source: inundation/fit_interpolate/test_interpolate.py @ 2891

Last change on this file since 2891 was 2881, checked in by duncan, 19 years ago

add blocking to tests

File size: 37.6 KB
Line 
1#!/usr/bin/env python
2
3#TEST
4
5#import time, os
6
7
8import sys
9import os
10import unittest
11from math import sqrt
12import tempfile
13
14from Scientific.IO.NetCDF import NetCDFFile
15from Numeric import allclose, array, transpose, zeros, Float
16
17
18# ANUGA code imports
19from interpolate import *
20from coordinate_transforms.geo_reference import Geo_reference
21from shallow_water import Domain, Transmissive_boundary
22from utilities.numerical_tools import mean, INF
23from data_manager import get_dataobject
24from geospatial_data.geospatial_data import Geospatial_data
25
26def distance(x, y):
27    return sqrt( sum( (array(x)-array(y))**2 ))
28
29def linear_function(point):
30    point = array(point)
31    return point[:,0]+point[:,1]
32
33
34class Test_Interpolate(unittest.TestCase):
35
36    def setUp(self):
37
38        import time
39        from mesh_factory import rectangular
40
41
42        #Create basic mesh
43        points, vertices, boundary = rectangular(2, 2)
44
45        #Create shallow water domain
46        domain = Domain(points, vertices, boundary)
47        domain.default_order=2
48        domain.beta_h = 0
49
50
51        #Set some field values
52        domain.set_quantity('elevation', lambda x,y: -x)
53        domain.set_quantity('friction', 0.03)
54
55
56        ######################
57        # Boundary conditions
58        B = Transmissive_boundary(domain)
59        domain.set_boundary( {'left': B, 'right': B, 'top': B, 'bottom': B})
60
61
62        ######################
63        #Initial condition - with jumps
64
65        bed = domain.quantities['elevation'].vertex_values
66        stage = zeros(bed.shape, Float)
67
68        h = 0.3
69        for i in range(stage.shape[0]):
70            if i % 2 == 0:
71                stage[i,:] = bed[i,:] + h
72            else:
73                stage[i,:] = bed[i,:]
74
75        domain.set_quantity('stage', stage)
76
77        domain.distribute_to_vertices_and_edges()
78
79
80        self.domain = domain
81
82        C = domain.get_vertex_coordinates()
83        self.X = C[:,0:6:2].copy()
84        self.Y = C[:,1:6:2].copy()
85
86        self.F = bed
87
88
89
90    def tearDown(self):
91        pass
92
93    def test_datapoint_at_centroid(self):
94        a = [0.0, 0.0]
95        b = [0.0, 2.0]
96        c = [2.0,0.0]
97        points = [a, b, c]
98        vertices = [ [1,0,2] ]   #bac
99
100        data = [ [2.0/3, 2.0/3] ] #Use centroid as one data point
101
102        interp = Interpolate(points, vertices)
103        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
104                        [[1./3, 1./3, 1./3]])
105
106    def test_quad_tree(self):
107        p0 = [-10.0, -10.0]
108        p1 = [20.0, -10.0]
109        p2 = [-10.0, 20.0]
110        p3 = [10.0, 50.0]
111        p4 = [30.0, 30.0]
112        p5 = [50.0, 10.0]
113        p6 = [40.0, 60.0]
114        p7 = [60.0, 40.0]
115        p8 = [-66.0, 20.0]
116        p9 = [10.0, -66.0]
117
118        points = [p0, p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7, p8, p9]
119        triangles = [ [0, 1, 2],
120                      [3, 2, 4],
121                      [4, 2, 1],
122                      [4, 1, 5],
123                      [3, 4, 6],
124                      [6, 4, 7],
125                      [7, 4, 5],
126                      [8, 0, 2],
127                      [0, 9, 1]]
128
129        data = [ [4,4] ]
130        interp = Interpolate(points, triangles,
131                               max_vertices_per_cell = 4)
132        #print "PDSG - interp.get_A()", interp.get_A()
133        answer =  [ [ 0.06666667,  0.46666667,  0.46666667,  0.,
134                      0., 0. , 0., 0., 0., 0.]]
135
136       
137        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
138                        answer)
139        #interp.set_point_coordinates([[-30, -30]]) #point outside of mesh
140        #print "PDSG - interp.get_A()", interp.get_A()
141        data = [[-30, -30]]
142        answer =  [ [ 0.0,  0.0,  0.0,  0.,
143                      0., 0. , 0., 0., 0., 0.]]
144       
145        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
146                        answer)
147
148
149        #point outside of quad tree root cell
150        #interp.set_point_coordinates([[-70, -70]])
151        #print "PDSG - interp.get_A()", interp.get_A()
152        data = [[-70, -70]]
153        answer =  [ [ 0.0,  0.0,  0.0,  0.,
154                      0., 0. , 0., 0., 0., 0.]]
