三维交错网格有限差分地震波模拟的GPU集群实现

有限差分实现简单、速度快,作为地震波场模拟一种有效数值方法,被广泛用于正演计算密集的波形反演和逆时偏移中.三维地震波正演模拟计算量大,一直以来制约着三维叠前逆时偏移和反演的工业化应用,GPU通用计算技术的产生及其内在的数据并行性有望改变这一现状.本文通过分析三维交错网格有限差分方法在GPU上的实施,利用片内共享存储器实现了三维地震波数值模拟的高效算法,取得了较单核CPU快79x～108x的加速比;通过区域分解技术将单GPU上不能计算的地质体模型沿Z轴方向进行粗粒度分解,采用消息传递接口交换边界数据,运用MPI+CUDA的方式实现了大尺度三维地震波场模拟,并着重分析了影响GPU并行计算效率的一些关键因素.大尺度三维地震波场模拟的加速实现,为促进叠前逆时偏移和波形反演技术的工业化转化提供了可能,因此具有重要的研究意义.     

融合边折叠与平面约束的建筑物模型简化方法

针对倾斜摄影测量重建的三维建筑物模型存在三角形面元数据量大的问题,该文探索了一种基于平面结构保持的建筑物模型简化方法。使用双边滤波处理模型的三维网格,从而抑制平滑区域的网格起伏和保留过渡区域的边缘特征。在此基础上,利用区域增长法提取有效的平面结构分布。将边折叠算法和平面结构约束融合,设计边折叠运算的代价函数,以迭代的方式删除多余边,直至满足模型精简的条件。通过实测数据处理并与现有先进算法进行比较分析,结果表明,该文方法可以压缩99.5%的数据量并保持良好的建筑物结构形态,在建筑物简化建模方面具备有效性。     

基于GIS的海洋敏感区溢油敏感度分析研究

海上溢油是严重的海洋灾害,严重威胁海洋环境。以渤海区域为例,通过开发基于GIS的海洋敏感区溢油敏感度分析系统,利用实时绘制的规则网格和敏感区图层叠加分析方法,计算各个网格的敏感值大小,渲染并生成海洋敏感区专题图,对敏感值较大的敏感区,采取优先保护的措施,以减少溢油对海洋自然保护区、养殖区、动植物栖息地和海洋经济区等区域的危害,为保护海洋生态环境提供技术支持。     

多孔黏弹介质平面波理论及波场数值模拟

本文将黏弹固体骨架与各向异性多孔弹性模型相结合,并将地层黏弹性的特性考虑其中,更好地刻画了快P波和横波在地震频带的衰减现象。将多孔黏弹模型模拟结果同传统弹性模型模拟结果对比显示,多孔黏弹模型在模拟真实储层方面更具优势。     

海洋地理信息系统中动态海面仿真方法研究

海洋地理信息系统(MGIS)中加入动态水面效果,可以有效地提升海洋环境仿真的真实感。本文从水波模型的构建出发,介绍了利用正弦波动方程模拟海面的方法;针对动态构建水面网格时高计算性能的需求,设计了基于GPU并行计算的架构;最后利用程序开发实现本文的设计思路,经过实验分析表明,该方法能够有效地模拟三维地理环境中动态海面的效果。     

混合式全球网格划分方法及编码研究

根据基于多面体剖分的球面网格划分方案和基于地理坐标的等间隔网格划分方案的优缺点及地图投影的特点,提出了一种混合式全球网格划分方法。这种划分方法将全球分成了六个面片,每个面片的每一边都是90°,其中四个面片处于南北纬45°之间,以等距离圆柱投影为基础,采用矩形网格覆盖;两个面片处于高纬地区,以极地正方形变换为基础,采用不规则四边形网格覆盖。详细地阐述了网格的编码策略及存储方式,并给出了网格编码与地理坐标之间的相互转换方法。     

半刚性框架-密肋网格不同屈服点薄钢板剪力墙时程分析研究

采用有限元软件ABAQUS对内填墙板屈服强度分别为100 N/mm2、160 N/mm2和235 N/mm2的半刚性框架-密肋网格钢板剪力墙进行动力时程分析.对三个模型在大震下的层间位移角、墙板面外变形、应力反应、加速度响应及层间剪力等进行了对比研究.结果表明:大震下屈服点越低的墙板越早进入塑性状态并开始屈服耗能,其层间位移角及相应的平面外塑性变形越大,刚度退化越明显.同时,内填墙板仅出现局部屈曲,且先于周边框架进入塑性阶段,梁、柱及节点未发生明显变形,结构未发生整体面外屈曲,受力模式符合“强框架、弱墙板”的设计理念,密肋网格的设置提高了墙板的面外约束刚度,限制了墙板的平面外变形.     

线性粘弹介质中地震波场数值模拟

本文将以往两种粘弹介质中地震波模拟方法的优点结合起来,以模型理论和积分本构方程为基础,从理论上分析了模型对地震波场的影响;采用交错网格有限差分法对粘弹介质中的地震波进行数值模拟.数值计算结果表明该方法不仅便于计算,同时也便于从力学的角度来分析地震波的传播.数值计算结果与理论分析一致,说明这种方法可以更为有效地模拟粘弹介质中地震波的传播.     

基于网格模板的最小欧式距离准则图像自动拼接技术

提出一种结合网格模板和最小欧式距离准则的图像自动拼接方法。方法选取图像重叠部分作为处理对象,运用边缘检测自动获取基准图像特征块,并提出基于网格模板的最小欧式距离准则用于计算匹配点,最后使用图像融合技术消除接缝。应用证明该方法拼接准确快速,实现简单,适合大部分图像拼接应用的需要。     

气候资源小网格推算方法

根据农业气候资源区划的需要,研究了全省各种形下气候资源随经度、纬度、海拔高度和局地地形参数的变化规律。确定了各种气候资源的小网格推算方法。为适应农业气候区划更新的需要,计算了网格点上的气候资源。