Simulace a vizualizace sněhových a ledových struktur

Abstract

Tématem práce je simulace vzniku ledových struktur kajícníků. Kajícníci jsou ledové struktury vznikající sublimací způsobenou koncentrací solární energie v prohlubních sněhu. Model vychází z matematického popisu M. D. Betterton. Hlavní přínos práce je rozšíření tohoto původně jednorozměrného modelu do trojrozměrného prostoru vrháním paprsku a výpočtem integrálu na základě metody Monte Carlo. Cílový program pracuje s 3D objekty typu Polygon File Format a je napsán v jazyce C++. Výsledek byl v rámci experimentů vyhodnocen na syntetických datech i na reálných datech vzniklých skenováním pole kajícníků v přírodě. Model prokázal schopnost tvořit struktury vizuálně podobné kajícníkům, ale na reálných datech ukázal problematické chování pocházející už z původního matematického modelu.The topic of this thesis is a simulation of the formation of ice features called penitentes. Penitentes are ice features formed by sublimation, that is caused by the concentration of solar energy in depressions of the snow surface. The model is based on the mathematical description by M. D. Betterton. Main highlight of this work is an extension of this one-dimensional model into three-dimensional space using ray casting and Monte Carlo integration. The final program works with Polygon File Format 3D objects and is written in C++ language. Its results were evaluated on synthetic data and also on a scan of the natural penitentes field. The model proved it can form structures visually similar to penitentes, but interaction with real data showed some problematic behavior transferred from the original mathematical model.