基于GPU实现汉克尔变换并行计算

地球物理勘探技术日新月异,地球物理勘探数据的处理和解释对高性能计算机的要求越来越高.相比于地震勘探,重力、磁法、电法勘探中的并行计算研究还都处于起步阶段.基于GPU的并行计算能够提供强大的计算能力和存储器带宽,同时具有良好的可编程性、较低的成本和较短的开发周期.这里实现了瞬变电磁法一维正演计算中汉克尔变换基于GPU的并行计算,比较了汉克尔变换串行算法和并行算法的计算耗时,基于GPU技术的并行计算相比串行计算,获得了很高的加速比.     

基于EBE方法的三维有限元并行计算

在水利工程中,施工过程的模拟、动力的时域分析、开裂计算等,都对大规模并行计算提出了迫切的需求。然而,基于高斯消去的有限元直接解法,通常会占用大量的内存,并花费大量的CPU时间。而水利工程中的问题多为大带宽问题,这些问题更为突出。基于EBE-PCG方法的有限元方法,可以避免形成整体刚度矩阵,进而,显著减少内存的需求。而且,这种方法可以有效地并行实现,为大规模数值计算提供了可能。采用基于EBE策略的Jacobi预处理共轭梯度法,编制了有限元计算程序,并成功应用于溪洛渡、锦屏等工程的大规模数值分析。结果表明,对水利工程中的大带宽问题,该方法是一种很有效的并行计算方法。     

微机网络并行计算及2.5维CSAMT正演的并行实现

本简要介绍了如何建立一个简单、易行的微机网络并行计算的开发环境。在该并行环境上完成了２．５维ＣＳＡＭＴ有限单元正演的并行程序，并且获得较好的速比。     

基于MPI的分布式水循环模型并行计算性能研究

为满足分布式水文模型快速模拟的需要,引入并行计算技术。基于MPI编程模型实现了WEP-L分布式水循环模型产流模块的并行编程,采取子流域任务划分和对等模式实现了模型的并行设计。为了减少进程间的通信时间,在产流计算之前,数据按随年、月、日变化以及不随时间变化分成四类,分批进行通信;产流计算完成之后,采用聚合通信方式中的数据收集,快速统计结果。模型并行化后应用于黄河流域,结果如下:(1)随着参与计算的进程数增加,并行计算的加速比呈先增加后减少的趋势,并行效率随进程数增加呈线性下降趋势。(2)模型并行性能受通信开销制约,当通信开销增量大于产流计算时间减少量时,加速比达到峰值4.8。     

CSAMT拟二维反演并行计算程序设计

可控源音频大地电磁法（CSAMT）拟二维反演并行计算程序,基于多进程与多线程方式实现程序的并行化,并形成相应的算法和程序。采用该并行计算程序,在多处理器多核工作站上进行实测数据的计算测试,结果表明,CSAMT拟二维反演并行计算程序可以有效提高反演效率。     

基于OpenMP的非连续变形分析并行计算方法

非连续变形分析（DDA）方法严格满足平衡要求和能量守恒,具有完全的运动学及数值可靠性,但对大规模岩土工程问题的数值模拟耗时太长,尤其是线性方程组求解,并行计算可以很好地解决该问题。首先基于DDA方法的基本理论,阐述了适用于DDA方法中的基于块的行压缩法和基于“试验-误差”迭代格式的非零位置记录;其次,引入块雅可比迭代法并行求解DDA方法的线性方程组,并改进了相应的非零存储方法;最后,基于OpenMP实现了DDA线性方程组求解并行计算,并将其应用于地下洞室群的破坏过程分析,以加速比为并行效率的指标评价,结果表明,该并行计算策略可以极大提高DDA的计算效率,而且适合各种规模的问题。     