155        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
156                        answer)
157
158    def test_datapoints_at_vertices(self):
159        """Test that data points coinciding with vertices yield a diagonal matrix
160        """
161
162        a = [0.0, 0.0]
163        b = [0.0, 2.0]
164        c = [2.0,0.0]
165        points = [a, b, c]
166        vertices = [ [1,0,2] ]   #bac
167
168        data = points #Use data at vertices
169
170        interp = Interpolate(points, vertices)
171        answer = [[1., 0., 0.],
172                   [0., 1., 0.],
173                   [0., 0., 1.]]
174        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
175                        answer)
176
177
178    def test_datapoints_on_edge_midpoints(self):
179        """Try datapoints midway on edges -
180        each point should affect two matrix entries equally
181        """
182
183        a = [0.0, 0.0]
184        b = [0.0, 2.0]
185        c = [2.0,0.0]
186        points = [a, b, c]
187        vertices = [ [1,0,2] ]   #bac
188
189        data = [ [0., 1.], [1., 0.], [1., 1.] ]
190        answer =  [[0.5, 0.5, 0.0],  #Affects vertex 1 and 0
191                    [0.5, 0.0, 0.5],  #Affects vertex 0 and 2
192                    [0.0, 0.5, 0.5]]
193        interp = Interpolate(points, vertices)
194
195        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
196                        answer)
197
198    def test_datapoints_on_edges(self):
199        """Try datapoints on edges -
200        each point should affect two matrix entries in proportion
201        """
202
203        a = [0.0, 0.0]
204        b = [0.0, 2.0]
205        c = [2.0,0.0]
206        points = [a, b, c]
207        vertices = [ [1,0,2] ]   #bac
208
209        data = [ [0., 1.5], [1.5, 0.], [1.5, 0.5] ]
210        answer =  [[0.25, 0.75, 0.0],  #Affects vertex 1 and 0
211                   [0.25, 0.0, 0.75],  #Affects vertex 0 and 2
212                   [0.0, 0.25, 0.75]]
213
214        interp = Interpolate(points, vertices)
215
216        assert allclose(interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense(),
217                        answer)
218
219
220    def test_arbitrary_datapoints(self):
221        """Try arbitrary datapoints
222        """
223
224        from Numeric import sum
225
226        a = [0.0, 0.0]
227        b = [0.0, 2.0]
228        c = [2.0,0.0]
229        points = [a, b, c]
230        vertices = [ [1,0,2] ]   #bac
231
232        data = [ [0.2, 1.5], [0.123, 1.768], [1.43, 0.44] ]
233
234        interp = Interpolate(points, vertices)
235        #print "interp.get_A()", interp.get_A()
236        results = interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense()
237        assert allclose(sum(results, axis=1), 1.0)
238
239    def test_arbitrary_datapoints_some_outside(self):
240        """Try arbitrary datapoints one outside the triangle.
241        That one should be ignored
242        """
243
244        from Numeric import sum
245
246        a = [0.0, 0.0]
247        b = [0.0, 2.0]
248        c = [2.0,0.0]
249        points = [a, b, c]
250        vertices = [ [1,0,2] ]   #bac
251
252        data = [ [0.2, 1.5], [0.123, 1.768], [1.43, 0.44], [5.0, 7.0]]
253
254        interp = Interpolate(points, vertices)
255        results = interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense()
256        assert allclose(sum(results, axis=1), [1,1,1,0])
257
258
259
260    # this causes a memory error in scipy.sparse
261    def test_more_triangles(self):
262
263        a = [-1.0, 0.0]
264        b = [3.0, 4.0]
265        c = [4.0,1.0]
266        d = [-3.0, 2.0] #3
267        e = [-1.0,-2.0]
268        f = [1.0, -2.0] #5
269
270        points = [a, b, c, d,e,f]
271        triangles = [[0,1,3],[1,0,2],[0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
272
273        #Data points
274        data = [ [-3., 2.0], [-2, 1], [0.0, 1], [0, 3], [2, 3], [-1.0/3,-4./3] ]
275        interp = Interpolate(points, triangles)
276
277        answer = [[0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0],    #Affects point d
278                  [0.5, 0.0, 0.0, 0.5, 0.0, 0.0],    #Affects points a and d
279                  [0.75, 0.25, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0],  #Affects points a and b
280                  [0.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0, 0.0],    #Affects points a and d
281                  [0.25, 0.75, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0],  #Affects points a and b
282                  [1./3, 0.0, 0.0, 0.0, 1./3, 1./3]] #Affects points a, e and f
283
284
285        A = interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense()
286        for i in range(A.shape[0]):
287            for j in range(A.shape[1]):
288                if not allclose(A[i,j], answer[i][j]):
289                    print i,j,':',A[i,j], answer[i][j]
290
291
292        #results = interp._build_interpolation_matrix_A(data).todense()
293
294        assert allclose(A, answer)
295   
296    def test_geo_ref(self):
297        v0 = [0.0, 0.0]
