中国地震网格试验系统中资源管理与作业调度研究-资源管理和作业动态分配模型ProRMJS的建立me

通过分析与研究建立资源管理和作业动态分配ProRMJS模型,解决了中国地震灾害仿真网格试验系统（CEDAGrid）中网格科学计算平台在初期建设中存在的一些资源管理方面的问题. 针对网格科学计算平台默认各个计算节点均能提供计算服务的问题,ProRMJS通过ldquo;计算池rdquo;这一虚拟组织为调度器分发作业提供支撑;而调度器则根据计算池中各个节点的计算能力和状态,动态分配任务,这样就保证了计算平台的稳定性. 针对默认各个计算节点均能完成任务的问题, ProRMJS通过监控各个节点所负担作业的运行进度和设定作业时间阈值来管理作业运行. 对于各个节点计算能力大小的区别, ProRMJS通过对各个节点计算性能的权值量化,实行按ldquo;需rdquo;分配作业. 对各个节点计算性能的权值量化, ProRMJS是通过综合考虑各个因素对机器计算能力大小的影响后通过加权计算的方式完成的,从而提高了整个计算平台的工作效率. 最后通过实现地震应力触发科学计算实例验证了方案的有效性,为网格技术在地震领域内的进一步应用作了有意义的探索.      

基于网格的地震模拟工作流调度

网格为地震模拟等大规模工作流应用提供了强大的计算能力,如何保障此类应用的软实时性要求是工作流调度问题的一个挑战.利用排队模型来描述网格资源的动态负载压力,提出了评估工作流健壮性量化指标及其计算方法.基于DAG图转换得出的任务执行优先级,根据最大健壮性优先的思想,确定了执行工作流子任务的候选资源;将工作流全局截止时间划分问题描述为一个约束下的非线性规划问题并通过已有方法求解该问题,提出了工作流全局截止时间动态划分方法;最后,提出了一种健壮性增强的地震模拟工作流调度算法RESAESW.仿真实验采用实际地震模拟工作流应用和实际系统数据来验证提出算法的性能表现,实验结果表明本文算法在网格环境的自适应性和地震模拟工作流应用的截止时间要求方面优于其他两个实际网格系统中的调度算法.     

网格技术研究进展

介绍了网格的概念,以及网格体系结构、网格资源管理和网格应用等网格技术的研究现状, 最后对中国地震减灾仿真网格试验系统的研究概况进行了介绍。     

地震现场资源物联网管理系统研究

论述如何采用物联网技术中的重要组成部分射频识别(RFID)技术和定位技术,运用于地震现场通信设备管理信息系统,初步实现对地震现场资源(包括部分应急救援人员、车辆、设备等),进行统一调度、追踪和管理。有助于实现现场资源管理信息化,提高现场资源使用效率。     

基于JBuilder环境的地震风险分析模块开发

介绍了MapObjects的特点并分析了在JBuilder环境下,嵌入MapObjects-JavaEdition组件进行二次开发所涉及的技术;详细阐述了利用MapObjects-JavaEdition在开发地震风险分析模块中实现的一些功能和应用的技术要点。     

基于GT3的网格计算平台的构建及应用

基于CEDAGrid项目的需求, 通过应用Web服务技术和网格计算技术, 构建了基于GT3的网格计算应用平台, 在有4个节点的网格计算平台上(其中只有3个节点参与了科学计算任务)进行了地震应力触发计算实例(以川滇地区为例, 共有17个断层), 系统耗时为13min25s, 如果只在一个节点上进行计算, 则需要时间为35min10s。 该实例的成功运行证明, 基于网格技术构建的计算平台可以解决传统的地震领域内的科学计算问题, 在时间效率上可以提高许多, 如果应力触发计算本身越复杂, 网格的计算资源越丰富, 网格计算的执行效率会体现的越优越。 通过这一科学计算试验为网格技术在地震领域的应用做了有意的探索。     

混合ADI-FDTD亚网格技术在探地雷达频散媒质中的高效正演

提出混合ADI-FDTD亚网格技术开展频散介质GPR正演,即在物性参数变化剧烈局部区域采用细网格剖分ADI-FDTD计算,其他的区域采用粗网格剖分常规FDTD计算,ADI-FDTD突破了CFL条件的限制,可选取与粗网格一致的大时间步长,有效地提高了计算效率.本文首先基于Debye方程,推导了粗网格FDTD及细网格ADI-FDTD频散介质差分格式,着重对粗细两种网格结合的场值交换方式进行了深入探讨,给出了该算法的计算流程.然后以一个薄层模型为例,分别应用粗网格、细网格、混合ADI-FDTD亚网格算法对该模型进行正演,计算资源的占用及模拟精度说明了混合ADI-FDTD亚网格算法的优势.最后,建立频散介质与非频散介质的组合模型,应用3种方法对该模型进行正演,对比3种方法优劣,分析雷达剖面中非频散介质及频散介质中波形特征,有效地指导雷达资料的精确解释.     