基于MPI的机群并行计算系统平台构建

在高性能计算机领域,机群并行系统已成为一种重要的系统结构。这里介绍了机群并行系统的特点和发展现状;给出了将PC机或工作站通过高速以太网连接,使用TCP/IP作为标准的通信协议,利用MPI作为分布式的并行计算软件环境,在Windows平台和Unix平台上搭建用户自己的PC机群系统的两种方法;还给出了MPI安装中需要注意的关键步骤。实践表明,PC机群系统具有高性能、高可用性和极高的性价比。     

缓坡地形上非线性波浪变形的并行计算

基于椭圆型缓坡方程和消息传递接口机制,提出了缓坡地形上非线性波浪变形的一种并行数值模拟方法,并在微机群集并行系统上进行了数值实现.对一种典型缓坡地形上的非线性波浪传播变形进行了数值模拟,数值结果与实验数据的比较表明,在椭圆型缓坡方程中应用非线性波色散关系可有效考虑波浪的非线性效应,同时从获得的并行效率和并行加速比来看,并行数值方法可有效提高数值模拟效率.     

基于MPI大地电磁二维正则化反演并行计算研究

运用并行技术能提高运算效率,在大地电磁数据处理中,偏导数矩阵的计算占据了大量的计算时间,使得反演速度较慢.这里在目标函数中采用基于阻尼高斯—牛顿法的正则化反演方法,对偏导数计算进行并行处理,其余部份保留串行计算模式,针对不同频率间实现完全对等的并行策略,模拟在多进程下的并行计算速度.通过两个理论模型试算,验证了并行算法的正确性、高效性和稳定性.     

基于PC机群波动方程叠前深度偏移的并行计算策略

基于波动方程的叠前深度偏移技术是解决复杂地质地貌地区地震成像的一种非常有效的手段,但是在实际应用中面临着数据量巨大和计算量巨大的双重困难.以PC 机集群为硬件环境,以MPI消息传递并行编程环境为并行程序设计平台,研究设计出请求分配作业的主从模式来实现波动方程叠前深度偏移的并行计算,从而解决了动态负载均衡难题,采用的作业登记与分析技术解决了容错处理问题.理论模型数据和实际地震资料测试结果表明:程序运行稳定,并行效率高.对我国东部地区某三维地震数据进行了处理,用请求分配作业的主从模式比平均分配作业的主从模式节省了23.68%的时间.     

基于Web服务的分布式WebGIS设计与应用

分布式W ebGIS是目前GIS领域研究的重点,对于实现空间信息共享和GIS互操作具有重要的意义。传统上,用于构建分布式W ebGIS的分布式对象技术主要有对象管理集团(OMG)的COBRA、微软的COM/DCOM和Sun的J2EE/EJB。然而,由于这些分布式对象技术往往要求服务使用者和提供者之间必须进行紧密耦合,因此无法适应基于Internet计算要求的松散性。鉴于以上不足,这里提出了一种基于W eb服务构建分布式W ebGIS的新方法,并设计出了基于W eb服务的分布式W ebGIS系统结构框架。论文结合应用研究项目,示例了基于.NET平台实现分布式W ebGIS应用系统的过程。实践证明,基于W eb服务建立的分布式W ebGIS系统具有稳定性、可扩展性和部署灵活等优点。     

中国地质调查信息网格平台的分布式空间数据服务技术

通过对中国地质调查信息网格平台中分布式空间数据服务关键技术的研究,提出了一套有效的空间数据共享与服务解决方案,并以全国重要矿产资源潜力预测评价网格应用示范为例,介绍了该方案的具体实施与应用过程。     

中国地质调查信息网格平台的分布式空间数据服务技术

通过对中国地质调查信息网格平台中分布式空间数据服务关键技术的研究,提出了一套有效的空间数据共享与服务解决方案,并以全国重要矿产资源潜力预测评价网格应用示范为例,介绍了该方案的具体实施与应用过程。     