298        v1 = [0.0, 5.0]
299        v2 = [5.0, 0.0]
300
301        vertices_absolute = [v0, v1, v2]
302        triangles = [ [1,0,2] ]   #bac
303
304        geo = Geo_reference(57,100, 500)
305
306        vertices = geo.change_points_geo_ref(vertices_absolute)
307        #print "vertices",vertices
308       
309        d0 = [1.0, 1.0]
310        d1 = [1.0, 2.0]
311        d2 = [3.0, 1.0]
312        point_coords = [ d0, d1, d2]
313
314        interp = Interpolate(vertices, triangles, mesh_origin=geo)
315        f = linear_function(vertices_absolute)
316        z = interp.interpolate(f, point_coords)
317        answer = linear_function(point_coords)
318
319        #print "z",z
320        #print "answer",answer
321        assert allclose(z, answer)
322
323       
324        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
325        answer = linear_function(point_coords)
326
327        #print "z",z
328        #print "answer",answer
329        assert allclose(z, answer)
330       
331       
332    def test_Geospatial_verts(self):
333        v0 = [0.0, 0.0]
334        v1 = [0.0, 5.0]
335        v2 = [5.0, 0.0]
336
337        vertices_absolute = [v0, v1, v2]
338        triangles = [ [1,0,2] ]   #bac
339
340        geo = Geo_reference(57,100, 500)
341        vertices = geo.change_points_geo_ref(vertices_absolute)
342        geopoints = Geospatial_data(vertices,geo_reference = geo)
343        #print "vertices",vertices
344       
345        d0 = [1.0, 1.0]
346        d1 = [1.0, 2.0]
347        d2 = [3.0, 1.0]
348        point_coords = [ d0, d1, d2]
349
350        interp = Interpolate(geopoints, triangles)
351        f = linear_function(vertices_absolute)
352        z = interp.interpolate(f, point_coords)
353        answer = linear_function(point_coords)
354
355        #print "z",z
356        #print "answer",answer
357        assert allclose(z, answer)
358       
359        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
360        answer = linear_function(point_coords)
361
362        #print "z",z
363        #print "answer",answer
364        assert allclose(z, answer)
365       
366    def test_interpolate_attributes_to_points(self):
367        v0 = [0.0, 0.0]
368        v1 = [0.0, 5.0]
369        v2 = [5.0, 0.0]
370
371        vertices = [v0, v1, v2]
372        triangles = [ [1,0,2] ]   #bac
373
374        d0 = [1.0, 1.0]
375        d1 = [1.0, 2.0]
376        d2 = [3.0, 1.0]
377        point_coords = [ d0, d1, d2]
378
379        interp = Interpolate(vertices, triangles)
380        f = linear_function(vertices)
381        z = interp.interpolate(f, point_coords)
382        answer = linear_function(point_coords)
383
384        #print "z",z
385        #print "answer",answer
386        assert allclose(z, answer)
387
388
389        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
390        answer = linear_function(point_coords)
391
392        #print "z",z
393        #print "answer",answer
394        assert allclose(z, answer)
395
396    def test_interpolate_attributes_to_pointsII(self):
397        a = [-1.0, 0.0]
398        b = [3.0, 4.0]
399        c = [4.0, 1.0]
400        d = [-3.0, 2.0] #3
401        e = [-1.0, -2.0]
402        f = [1.0, -2.0] #5
403
404        vertices = [a, b, c, d,e,f]
405        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
406
407
408        point_coords = [[-2.0, 2.0],
409                        [-1.0, 1.0],
410                        [0.0, 2.0],
411                        [1.0, 1.0],
412                        [2.0, 1.0],
413                        [0.0, 0.0],
414                        [1.0, 0.0],
415                        [0.0, -1.0],
416                        [-0.2, -0.5],
417                        [-0.9, -1.5],
418                        [0.5, -1.9],
419                        [3.0, 1.0]]
420
421        interp = Interpolate(vertices, triangles)
422        f = linear_function(vertices)
423        z = interp.interpolate(f, point_coords)
424        answer = linear_function(point_coords)
425        #print "z",z
426        #print "answer",answer
427        assert allclose(z, answer)
428
429        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
430        answer = linear_function(point_coords)
431
432        #print "z",z
433        #print "answer",answer
434        assert allclose(z, answer)
435       
436    def test_interpolate_attributes_to_pointsIII(self):
437        """Test linear interpolation of known values at vertices to
438        new points inside a triangle
439        """
440        a = [0.0, 0.0]
441        b = [0.0, 5.0]
442        c = [5.0, 0.0]
443        d = [5.0, 5.0]
444
445        vertices = [a, b, c, d]
446        triangles = [ [1,0,2], [2,3,1] ]   #bac, cdb
447
448        #Points within triangle 1
449        d0 = [1.0, 1.0]
450        d1 = [1.0, 2.0]
451        d2 = [3.0, 1.0]
452
453        #Point within triangle 2
454        d3 = [4.0, 3.0]
455
456        #Points on common edge
457        d4 = [2.5, 2.5]
458        d5 = [4.0, 1.0]
459
460        #Point on common vertex
461        d6 = [0., 5.]
