基于混合并行的Kriging插值算法研究

普通Kriging方法是进行空间降水插值的一种有效方法。然而一方面由于海量数据插值计算量大,另一方面该算法的时间复杂度大,为减少空间降水插值的计算时间,采用OpenMP和MPI混合并行技术,实现Kriging并行算法。在Windows操作系统上搭建并行计算环境,实验数据表明,该并行算法能有效地节省计算时间。     

并行Kriging地层电性参数分布估计

为提高突变型地层媒质中电性参数分布预测的计算速度,在建立地层电性参数的Kriging插值模型的基础上,基于MPI开发一种并行Kriging插值算法。在Windows 2000 操作系统上搭建了并行计算环境,统计数据表明该并行算法能有效节省计算时间并具有良好的扩展性。     

粒度可调的并行Kriging地层空间插值算法

为提高层状地层空间数据插值的计算速度和实现系统负载平衡,在采用动态调整并行粒度策略的基础上开发混合粒度的并行Kriging插值算法.在此算法中,根据CPU与地层层数之间的数量关系动态调整并行计算的粒度,优先使用粗粒度的并行计算策略,同时利用中粒度并行算法平衡负载.基于Windows2000 操作系统搭建了PC机群并行环境,大量的试验统计数据表明该方法具有良好的可扩展性和并行计算效率.     

面向大区域碳卫星数据的分布式Kriging插值算法优化

针对基于原生Kriging算法在大区域尺度上对碳卫星数据进行插值时存在的计算耗时长、并行加速难等问题，对Kriging插值算法进行调整，优化其中的关键计算环节，并根据数据特征与时序依赖关系对插值过程进行拆分重组，细化插值粒度，将其构建为可在分布式环境下并行执行的DAG结构工作流，最后基于一套双层架构的DAG任务调度引擎实现整个插值工作流在分布式环境下的并行加速。实验结果表明，在不同区域尺度上，以上方法框架均具有较高的插值效率，与Spark相比，在大区域尺度上具有明显的速度优势。     

GIS模型网格计算原理及算法

GIS模型计算逐步向数据处理海量化及过程复杂化方向发展。网格计算为解决GIS应用这一难题提供了契机。GIS模型计算从运算模式上可分解为并行、串行和并行串行模式,该文在这些模式的基础上提出了实现GIS模型网格计算的原理性方法：分块加工、分步加工和立体加工方法,并以GIS和RS中的常用模型(直方图和矢量地图插值)作为算法实例,论述其并行算法实现,同时给出矢量地图数据的分块规则。该并行算法实现可作为实现其它同类算法的基础和扩展。     

全球(z)双三次数值模式并行算法设计与实现

针对双三次数值天气预报模式进行了并行算法研究。采用一维区域分解算法,借鉴块棋盘划分矩阵转置算法,设计和实现了数据转置通信算法,并采取计算与通信重叠技术减小通信时间对并行效率的影响,最终实现了双三次数值天气预报模式的并行算法,并在机群系统上进行了并行性能测试评估。结果表明,实现的双三次数值预报模式并行算法的并行效率较高,设计实现的数据转置通信算法、计算与通信重叠技术取得了较好的效果。     

面向异构架构的传递闭包并行算法

传统求图传递闭包的方法存在计算量大与计算时间长的问题。为加快处理大数据量的传递闭包算法的计算速度,结合算法密集计算和开放式计算语言（OpenCL）框架的特征,采用本地存储器优化的并行子矩阵乘和分块的矩阵乘并行计算,提出一种基于OpenCL的传递闭包并行算法。利用本地存储器优化的并行子矩阵乘算法来优化计算步骤,提高图形处理器（GPU）的存储器利用率,降低数据获取延迟。通过分块矩阵乘并行计算算法实现大数据量的矩阵乘,提高GPU计算核心的利用率。数据结果表明,与CPU串行算法、基于开放多处理的并行算法和基于统一设备计算架构的并行算法相比,传递闭包并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GeForce GTX 1070计算平台上分别获得了593.14倍、208.62倍和1.05倍的加速比。     

基于MPI的层状地层并行可视化技术

为了提高层状地层的可视化绘制速度,结合地质探勘数据的特点,基于MPI开发地层的并行可视化程序,并采用Kriging方法对多个地层的数据进行并行插值计算。利用多台PC机搭建Windows2000 操作系统下的并行计算环境,计算时间统计数据对比表明并行计算方法能有效地节省计算时间。     

一类大规模稀疏矩阵特征问题求解的并行算法

本文提出一种求解大规模稀疏矩阵特征问题的并行共轭梯度算法.为了提高算法的并行效率,设计了负载平衡的行划分方式,实现了计算和通信重叠的稀疏矩阵重排序方法,通过预处理减少计算过程中各进程间消息传递的通信量.另外,基于多核处理器高性能并行计算,实现了MPI和细粒度(线程级)OpenMP混合并行算法.在深腾7800并行计算机上对并行算法进行了测试,结果表明在进程数增多时并行算法可保持通信时间稳定性,在并行计算机上有很好的扩展性,适合大规模稀疏特征问题的求解.     

