daten in Jupyter-Notebooks. Während ipyfastscape eng mit fastscape integriert ist, lässt es sich auch sehr gut mit beliebigen Daten in Form eines xarray-Datensatzes oder einem mit xarray-simlab erstellten Modell integrieren. Die High-Level-UI-Komponenten von Ipyfastscape können für die Erstellung interaktiver Webanwendungen (Dashboards) wiederverwendet werden. Es ist sehr nützlich für Forschungskommunikation, Lehre und Öffentlichkeitsarbeit.

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