462       
463        point_coords = [d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6]
464
465        interp = Interpolate(vertices, triangles)
466
467        #Known values at vertices
468        #Functions are x+y, x+2y, 2x+y, x-y-5
469        f = [ [0., 0., 0., -5.],        # (0,0)
470              [5., 10., 5., -10.],      # (0,5)
471              [5., 5., 10.0, 0.],       # (5,0)
472              [10., 15., 15., -5.]]     # (5,5)
473
474        z = interp.interpolate(f, point_coords)
475        answer = [ [2., 3., 3., -5.],   # (1,1)
476                   [3., 5., 4., -6.],   # (1,2)
477                   [4., 5., 7., -3.],   # (3,1)
478                   [7., 10., 11., -4.], # (4,3)
479                   [5., 7.5, 7.5, -5.], # (2.5, 2.5)
480                   [5., 6., 9., -2.],   # (4,1)
481                   [5., 10., 5., -10.]]  # (0,5)
482
483        #print "***********"
484        #print "z",z
485        #print "answer",answer
486        #print "***********"
487
488        #Should an error message be returned if points are outside
489        # of the mesh? Not currently. 
490
491        assert allclose(z, answer)
492
493
494        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
495
496        #print "z",z
497        #print "answer",answer
498        assert allclose(z, answer)
499       
500    def test_interpolate_point_outside_of_mesh(self):
501        """Test linear interpolation of known values at vertices to
502        new points inside a triangle
503        """
504        a = [0.0, 0.0]
505        b = [0.0, 5.0]
506        c = [5.0, 0.0]
507        d = [5.0, 5.0]
508
509        vertices = [a, b, c, d]
510        triangles = [ [1,0,2], [2,3,1] ]   #bac, cdb
511
512        #Far away point
513        d7 = [-1., -1.]
514       
515        point_coords = [ d7]
516        interp = Interpolate(vertices, triangles)
517
518        #Known values at vertices
519        #Functions are x+y, x+2y, 2x+y, x-y-5
520        f = [ [0., 0., 0., -5.],        # (0,0)
521              [5., 10., 5., -10.],      # (0,5)
522              [5., 5., 10.0, 0.],       # (5,0)
523              [10., 15., 15., -5.]]     # (5,5)
524
525        z = interp.interpolate(f, point_coords)
526        answer = array([ [INF, INF, INF, INF]]) # (-1,-1)
527
528        #print "***********"
529        #print "z",z
530        #print "answer",answer
531        #print "***********"
532
533        #Should an error message be returned if points are outside
534        # of the mesh? Not currently. 
535
536        for i in range(4):
537            self.failUnless( z[0,i] == answer[0,i], 'Fail!')
538       
539        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
540
541        #print "z",z
542        #print "answer",answer
543       
544        for i in range(4):
545            self.failUnless( z[0,i] == answer[0,i], 'Fail!')
546       
547       
548    def test_interpolate_attributes_to_pointsIV(self):
549        a = [-1.0, 0.0]
550        b = [3.0, 4.0]
551        c = [4.0, 1.0]
552        d = [-3.0, 2.0] #3
553        e = [-1.0, -2.0]
554        f = [1.0, -2.0] #5
555
556        vertices = [a, b, c, d,e,f]
557        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
558
559
560        point_coords = [[-2.0, 2.0],
561                        [-1.0, 1.0],
562                        [0.0, 2.0],
563                        [1.0, 1.0],
564                        [2.0, 1.0],
565                        [0.0, 0.0],
566                        [1.0, 0.0],
567                        [0.0, -1.0],
568                        [-0.2, -0.5],
569                        [-0.9, -1.5],
570                        [0.5, -1.9],
571                        [3.0, 1.0]]
572
573        interp = Interpolate(vertices, triangles)
574        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices) ])
575        f = transpose(f)
576        #print "f",f
577        z = interp.interpolate(f, point_coords)
578        answer = [linear_function(point_coords),
579                  2*linear_function(point_coords) ]
580        answer = transpose(answer)
581        #print "z",z
582        #print "answer",answer
583        assert allclose(z, answer)
584
585        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
586
587        #print "z",z
588        #print "answer",answer
589        assert allclose(z, answer)
590
591    def test_interpolate_blocking(self):
592        a = [-1.0, 0.0]
593        b = [3.0, 4.0]
594        c = [4.0, 1.0]
595        d = [-3.0, 2.0] #3
596        e = [-1.0, -2.0]
597        f = [1.0, -2.0] #5
598
599        vertices = [a, b, c, d,e,f]
600        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
601
602
603        point_coords = [[-2.0, 2.0],
604                        [-1.0, 1.0],
605                        [0.0, 2.0],
606                        [1.0, 1.0],
607                        [2.0, 1.0],
608                        [0.0, 0.0],
609                        [1.0, 0.0],
610                        [0.0, -1.0],
611                        [-0.2, -0.5],