基于WNAD方法的非一致网格算法及其弹性波场模拟

加权近似解析离散化(WNAD) 方法是近年发展的一种在粗网格步长条件下能有效压制数值频散的数值模拟技术. 在地震勘探的实际应用中, 不是所有情况都适合使用空间大网格步长. 为适应波场模拟的实际需要, 本文给出了求解波动方程的非一致网格上的WNAD算法. 这种方法在低速区、介质复杂区域使用细网格, 在其他区域采用粗网格计算. 在网格过渡区域, 根据近似解析离散化方法的特点, 采用了新的插值公式, 使用较少的网格点得到较高的插值精度. 数值算例表明, 非一致网格上的WNAD方法能够有效压制数值频散, 显著减少计算内存需求量和计算时间, 进一步提高了地震波场的数值模拟效率.     

基于快速推进与波前构建的联合3D走时计算（英文）

3D地震波走时计算是偏移、反偏移、层析等诸多地震勘探技术中的重要中间步骤。快速推进法计算3D地震波走时具有高效率、稳定性及适应能力强的特点,但快速推进法在震源附近区域的计算精度不高,降低了整个走时算法的计算精度。本文提出了一种联合3D走时计算方法来解决这一问题。该方法在震源附近小范围内使用计算精度较高的波前构建法计算走时,在剩余区域使用快速推进法计算走时,由于模型中绝大多数网格节点走时是通过快速推进法计算的,故新方法保留了快速推进法高效的特点,同时由于震源附近网格节点走时精度的提高,整个新算法的计算精度相对于快速推进法而言有了较大的改善。文中通过数值分析对上述结论进行了验证并使用三维岩丘模型验证了新方法的稳定性和适应能力。     

基于变换光学有限差分探地雷达数值模拟研究

在采用有限差分方法开展探地雷达复杂目标体精细结构模拟时,为了提高计算精度,常采用非均匀网格对目标区域划分小尺寸的网格,以压制离散网格频散现象和保证有限差分方法的稳定性.常规非均匀网格和自适应亚网格技术在网格剖分数量和粗细网格边界处理上难以达到计算效率和计算精度的均衡.本文根据隐形斗篷(invisible cloak)理论,将基于变换光学(Transformation optics)理论应用于有限差分探地雷达数值计算中.该理论的主要思想是基于目标参数变化而保持电磁场的传播不变性,在坐标变换后,Maxwell方程的形式可以维持不变,而使得相对介电常数与磁导率的表达式变得复杂.通过这种方式可以虚拟地扩大目标体所占的网格节点数,减少背景介质区域的网格数,不增加模型空间的网格总数.另外,这种网格划分方式不但提高了计算效率,同时也可以克服亚网格技术边界反射误差的影响.本文推导实现了基于变换光学的二维有限差分方法,通过典型探地雷达模型测试,对比分析了该方法与常规有限差分、变网格有限差分和自适应亚网格有限差分的优缺点.计算结果验证了基于变换光学的有限差分可用于探地雷达目标精细结构模拟,具有较高的计算精度和计算效率.     

Resource management and job scheduling of China earthquake grid experiment system： Construction of resource management and job dynamic scheduling model ProRMJS

Grid technique is taken as the third generation internet technology and resource management is the core of it. Aiming at the problems of resource management of CEDAGrid （China Earthquake Disaster Alleviation and Simulation Grid） in its preliminary construction, this paper presents a resource management and job scheduling model： ProRMJS to solve these problems. For platform supposed agreeably each computing node can provide computation service, ProRMJS uses ＂computation pool＂ to support scheduler, and then the scheduler allocates jobs dynamically according to computing capability and status of each node to ensure the stability of the platform. At the same time, ProRMJS monitors the status of job on each node and sets a time threshold to manage the job scheduling. By estimating the computing capability of each node, ProRMJS allocates jobs on demand to solve the problem of supposing each node can finish the job acquiescently. When calculating the computing capability of each node, ProRMJS allows for the various factors that affect the computing capability and then the efficiency of the platform is improved. Finally the validity of the model is verified by an example.     