水文物探技术的发展和应用

文章回顾与阐述了水文物探的找水,管水以及治水发展３个阶段,并列举出了水文物探的１０个方面应用成果及实例,同时,也对今后水文物探的技术开发与技术推广做了有关介绍。     

地学模拟相关技术的研究与进展

地学模拟技术的一个发展方向是与地学过程分析密切结合,另一个发展方向是与数据可视化技术相结合。前者试图通过使用各种数学方法模拟地学随机现象,并对这些不良结构化或半结构化的地学问题进行定量化描述;后者运用计算机的三维可视化功能,在三维环境下将空间信息管理、地学解译、空间分析、地学统计与预测、三维图形可视化等技术相结合,实现计算可视化、分析可视化、过程可视化、结果可视化和决策可视化,并用于地学分析。回顾了地学中计算机三维地学建模技术、地质统计学和地学非线性现象模拟方法,并对该领域的发展进行了展望,认为加强地学模拟的理论体系、方法体系、技术体系的研究和实践既有着重要的理论意义,又有着重要的现实意义。     

基于ArcGIS Engine成矿预测系统的设计与功能开发

针对地质数据的特点以及GIS技术在数据处理、空间分析与表达、地质统计等方面的优势,提出将GIS技术与成矿预测模型进行集成,综合利用空间数据和属性数据(地质数据、物探数据、化探数据、遥感数据等),基于ArcGIS Engine和.NET平台,采用C/S和B/S双模式结构,设计并初步实现了成矿预测系统。利用该系统,可以对研究区潜在矿产进行预测,并划分成矿远景区,为下一步找矿指明方向。     

基于GIS的大型工程分布式光纤传感监测系统研究

BOTDR是一种新型的分布式光纤传感监测技术,其分布式、高精度、长距离、实时性、远程控制等特点,已逐渐受到工程界的广泛关注。本文结合工程实践中遇到的具体问题,研发了一套基于GIS的大型工程分布式光纤传感监测系统,讨论了系统的设计要求。并结合某隧道BOTDR监测工程实例,开发了一套相应的监测数据管理系统。该系统集工程监测数据的采集与管理、监测结果的可视化、监测信息的对比查询等功能于一体,是一套集智能化分析与决策化管理为一体的多功能管理系统。     

Operational mesoscale atmospheric dispersion prediction using a parallel computing cluster

An operational atmospheric dispersion prediction system is implemented on a cluster supercomputer for Online Emergency Response at the Kalpakkam nuclear site. This numerical system constitutes a parallel version of a nested grid meso-scale meteorological model MM5 coupled to a random walk particle dispersion model FLEXPART. The system provides 48-hour forecast of the local weather and radioactive plume dispersion due to hypothetical airborne releases in a range of 100 km around the site. The parallel code was implemented on different cluster configurations like distributed and shared memory systems. A 16-node dual Xeon distributed memory gigabit ethernet cluster has been found sufficient for operational applications. The runtime of a triple nested domain MM5 is about 4 h for a 24 h forecast. The system had been operated continuously for a few months and results were ported on the IMSc home page. Initial and periodic boundary condition data for MM5 are provided by NCMRWF, New Delhi. An alternative source is found to be NCEP, USA. These two sources provide the input data to the operational models at different spatial and temporal resolutions using different assimilation methods. A comparative study on the results of forecast is presented using these two data sources for present operational use. Improvement is noticed in rainfall forecasts that used NCEP data, probably because of its high spatial and temporal resolution     

基于BOTDR的基坑变形分布式监测实验研究

在基坑开挖和支护过程中深部土体的水平位移监测是一项十分重要的工作。布里渊光时域反射计（BOTDR）是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术。通过该技术,将传感光纤按照一定的工艺粘贴在埋置于土体中的测斜管上,由传感光纤实测的应变分布,可以实现深部土体水平位移的在线监测。通过室内的模型模拟试验,由实测的光纤应变可以准确地得到测斜管上任意一点的水平位移。结合南京市某深基坑进行的现场试验,探讨了基于BOTDR的分布式光纤传感器应用于基坑深部土体水平位移监测的具体施工工艺,验证了该技术在实际工程中应用的可行性。