612                        [-0.9, -1.5],
613                        [0.5, -1.9],
614                        [3.0, 1.0]]
615
616        interp = Interpolate(vertices, triangles)
617        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices) ])
618        f = transpose(f)
619        #print "f",f
620        for blocking_max in range(len(point_coords)+2):
621        #if True:
622         #   blocking_max = 5
623            z = interp.interpolate(f, point_coords,
624                                   start_blocking_len=blocking_max)
625            answer = [linear_function(point_coords),
626                      2*linear_function(point_coords) ]
627            answer = transpose(answer)
628            #print "z",z
629            #print "answer",answer
630            assert allclose(z, answer)
631           
632        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices),
633                   2*linear_function(vertices) - 100  ])
634        f = transpose(f)
635        #print "f",f
636        for blocking_max in range(len(point_coords)+2):
637        #if True:
638         #   blocking_max = 5
639            z = interp.interpolate(f, point_coords,
640                                   start_blocking_len=blocking_max)
641            answer = array([linear_function(point_coords),
642                      2*linear_function(point_coords) ,
643                      2*linear_function(point_coords)-100 ])
644            z = transpose(z)
645            #print "z",z
646            #print "answer",answer
647            assert allclose(z, answer)
648
649    def test_interpolate_geo_spatial(self):
650        a = [-1.0, 0.0]
651        b = [3.0, 4.0]
652        c = [4.0, 1.0]
653        d = [-3.0, 2.0] #3
654        e = [-1.0, -2.0]
655        f = [1.0, -2.0] #5
656
657        vertices = [a, b, c, d,e,f]
658        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
659
660
661        point_coords_absolute = [[-2.0, 2.0],
662                        [-1.0, 1.0],
663                        [0.0, 2.0],
664                        [1.0, 1.0],
665                        [2.0, 1.0],
666                        [0.0, 0.0],
667                        [1.0, 0.0],
668                        [0.0, -1.0],
669                        [-0.2, -0.5],
670                        [-0.9, -1.5],
671                        [0.5, -1.9],
672                        [3.0, 1.0]]
673
674        geo = Geo_reference(57,100, 500)
675        point_coords = geo.change_points_geo_ref(point_coords_absolute)
676        point_coords = Geospatial_data(point_coords,geo_reference = geo)
677       
678        interp = Interpolate(vertices, triangles)
679        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices) ])
680        f = transpose(f)
681        #print "f",f
682        for blocking_max in range(14):
683        #if True:
684         #   blocking_max = 5
685            z = interp.interpolate(f, point_coords,
686                                   start_blocking_len=blocking_max)
687            answer = [linear_function(point_coords.get_data_points( \
688                      absolute = True)),
689                      2*linear_function(point_coords.get_data_points( \
690                      absolute = True)) ]
691            answer = transpose(answer)
692            #print "z",z
693            #print "answer",answer
694            assert allclose(z, answer)
695           
696        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices),
697                   2*linear_function(vertices) - 100  ])
698        f = transpose(f)
699        #print "f",f
700        for blocking_max in range(14):
701        #if True:
702         #   blocking_max = 5
703            z = interp.interpolate(f, point_coords,
704                                   start_blocking_len=blocking_max)
705            answer = array([linear_function(point_coords.get_data_points( \
706                      absolute = True)),
707                      2*linear_function(point_coords.get_data_points( \
708                      absolute = True)) ,
709                      2*linear_function(point_coords.get_data_points( \
710                      absolute = True))-100 ])
711            z = transpose(z)
712            #print "z",z
713            #print "answer",answer
714            assert allclose(z, answer)
715
716        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
717
718        #print "z",z
719        #print "answer",answer
720        assert allclose(z, answer)
721       
722    def test_interpolate_geo_spatial(self):
723        a = [-1.0, 0.0]
724        b = [3.0, 4.0]
725        c = [4.0, 1.0]
726        d = [-3.0, 2.0] #3
727        e = [-1.0, -2.0]
728        f = [1.0, -2.0] #5
729
730        vertices = [a, b, c, d,e,f]
731        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
732
733
734        point_coords_absolute = [[-2.0, 2.0],
735                        [-1.0, 1.0],
736                        [0.0, 2.0],
737                        [1.0, 1.0],
738                        [2.0, 1.0],
