“地理计算并行化”专辑征稿

正随着地理学各种相关应用领域中对应急响应、决策支持的实际需求不断增长,对地理计算效率需求的日益突出,地理计算的并行化是当前提高计算效率的重要方式。本刊特围绕"地理计算并行化"的主题征稿,内容包括但不限于:?地理计算并行化策略研究     

PC集群环境下的并行地理网络车辆路径算法

针对PC集群计算节点内存小、进程间通信速度慢的问题,本文设计了分布式的数据存储机制;提出了用同步变换规则代替解编码传输的进程间通信方式;基于邻域分解策略实现了禁忌搜索过程的并行化,发展了一种适用于PC集群环境的并行地理网络VRP算法。应用模拟路网数据进行了相关试验,结果表明：本文算法的计算结果与ArcGIS基本一致,二者平均偏差率在2.11%~2.87%之间;分布式数据存储策略有效地降低了各进程对内存的需求量,保证了算法的稳健性和扩展性;通过算法的并行化提高了VRP算法的求解效率;该算法具有良好的加速性能,8进程时在各测试数据集中的加速比均在4.46~6.32之间。     

高斯噪声消除算法的并行处理研究与分析

维纳滤波(Wiener)算法、非局部均值滤波(NLM)算法以及三维块匹配滤波(BM3D)算法是图像处理领域高斯噪声去除使用最广泛的三种算法。本文针对三种去噪算法的特点,设计了三种算法的并行处理程序,通过实验对去噪效果进行了分析比较。实验结果表明,BM3D以及NLM去噪结果较维纳滤波更好;在基于并行算法的条件下,BM3D以及NLM在面对大数据量时算法效率有明显提升,获得较高的加速比,维纳滤波算法在并行条件下优势并不明显;BM3D算法用时最短、去噪效果最好,在图像尺寸为2048×2048时,图像处理加速比达到9.8。     

高性能并行分布式水文模型研究进展

传统分布式水文模型采用串行计算模式,其计算能力无法满足大规模水文精细化、多要素、多过程耦合模拟的需求,亟需并行计算的支持。进入21世纪后,计算机技术的飞速发展和并行环境的逐步完善,为分布式水文模型并行计算提供了软硬件支撑。论文从并行环境、并行算法2个方面对已有研究进行总结概括,分析了不同并行环境和并行算法的优势与不足,并提出提高模型并行效率的手段,即合理分配进程/线程数缩减通信开销,采用混合并行环境增强模型可扩展性,空间或时空离散化提高模型的可并行性及动态分配计算任务、平衡工作负载等。最后,论文对高性能并行分布式模型的未来研究方向进行展望。     

基于傅氏变换有限差分的三维波动方程正演模拟并行算法

傅氏变换有限差分(即FFD)混合波场延拓法波动方程正演模拟精度高,但三维FFD因其计算复杂、数据存储巨大而难以推广。这里提出三维FFD一步法正演模拟并行算法,把一个串行的大规模频率循环分割成并行的多个小规模频率循环,并发执行多个波场延拓来提高运算速度,并通过由给定的资源设定并行数,以及适时重排三维数据,大大增强了算法的适应性和时效性。通过对比并行和非并行正演实验,验证了算法的有效性。     

Bernoulli双纽线的一种并行生成算法

以Bresenham算法为基础,对Bernoulli双纽线的生成算法进行了分析。首先依据Bernoulli双纽线的几何对称性及其切线斜率特征,将其在第一象限的曲线弧分割成左右两段;然后依照Bresenham算法思想引入并行机制完成Bernoulli双纽线图形的生成;最终利用C#多线程模拟实现该并行生成算法。同时,算法复杂度分析表明该算法是一种Bernoulli双纽线的较为高效的并行生成算法。     

并行地理计算算法性能评测技术研究

从并行地理算法的正确性评测、性能评测、评测流程和评测工具实现等角度,研究了高性能集群环境下的评测技术。在正确性评测假设基础上,将评测用例在不同进程数环境下的计算结果与该算法在单进程环境下的运算结果逻辑求差得出相对误差,提出了问题规模计算方法。根据评测用例的问题规模确定评测用例的权重,提出了性能指标和评测流程,并通过评测工具自动获得同一个并行地理计算算法。在多个不同评测用例下的评测指标来衡量算法的计算误差与性能,形成评测报告。经实验验证,本文方法能较好地满足并行地理计算算法评测的需求,为并行空间分析算法性能优化提供技术保障。     

塔里木地区勘探地震正演模拟研究

以塔里木前陆盆地地质背景为模型,采用三维任意差分精细积分方法并行算法实现了库车地区三维正演模拟.三维任意差分精细积分方法通过时间域采用局部积分半解析方法求得波动方程的递推算子,与常规的差分法相比计算精度有较大提高;文中计算稳定性根据实际算例进行分析,采用稳定因子约束,得到较好的稳定性;边界条件采用改进的自适应吸收边界,并通过串行程序并行化,大大减少了三维正演模拟的耗时,完成了大数据量三维正演模拟.     

等值线三维显示及其并行算法

主要探讨等值线三维显示及利用并行处理提高计算速度的方法。运用多边形填充和“画家算法”,实现了等值线三维显示 ;根据等值线数据量随其属性值而变化的特点 ,设计了采用“卷帘存储法”实现负载平衡的等值线三维显示的并行算法 ;采用“结合扇入法”实现结果合并 ,并采用“运行长度压缩法”以缩短网络通讯时间。在串行机上进行的模拟实验表明 ,所设计的并行算法具有较高的效率。     

并行迭代算法的研究及应用

研究了迭代算法及其并行化,将雅可比迭代和高斯.塞德尔迭代相结合,提出了一种新的并行迭代算法,经过测试数据分析,性能比雅可比迭代和高斯.塞德尔串行迭代的性能要好.这一方法可广泛应用于需要进行大量迭代计算的问题中,具有较大的应用前景.