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.     

覆岩离层三维力学模拟有限元接触算法及其应用

针对覆岩离层这一特殊的接触问题提出了新的接触算法,并采用大规模并行计算方法实现了对离层进行真正三维的力学模拟,从而得到覆岩离层空间几何形态参数.以济宁二号煤矿西部十一采区为研究实例,验证了算法的适用性及有效性.     

地理空间信息并行处理架构与系统研究

并行计算技术可以大幅度提高数据处理效率,快速响应用户需求。随着地理空间数据量增大、复杂性增加、时效性增强,采用并行计算技术和处理架构来进行地理空间信息大数据的处理是必由之路。本文研究了各种高性能计算以及互联网所采用的并行计算技术,分析了地理空间数据的特点和并行处理的难点,提出了GIS对并行计算的支持技术路线,探讨了云计算环境中部署并行系统的方法和策略,实现了SMPP并行架构,并基于该系统对并行处理的效能进行了研究和分析。最后,展望了并行GIS技术发展的前景和演进路线。     

多视匹配方法的计算任务分析及其GPU并行实现

构建了多视匹配过程的总计算量模型,根据模拟参数赋值结果,分析得到了其中的密集计算任务,探讨了其GPU并行加速的必要性;针对单立体影像匹配技术细粒度GPU并行计算方案的不足,研究并设计了一种多视匹配密集计算任务的GPU粗粒度并行计算方案;利用专业级的GPU并行计算平台,对GPU粗粒度并行计算方案进行了实验验证,结果表明,该方案对于多视匹配过程中密集计算任务的并行加速效果十分显著。     

并行R树空间索引中叶节点大小的确定方法研究

并行R树空间索引结构中叶节点的大小是影响索引效率的主要因素,其确定方法是并行R树索引结构性能优劣的关键。本文讨论并设计了一种多层并行R树空间索引结构,文中以系统的查询响应时间作为性能评估指标,给出了并行R树叶节点大小的确定方法,并通过实验验证了该方法的有效性和适用性,同时也论证了本文所设计的多层并行R树索引结构是合理的和高效的。     

地震激发地球自由振荡过程的数值模拟初步探索

地球自由振荡的固有频率与地球内部结构密切相关,研究地球自由振荡可以深入研究地球内部结构。传统的解析方法侧重于本征频率的确定,但对从地震发生到地球自由振荡被激发的全过程难以研究。从弹性波动理论基础出发,试采用谱元法结合高性能并行计算数值模拟特大地震激发的弹性波在地球内部传播过程。在不考虑地球重力情况下,对数值模拟激发地球自由振荡的结果进行功率谱密度分析,通过对谱结果的观察并与理论值进行对比分析,认识到环型振型数值模拟结果可以准确重现其长周期理论频率值,地球重力对球型振型有重要影响。探讨了是否可以通过这种方法真实重现地球自由振荡激发的过程。以期利用此方法深入探讨地球横向不均匀性对地球自由振荡的影响。     

GNSS大网双差模型并行快速解算方法

针对GNSS大网数据采用双差模型解算时存在时效性差的问题,提出了一种改进的独立双差观测值构建与独立基线并行解算的方法,采用并行技术实现多核并行与网络多节点并行的双层自动快速解算策略。通过对约375个IGS站1周的观测数据进行处理,改进的独立双差观测值选取方法比传统路径最短方法所选的单天全网独立双差数据平均多了53万个,E、N、U方向坐标重复性平均提升了14.0%、12.9%和29.2%。采用不同解算策略的计算结果表明,4台普通计算机的并行计算比传统串行方案的计算效率提升了14倍左右,如375个测站采用改进观测值构建方法的4节点并行方案仅需要35.62min,显著提高了整网双差的解算效率。     

基于GPU并行计算的巨幅遥感影像坐标转换研究与实现

随着航空航天遥感技术的不断发展,以遥感影像为代表的栅格数据分辨率越来越高,遥感影像处理呈现出数据量大、复杂度高的特点。近年来,通用GPU的运算性能不断提高为加速密集运算提供了新的途径,目前,采用GPU并行技术进行遥感影像处理成为新的研究热点。本文提出了基于GPU并行计算的巨幅遥感影像坐标转换方法,实践证明,相比于传统的转换方法基于GPU的算法有较为明显的提速。     

基于并行元胞自动机的水体污染物扩散模拟

研究影响水体污染物扩散的因素,使用计算机快速地对水体污染物进行模拟,能够为水体污染物的控制提供决策支持。将元胞自动机与并行计算相结合,能够高效地模拟水体污染物扩散。分析了元胞自动机的构成,综合考虑了污染物浓度、风向、风速、水流方向、水流速度、水体边缘等因素对污染物扩散的影响,设计了面向水体污染扩散的元胞自动机模型。分析了MPI(Message Passing Interface)在并行计算方面的优势,设计了面向水体污染物扩散的并行元胞自动机模拟算法流程,实现了水体污染物扩散的模拟。对比分析了面向水体污染物的元胞自动机串行计算、单机并行计算和多机并行计算的执行时间,结果表明,运用并行元胞自动机可以节省计算时间,提高计算效率。     

多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法

目前在空间关系查询中常用的Plane Sweep算法是一种串行算法,在处理海量空间数据时效率较低,而已有的并行计算方法对于普通的计算机并不适用。本文针对这个问题,提出了一种多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法,该算法先利用STR树索引过滤掉不相交的多边形,然后将过滤后的多边形数据集合分解为点集合和边集合,并对其构建四叉树索引;在保证数据浮点运算精度符合要求的情况下,利用GPU强大的批量运算能力快速处理边与边的相交情况并据此逐步计算得到环间的拓扑关系,再根据环间拓扑关系计算得到多边形间的维度扩展九交模型(DE-9IM)参数值;根据DE-9IM参数值与空间关系查询条件相比对,输出查询结果。最后通过试验验证了算法的准确性与高效性。