739                        [0.0, 0.0],
740                        [1.0, 0.0],
741                        [0.0, -1.0],
742                        [-0.2, -0.5],
743                        [-0.9, -1.5],
744                        [0.5, -1.9],
745                        [3.0, 1.0]]
746
747        geo = Geo_reference(57,100, 500)
748        point_coords = geo.change_points_geo_ref(point_coords_absolute)
749        point_coords = Geospatial_data(point_coords,geo_reference = geo)
750       
751        interp = Interpolate(vertices, triangles)
752        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices) ])
753        f = transpose(f)
754        #print "f",f
755        z = interp.interpolate_block(f, point_coords)
756        answer = [linear_function(point_coords.get_data_points( \
757                      absolute = True)),
758                  2*linear_function(point_coords.get_data_points( \
759                      absolute = True)) ]
760        answer = transpose(answer)
761        #print "z",z
762        #print "answer",answer
763        assert allclose(z, answer)
764           
765        z = interp.interpolate(f, point_coords, start_blocking_len = 2)
766
767        #print "z",z
768        #print "answer",answer
769        assert allclose(z, answer)
770
771       
772    def test_interpolate_reuse(self):
773        a = [-1.0, 0.0]
774        b = [3.0, 4.0]
775        c = [4.0, 1.0]
776        d = [-3.0, 2.0] #3
777        e = [-1.0, -2.0]
778        f = [1.0, -2.0] #5
779
780        vertices = [a, b, c, d,e,f]
781        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
782
783
784        point_coords = [[-2.0, 2.0],
785                        [-1.0, 1.0],
786                        [0.0, 2.0],
787                        [1.0, 1.0],
788                        [2.0, 1.0],
789                        [0.0, 0.0],
790                        [1.0, 0.0],
791                        [0.0, -1.0],
792                        [-0.2, -0.5],
793                        [-0.9, -1.5],
794                        [0.5, -1.9],
795                        [3.0, 1.0]]
796
797        interp = Interpolate(vertices, triangles)
798        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices) ])
799        f = transpose(f)
800        z = interp.interpolate(f, point_coords,
801                               start_blocking_len=20)
802        answer = [linear_function(point_coords),
803                  2*linear_function(point_coords) ]
804        answer = transpose(answer)
805        #print "z",z
806        #print "answer",answer
807        assert allclose(z, answer)
808        assert allclose(interp._A_can_be_reused, True)
809
810        z = interp.interpolate(f)
811        assert allclose(z, answer)
812       
813        # This causes blocking to occur.
814        z = interp.interpolate(f, start_blocking_len=10)
815        assert allclose(z, answer)
816        assert allclose(interp._A_can_be_reused, False)
817
818        #A is recalculated
819        z = interp.interpolate(f)
820        assert allclose(z, answer)
821        assert allclose(interp._A_can_be_reused, True)
822       
823        interp = Interpolate(vertices, triangles)
824        #Must raise an exception, no points specified
825        try:
826            z = interp.interpolate(f)
827        except:
828            pass
829       
830
831
832    def test_interpolation_interface_time_only(self):
833
834        # Test spatio-temporal interpolation
835        # Test that spatio temporal function performs the correct
836        # interpolations in both time and space
837       
838
839
840        #Three timesteps
841        time = [1.0, 5.0, 6.0]
842       
843
844        #One quantity
845        Q = zeros( (3,6), Float )
846
847        #Linear in time and space
848        a = [0.0, 0.0]
849        b = [0.0, 2.0]
850        c = [2.0, 0.0]
851        d = [0.0, 4.0]
852        e = [2.0, 2.0]
853        f = [4.0, 0.0]
854
855        points = [a, b, c, d, e, f]
856       
857        for i, t in enumerate(time):
858            Q[i, :] = t*linear_function(points)
859
860           
861        #Check basic interpolation of one quantity using averaging
862        #(no interpolation points or spatial info)
863        I = Interpolation_function(time, [mean(Q[0,:]),
864                                          mean(Q[1,:]),
865                                          mean(Q[2,:])])
866
867
868
869        #Check temporal interpolation
870        for i in [0,1,2]:
871            assert allclose(I(time[i]), mean(Q[i,:]))
872
873        #Midway   
874        assert allclose(I( (time[0] + time[1])/2 ),
875                        (I(time[0]) + I(time[1]))/2 )
876
877        assert allclose(I( (time[1] + time[2])/2 ),
878                        (I(time[1]) + I(time[2]))/2 )
879
880        assert allclose(I( (time[0] + time[2])/2 ),
881                        (I(time[0]) + I(time[2]))/2 )                 
882
883        #1/3
884        assert allclose(I( (time[0] + time[2])/3 ),