网格(Grid)的一些特点及产生的背景分析

互联网正经历着Internet→Web→网格的发展历程, 趋势是WWW→GGG。 自从第一个网格雏形PACI在美国出现后, 国内外介绍网格的文章、 专著和网站也多起来, 极大地推动了网格的应用和发展。 在大量浏览文献、 专著和相关网站有关内容后得到了一些认识, 初步总结出网格的4个一般性特点, 并客观地分析了网格产生的4个主要原因。 经过研究认为, 网格将对地球科学产生巨大的影响。     

大数据分析背景下地震后紧急物流资源调度模型设计

在地震后伤员救治和紧急物流资源配送时,传统基于轮询调度算法的调度模型存在效率低的问题。针对这一问题,设计一种大数据分析背景下地震后紧急物流资源调度模型。根据受灾点的物资需求量和伤员的救治需求,以最低损耗为目的,在车辆和直升机调度时设计地震后紧急物流资源的调度模型;在此基础上采用遗传调度算法,通过初始化种群获取模型中的多种资源调度策略,根据子代种群的适应度值计算资源调度路径的选择概率,经过交叉和变异实现高效快速的地震后紧急物流资源调度。实验结果表明,所设计模型可对震后救援资源的高效调度起到良好指导作用。     

国家地震应急救援物资综合管理平台建设

针对目前中国地震应急救援物资管理中办法互有差异、系统各有不同,信息化和标准化程度较低,难以统计物资储备的现状,且不易在震后应急救援中对物资进行快速合理地调度等问题,提出数据资源化、业务标准化和服务智能化的解决方案,以此研究并建设面向全国各地震应急救援物资管理单位,统一化的服务于地震应急救援保障与决策的物资信息综合管理平台。该平台已在中国地震应急搜救中心上线,运行结果表明,有效提升了地震应急救援物资综合管理、使用和分析的水平,可解决目前存在的问题,对地震应急救援保障与决策具有重要意义。关键词地震应急;应急救援物资;管理平台     

“引江济太”20年: 工程实践、成效和未来挑战

过去几十年太湖流域经济社会快速发展,但由于经济增长方式尚未根本转变,流域水循环系统遭到无序干扰和破坏,太湖水污染问题严重,水质型缺水问题突出,流域水安全面临巨大挑战. “引江济太”作为太湖流域水安全保障的关键措施和流域水环境综合治理的重要举措,自2002年启动实施以来,以丰补枯,增加流域水资源供给;以动治静,抑制太湖蓝藻大规模暴发,改善流域区域水环境;科学应对,保障突发水污染事件和重大活动期间供水安全,取得了显著的综合效益,社会各界予以了广泛关注. 本文基于监测数据和大量文献,在综述“引江济太”实践背景、过程和成效的基础上,重点围绕“引江济太”调度模式、水量水质保障、洪旱风险管控、调水事件驱动等进行了研究. 结果表明,“引江济太”通过试验探索回答了流域治理管理的一些关键科学问题,已经成为提升流域水资源和水环境承载能力的重要手段. 面对极端气候变化、流域水循环格局变化、保障长三角一体化高质量发展水安全新需求和挑战,建议“引江济太”实践中,探索多目标统筹协调调度、开展数字孪生太湖调水、促进流域骨干水网建设,实现”引江济太”综合效益最大化.     

A framework for resolving the transboundary water allocation conflict conundrum

This paper describes a methodology for resolving transboundary water disputes that arise when people/states/nations sharing a resource that crosses legal/political jurisdictions disagree about the use of the resource. Laws and treaties written in an attempt to settle disputes are frequently neither enforced nor effective, and disagreements continue. Crises, arising through resource overuse or shortages, worsen the conflict and typically result in further discord, lawsuits, depletion of the resource, and even open-armed hostility. Many water management experts call for either private/market-based or state/command-and-control resource management systems, but these eventually break down during crisis. The crises therefore necessitate the adoption of a more effective institutional arrangement to address and resolve present and future problems. A better alternative to management by private or state entities and the resolution of conflicts by the mere application of law is a cooperative approach. The Rowland-Ostrom Framework, introduced in this paper, incorporates Ostrom's eight design principles for sustainable common pool resource management within the context of crisis that involves an urgent threat to the quantity or quality of a resource such as water, as described by the author. This paper demonstrates that although established 15 years ago, Ostrom's design principles remain applicable today for effective, sustainable transboundary water management, and the Rowland-Ostrom Framework is a model for the equitable use of shared water resources throughout the world.     

地学和地震科学研究中的应用网格计算

简要描述了网格的特点和发展;列举了国际上建设地震学应用网格的研究动态;最后对我国地震学中引入网格技术的情况做了简单描述。