高度可扩展的3D叠前Kirchhoff时间偏移并行算法

为适应海量地震数据以及集群并行规模不断增大的趋势,提出了多维度成像空间分解算法.根据大规模集群系统有多个并行层次的特征,首先沿炮检距方向分解成像空间;然后再沿in-line方向继续切分,直到成像空间小于计算节点物理内存;最后在二维地表上以面元为单位分解成像空间.算法实现上,共炮检距成像空间映射到计算节点组上,计算节点内的CPU核之间按照round-robin均分面元.该并行算法在不增加数据通信量的情况下,降低了内存的需求,减少了通信开销和同步时间,提高了数据的局部性.实际资料测试表明,该并行算法比传统的输出并行和输入并行算法具备更好的性能与可扩展性,实验作业调度多达497个节点、7 552个线程,仍然具备较好的加速效果.     

加权最小二乘法改进遗传克里金插值方法研究

数据内插被广泛应用于地统计分析领域,克里金插值作为其中最为有效的方法之一,其原理是通过建立变异函数理论模型,得到可靠的权重值和拉格朗日系数,构成求解待测点的线性组合。为了有效地提高插值精度,文中利用加权最小二乘法优化遗传算法中的适应度函数,进而改进普通基于遗传算法优化的克里金插值方法。并且在MATLAB中利用外部工具箱确定模型参数,最后通过实例验证,将该方法与普通克里金插值以及遗传克里金插值结果进行对比,发现采用该方法,插值效果较好且误差也较小,证明了通过加权最小二乘法可以有效改进普通遗传克里金插值方法。     

基于Delaunay三角网的克里金并行算法优化

当采样点数据量较大时, 可以采用Delaunay三角剖分建立三角网来使用局部邻域采样点进行克里金插值. 但是该算法需要对每个插值点拟合半变异函数, 插值点规模大时造成巨大开销. 为此, 本文提出了一种以三角形为单位拟合半变异函数的克里金插值方法, 采用CPU-GPU负载均衡将部分计算优化, 充分考虑不均匀样本对克里金插值效果的影响. 结果表明, 本文算法能够保证不均匀样本集的插值效果, 提升了计算性能且能够保证较高的精度.     

基于不规则网格的传感数据Kriging插值算法

传感器网络节点数量的有限性和部署的随机性使其监测区域存在测量空洞,导致传感数据集不完整。为此,提出一种基于不规则网格的传感数据Kriging插值算法,对监测区域做不规则划分,以适应节点随机部署的特性。通过近点邻域搜索算法,确定待插值点的邻居节点,并据此求解Kriging矩阵,实现快速插值。基于英特尔-伯克利传感数据集的实验结果表明,该算法具有较高的插值精度。     

基于边界约束的空间复杂曲面重构算法

针对克里金(Kriging)算法在复杂地质构造应用中的局限性,提出了一种基于边界约束的复杂曲面插值方法.其基本思想是将断层多边形作为层面边界的约束条件,根据种子点与待插值点穿越多边形的关系为依据,判断待插值点与控制点之间的空间拓扑关系,并将满足条件的种子点利用克里金算法进行插值计算.通过实际数据的测试,解决了传统的网格化插值方案层位与断层无法严格相交以及多重逆掩断层构造的层面拟合等难题,为等值线绘制、地质块状模型构建等提供了新的思路.     

基于OpenMP的Kriging插值算法研究

随着多核处理器的普及,并为了充分利用多核PC机的特性,计算机技术逐渐向多核架构及多核计算技术发展。为提高对湖南地区100mX 100m小网格气温插值的速度,采用以OpenMP为标准的基于共享存储的并行编程模型对Kriging插值算法进行改进。在不同核的多核PC机中,采用100mX 100m小网格和500mX 500m小网格地形数据对平均气温进行插值,不仅有效减少了插值时间和提高了算法的加速比,而且集成到业务系统中大大提升了系统的反应时间及性能。     

基于Kriging的三维地质体建模方法研究

对几种三维空间数据模型进行了比较,总结了克里格（Kriging）插值方法在三维地质体建模方面的种种优点。在此基础上,借助于GSTL开源地质统计学库wxWidgets界面库,在Dev-cpp开发环境下开发了一个三维矿体数据的克里格插值系统,为矿体的三维可视化提供了数据支持。该系统实现了Kriging插值、变异函数拟合模型拟合程度的验证一交叉验证以及特定格式的结果输出等功能。     

Kriging方法在输电线路气象环境建模中的应用

由于气象测点个数有限、分布不均匀且与线路走廊不一致,无法为研究灾害引发的线路故障及其防御技术提供精确的输电线路气象环境数据模型.为此,本文分析了Kriging空间插值方法的实现原理,应用Kriging插值方法实现对输电线路气象环境数据的网格化建模,并制定插值结果校验方法及评价标准,选取江苏省级电网可获取的996个气象测点2017年某日的温度数据,通过Kriging法进行网格化插值并对结果进行分析比较,验证了适用于该区域输电线路的温度数据网格化插值的Kriging半变异函数模型的选取过程.