885                        (I(time[0]) + I(time[2]))/3 )                         
886
887
888        #Out of bounds checks
889        try:
890            I(time[0]-1) 
891        except:
892            pass
893        else:
894            raise 'Should raise exception'
895
896        try:
897            I(time[-1]+1) 
898        except:
899            pass
900        else:
901            raise 'Should raise exception'       
902
903
904       
905
906    def test_interpolation_interface_spatial_only(self):
907        # Test spatio-temporal interpolation with constant time
908       
909        #Three timesteps
910        time = [1.0, 5.0, 6.0]
911       
912       
913        #Setup mesh used to represent fitted function
914        a = [0.0, 0.0]
915        b = [0.0, 2.0]
916        c = [2.0, 0.0]
917        d = [0.0, 4.0]
918        e = [2.0, 2.0]
919        f = [4.0, 0.0]
920
921        points = [a, b, c, d, e, f]
922        #bac, bce, ecf, dbe
923        triangles = [[1,0,2], [1,2,4], [4,2,5], [3,1,4]]
924
925
926        #New datapoints where interpolated values are sought
927        interpolation_points = [[ 0.0, 0.0],
928                                [ 0.5, 0.5],
929                                [ 0.7, 0.7],
930                                [ 1.0, 0.5],
931                                [ 2.0, 0.4],
932                                [ 2.8, 1.2]]
933
934
935        #One quantity linear in space
936        Q = linear_function(points)
937
938
939        #Check interpolation of one quantity using interpolaton points
940        I = Interpolation_function(time, Q,
941                                   vertex_coordinates = points,
942                                   triangles = triangles, 
943                                   interpolation_points = interpolation_points,
944                                   verbose = False)
945
946
947        answer = linear_function(interpolation_points)
948
949        t = time[0]
950        for j in range(50): #t in [1, 6]
951            for id in range(len(interpolation_points)):
952                assert allclose(I(t, id), answer[id])
953
954            t += 0.1   
955
956
957        try:   
958            I(1)
959        except:
960            pass
961        else:
962            raise 'Should raise exception'
963           
964
965
966    def test_interpolation_interface(self):
967        # Test spatio-temporal interpolation
968        # Test that spatio temporal function performs the correct
969        # interpolations in both time and space
970   
971        #Three timesteps
972        time = [1.0, 5.0, 6.0]   
973
974        #Setup mesh used to represent fitted function
975        a = [0.0, 0.0]
976        b = [0.0, 2.0]
977        c = [2.0, 0.0]
978        d = [0.0, 4.0]
979        e = [2.0, 2.0]
980        f = [4.0, 0.0]
981
982        points = [a, b, c, d, e, f]
983        #bac, bce, ecf, dbe
984        triangles = [[1,0,2], [1,2,4], [4,2,5], [3,1,4]]
985
986
987        #New datapoints where interpolated values are sought
988        interpolation_points = [[ 0.0, 0.0],
989                                [ 0.5, 0.5],
990                                [ 0.7, 0.7],
991                                [ 1.0, 0.5],
992                                [ 2.0, 0.4],
993                                [ 2.8, 1.2]]
994
995        #One quantity
996        Q = zeros( (3,6), Float )
997
998        #Linear in time and space
999        for i, t in enumerate(time):
1000            Q[i, :] = t*linear_function(points)
1001
1002        #Check interpolation of one quantity using interpolaton points)
1003        I = Interpolation_function(time, Q,
1004                                   vertex_coordinates = points,
1005                                   triangles = triangles, 
1006                                   interpolation_points = interpolation_points,
1007                                   verbose = False)
1008
1009        answer = linear_function(interpolation_points)
1010       
1011        t = time[0]
1012        for j in range(50): #t in [1, 6]
1013            for id in range(len(interpolation_points)):
1014                assert allclose(I(t, id), t*answer[id])
1015            t += 0.1   
1016
1017        try:   
1018            I(1)
1019        except:
1020            pass
1021        else:
1022            raise 'Should raise exception'
1023
1024
1025    def test_interpolation_precompute_points(self):
1026        # looking at a discrete mesh
1027        #
1028   
1029        #Three timesteps
1030        time = [0.0, 60.0]   
1031
1032        #Setup mesh used to represent fitted function
1033        points = [[ 15., -20.],
1034                  [ 15.,  10.],
1035                  [  0., -20.],
1036                  [  0.,  10.],
1037                  [  0., -20.],
1038                  [ 15.,  10.]]
1039       
1040        triangles = [[0, 1, 2],
1041                     [3, 4, 5]]
1042
1043        #New datapoints where interpolated values are sought
1044        interpolation_points = [[ 1.,  0.], [0.,1.]]
