异构环境下地理空间信息网格计算模式及体系结构研究

与机群系统相比,地理空间信息网格计算模式的优势在于可以更好地解决资源的异构性问题,支持资源的柔性伸缩及多种并行编程环境,支持科学计算库与工具软件,支持可视化动态人机交互。地理空间信息网格计算模式的体系结构是具有一定智能的分层结构。本文参考五层沙漏结构思想和前人的研究成果,研究设计了具有资源底层、安全调度层、抽象接口层、中间件层、应用接口层和应用层等六个层面的地理空间信息网格计算系统多层体系结构。     

内孤立波与Spar型浮式风机平台耦合作用研究

针对内孤立波与系泊浮式平台的耦合作用问题,本文以单立柱Spar型浮式风机平台为研究对象,研究了平台在内孤立波作用下的耦合运动特性。利用重叠网格技术及自编耦合动力程序,以计算流体动力学求解Navier-Stokes流体控制方程,建立了Spar型浮式风机平台与内孤立波(Internal solitary waves, ISWs)流固耦合作用数值模型。通过系列数值模拟,研究了Spar型浮式风机平台在内孤立波作用下的水平动态载荷和纵荡、横荡规律。研究表明,内孤立波对Spar平台会产生较显著的水平作用力,并产生大幅的水平位移;在水深一定时,同一流体分层比下,随着内孤立波振幅提高,纵荡运动幅值增大;当振幅一定时,随着流体分层比的增大,纵荡幅值减小;通过调整系泊系统,发现非线性系泊系统下平台纵荡幅值要大于线性系泊系统下的情况,即线性系泊系统会低估纵荡运动幅值。     

基于正交贴体网格的VTI介质地震波数值模拟

为了解决规则网格有限差分法在处理起伏地表自由边界条件时需进行复杂坐标转换和插值运算的问题,以及对起伏地表进行阶梯状离散近似所产生的虚假散射波问题,将计算流体力学中的正交贴体网格生成技术引入到起伏地表下VTI介质的网格剖分中,采用基于同位网格的DRP/opt MacCormack有限差分法模拟起伏地表下VTI介质中的地震波场。网格的正交性使实施自由边界条件时无需做复杂的坐标转换和插值运算。数值算例表明,本文提出的网格剖分法能够有效消除阶梯状网格产生的虚假散射波,从而提高起伏地表下VTI介质地震波数值模拟精度。     

联合地物轮廓线的三维重建算法研究

针对现有三维重建研究中对线特征利用不充分,重建精度低的问题,提出了一种联合地物轮廓线的三维重建算法。利用BDCN模型和相应预处理算法,提取出二维影像上的边缘轮廓线;基于对极几何原理的核线引导和三角测量原理,建立线段的初始匹配假设;通过相似性计算和图聚类算法重建出三维轮廓线模型结果;将结果应用于三维网格模型的优化。使用Building-Imagery-P36和DTU MVS数据集对本文算法进行验证,结果表明：本文方法提取出的轮廓线段精简而完整。相比经典的Line3D++算法,MAE和标准差值平均降低了0.321、0.699,重建时间平均降低了58%,精度和效率都有明显提升。附加三维轮廓线约束后,生成的网格模型视觉效果更佳,细节信息更为丰富。     

小尺度网格层析速度建模方法在低幅构造区时深转换中的应用

渤海M油田区浅层多发育低幅构造,低幅构造区的地震数据对常规层析成像不够敏感,导致常规速度反演方法很难保证低幅构造速度建模的准确性,从而给时深转换工作带来较大误差.本文提出一种小尺度网格层析速度建模方法,该方法基于低幅构造的薄层信息,在有薄层信息的地层加密网格分布,从而实现根据地质条件划分网格的策略,进而通过解析矩阵方程实现速度模型的迭代更新.通过实际数据应用证明,对于渤海M油田利用本文提出的高精度网格层析速度建模方法是有效可行的,该方法能够有效提高低幅构造区速度建模的精度,利用该方法得到的速度模型能够大幅提高时深转换的精度,从而指导构造解释及成图工作.     

等效交错网格高阶有限差分法标量波波场模拟

密度是岩石物性参数的重要组成部分,对储层评价、岩性解释和油藏描述等具有重要作用,因此实际资料应用中含有密度信息的正演建模是必不可少的.作为波动理论应用最广泛的实际资料处理技术——逆时偏移和全波形反演,其正演建模一般采用经典的二阶标量波方程,且不考虑密度的空间变化.而一阶速度-应力控制方程通过交错网格有限差分法正演建模,其精度高于二阶方程但计算成本过高,很难在三维实际资料中应用.鉴于非均质正演在实际生产中所面临问题,本文借用交错网格的思想,充分考虑空间变密度对波传播的影响,提出基于等效交错网格的高阶有限差分建模算法并应用于非均质标量波正演.文中从数学上给出一阶方程和二阶方程在数值模拟中的等价性证明,并分析了震源、边界条件和稳定性.最后通过简单层状模型进行数值测试,对比不同建模方法以验证新方法的准确性;利用高阶精度方法对Sigsbee-2a模型做正演测试,验证本文提出的方法的稳定性.     

网格内不满足均匀性假设对应力场反演结果的影响——以喜马拉雅东构造结及其周边地区应力场研究为例

本研究搜集了GCMT中自1976年1月1日至2017年4月30日喜马拉雅东构造结及其周边区域的102个震源机制解数据,应用MSATSI软件反演了该区域的构造应力场.反演结果给出了该区域应力场的总体特征:最大主压应力轴自西向东呈现NNE-NE偏转,最小主压应力轴自西向东呈现NWW-NW-NNW扇形偏转;整个研究区域σ_3轴倾角较小接近水平,σ_1轴倾角情况复杂,大体上自西向东由水平转向直立;R值自西北至东南出现规律性递增现象.根据反演结果,部分网格点中应力轴倾角的置信区间过大,且不同应力轴的置信区间存在重叠现象,同时该部分网格内震源机制解类型多样.针对上述现象,本文利用两种反演方法对单个网格基于不同类型震源机制解数据进行单独反演、利用人工合成震源机制数据进行验证以及各震源机制解相对于参考应力张量的残差分析等方法对其进行了深入的验证和分析,分析结果表明导致这一现象的原因可能是单个网格内应力场不均匀所致,此时应力场反演结果为多个应力场的综合.本研究结果可为后续应力场研究中网格的合理划分以及应力场结果评价提供参考.     

地理空间信息网格特征解析

地理空间信息网格这一重要的基础设施具有物理特征、基本特征和多方参与性等若干特征。详细分析、讨论地理空间信息网格的这些特征,对地理空间信息网格技术研究、地理空间信息资源共享、更加广泛地应用以及地理空间信息网格建设具有重要意义。     

地理信息技术发展的新方向——网格GIS初探

网格GIS是网格及网格计算技术与GIS相结合而形成的新的GIS发展方向,具有空间资源共享、海量空间数据存储与处理、异地协同工作与异构系统支持等功能,在城市管理、房地产管理、资源勘测与调查等方面具有十分重要的作用。本文在分析网格GIS的概念及其特征的基础上,提出了网格GIS的四层结构体系,并简要介绍了网格GIS实现的关键技术。