1045
1046        #One quantity
1047        Q = zeros( (2,6), Float )
1048
1049        #Linear in time and space
1050        for i, t in enumerate(time):
1051            Q[i, :] = t*linear_function(points)
1052        #print "Q", Q
1053
1054
1055       
1056        interp = Interpolate(points, triangles)
1057        f = array([linear_function(points),2*linear_function(points) ])
1058        f = transpose(f)
1059        #print "f",f
1060        z = interp.interpolate(f, interpolation_points)
1061        answer = [linear_function(interpolation_points),
1062                  2*linear_function(interpolation_points) ]
1063        answer = transpose(answer)
1064        #print "z",z
1065        #print "answer",answer
1066        assert allclose(z, answer)
1067
1068
1069        #Check interpolation of one quantity using interpolaton points)
1070        I = Interpolation_function(time, Q,
1071                                   vertex_coordinates = points,
1072                                   triangles = triangles, 
1073                                   interpolation_points = interpolation_points,
1074                                   verbose = False)
1075       
1076        #print "I.precomputed_values", I.precomputed_values
1077
1078        msg = 'Interpolation failed'
1079        assert allclose(I.precomputed_values['Attribute'][1], [60, 60]), msg
1080        #self.failUnless( I.precomputed_values['Attribute'][1] == 60.0,
1081        #                ' failed')
1082       
1083    def test_interpolation_function_outside_point(self):
1084        # Test spatio-temporal interpolation
1085        # Test that spatio temporal function performs the correct
1086        # interpolations in both time and space
1087   
1088        #Three timesteps
1089        time = [1.0, 5.0, 6.0]   
1090
1091        #Setup mesh used to represent fitted function
1092        a = [0.0, 0.0]
1093        b = [0.0, 2.0]
1094        c = [2.0, 0.0]
1095        d = [0.0, 4.0]
1096        e = [2.0, 2.0]
1097        f = [4.0, 0.0]
1098
1099        points = [a, b, c, d, e, f]
1100        #bac, bce, ecf, dbe
1101        triangles = [[1,0,2], [1,2,4], [4,2,5], [3,1,4]]
1102
1103
1104        #New datapoints where interpolated values are sought
1105        interpolation_points = [[ 0.0, 0.0],
1106                                [ 0.5, 0.5],
1107                                [ 0.7, 0.7],
1108                                [ 1.0, 0.5],
1109                                [ 2.0, 0.4],
1110                                [ 545354534, 4354354353]] # outside the mesh
1111
1112        #One quantity
1113        Q = zeros( (3,6), Float )
1114
1115        #Linear in time and space
1116        for i, t in enumerate(time):
1117            Q[i, :] = t*linear_function(points)
1118
1119        #Check interpolation of one quantity using interpolaton points)
1120        I = Interpolation_function(time, Q,
1121                                   vertex_coordinates = points,
1122                                   triangles = triangles, 
1123                                   interpolation_points = interpolation_points,
1124                                   verbose = False)
1125
1126        answer = linear_function(interpolation_points)
1127         
1128        t = time[0]
1129        for j in range(50): #t in [1, 6]
1130            for id in range(len(interpolation_points)-1):
1131                assert allclose(I(t, id), t*answer[id])
1132            t += 0.1
1133           
1134        # Now test the point outside the mesh
1135        t = time[0]
1136        for j in range(50): #t in [1, 6]
1137            self.failUnless(I(t, 5) == INF, 'Fail!')
1138            t += 0.1 
1139           
1140        try:   
1141            I(1)
1142        except:
1143            pass
1144        else:
1145            raise 'Should raise exception'
1146
1147    def test_points_outside_the_polygon(self):
1148        a = [-1.0, 0.0]
1149        b = [3.0, 4.0]
1150        c = [4.0, 1.0]
1151        d = [-3.0, 2.0] #3
1152        e = [-1.0, -2.0]
1153        f = [1.0, -2.0] #5
1154
1155        vertices = [a, b, c, d,e,f]
1156        triangles = [[0,1,3], [1,0,2], [0,4,5], [0,5,2]] #abd bac aef afc
1157
1158        point_coords = [[-2.0, 2.0],
1159                        [-1.0, 1.0],
1160                        [9999.0, 9999.0], # point Outside poly
1161                        [-9999.0, 1.0], # point Outside poly
1162                        [2.0, 1.0],
1163                        [0.0, 0.0],
1164                        [1.0, 0.0],
1165                        [0.0, -1.0],
1166                        [-0.2, -0.5],
1167                        [-0.9, -1.5],
1168                        [0.5, -1.9],
1169                        [999999, 9999999]] # point Outside poly
1170        geo_data = Geospatial_data(data_points = point_coords)
1171
1172        interp = Interpolate(vertices, triangles)
1173        f = array([linear_function(vertices),2*linear_function(vertices) ])
1174        f = transpose(f)
1175        #print "f",f
1176        z = interp.interpolate(f, geo_data)
1177        #z = interp.interpolate(f, point_coords)
1178        answer = [linear_function(point_coords),
1179                  2*linear_function(point_coords) ]
1180        answer = transpose(answer)
1181        answer[2,:] = [INF, INF]
1182        answer[3,:] = [INF, INF]
1183        answer[11,:] = [INF, INF]
1184        #print "z",z
1185        #print "answer _ fixed",answer
1186        assert allclose(z[0:1], answer[0:1])
1187        assert allclose(z[4:10], answer[4:10])
1188        for i in [2,3,11]:
1189            self.failUnless( z[i,1] == answer[11,1], 'Fail!')
1190            self.failUnless( z[i,0] == answer[11,0], 'Fail!')
1191       
1192#-------------------------------------------------------------
1193if __name__ == "__main__":
1194
1195    suite = unittest.makeSuite(Test_Interpolate,'test')
1196    #suite = unittest.makeSuite(Test_Interpolate,'test_interpolation_precompute_points')
1197    runner = unittest.TextTestRunner(verbosity=1)
1198    runner.run(suite)
1199
1200
1201
1202
1203
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.