国家高技术研究发展计划(2011AA120305)
- 作品数：9 被引量：78H指数：6
- 相关作者：朱阿兴刘军志秦承志吴辉陈腊娇更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院大学威斯康星大学更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金国际科技合作与交流专项项目更多>>
- 相关领域：天文地球水利工程自动化与计算机技术农业科学更多>>
- GPU加速的多边形叠加分析被引量：12
- 2013年
- 叠加分析是地理信息系统最重要的分析功能之一,对多边形图层进行叠加分析要花费大量时间。为此,将GPU用于多边形叠加分析过程中的MBR过滤及多边形剪裁两个阶段。对MBR过滤阶段,提出了基于GPU的通过直方图及并行前置和实现的MBR过滤算法。对多边形剪裁阶段,通过改进Weiler-Atherton算法,使用新的焦点插入方法和简化的出入点标记算法,并结合并行前置和算法,提出了基于GPU的多边形剪裁算法。对实现过程中可能出现的负载不均衡情况,给出了基于动态规划的负载均衡方法。通过对这些算法的应用,实现对过滤阶段及精炼阶段的加速。实验结果表明,基于GPU的MBR过滤方法相对CPU实现的加速比为3.8,而基于GPU的多边形剪裁的速度比CPU实现快3.4倍。整体上,与CPU实现相比,GPU加速的多边形叠加提供了3倍以上的加速比。
- 赵斯思周成虎
- 关键词：图形处理单元并行计算
- 利用三元组稀疏矩阵技术改进HASM算法——以全球平均气温模拟为例
- 2012年
- 采用预处理共轭梯度法(PCG)进行求解的高精度曲面建模(HASM)算法的计算过程需要大量矩阵计算,采用稀疏矩阵方式可以压缩存储空间。三元组稀疏矩阵存储是较为传统的稀疏矩阵存储结构,这种存储结构的稀疏矩阵技术已被广泛使用。根据HASM-PCG的特点,本文通过改进三元组稀疏矩阵的部分计算方式,调整HASM-PCG算法中的部分计算顺序,从而舍弃部分不需要存储的非零元素,提高了计算效率。根据全球1998-2008年的近3000个气象观测台站的气温观测数据,以及全球DEM数据,对20世纪末至21世纪初的11年来5、6、7、8月份的全球平均气温进行数字模拟。数值结果表明,采用改进的三元组稀疏矩阵技术有效地提高了HASM方法的模拟效率。
- 张昊岳天祥李昌华杜正平范泽孟孙晓芳赵娜
- 关键词：三元组多元线性回归
- 基于栅格分层的逐栅格汇流算法并行化研究被引量：8
- 2013年
- 分布式水文模型中的逐栅格汇流算法计算量大,需要借助并行计算以满足大流域长历时模拟的要求。针对目前鲜有对基于隐式有限差分的逐栅格汇流算法进行并行计算研究的情况,基于栅格分层的思想提出一种适用于共享内存并行计算环境的逐栅格汇流并行算法。该算法首先根据流向进行栅格分层,使同一层中栅格的计算相互独立,然后将同一层中栅格的计算任务分配到多个计算单元并行计算。采用C++编程语言与OpenMP并行编程库实现了该算法,并选择河北省清水河流域为实验区,在不同数据规模(30m、90m、270m分辨率)、不同核数(2～20个)以及不同栅格分层方法的情况下对算法性能进行了测试。实验结果表明本文提出的并行算法具有较好的加速比和并行效率,且并行效率随数据规模的增大而增大。栅格分层方法对算法并行性能有明显影响,从上到下的分层方法比从下到上的方法具有更高的并行效率。
- 刘军志朱阿兴刘永波秦承志陈腊娇吴辉杨琳
- 关键词：并行计算OPENMP
- CyberSoLIM:基于知识驱动的在线数字土壤制图原型系统被引量：7
- 2013年
- 土壤属性空间分布信息是进行土壤侵蚀、水文、生态和养分循环等地学模拟研究的重要基础信息，数字土壤制图是以定量土壤一景观模型为理论基础、以空间分析和数学方法为技术手段的土壤调查与制图方法，为快速地获取高精度、高分辨率的土壤分布信息提供了有效的途径。
- 江净超朱阿兴秦承志杨琳刘峰张淑杰
- 关键词：知识驱动
- 基于WebGL的城市三维场景可视化研究被引量：1
- 2014年
- 针对网络环境下城市三维场景的传输与可视化需求，采用适合网络交换和渲染的三维模型数据结构glTF（gl Transmission Format），分析了基于glTF组织与构建三维场景的依据和方法。同时，通过异步加载、本地缓存、可见性剔除等技术，对场景数据进行高效调度与绘制。依据这些理论和技术，设计了充分考虑可视化效率的B／S模式系统服务架构，并基于WebGL开发了城市三维场景可视化平台，宴验表明平台能流畅地实现城市三维场景的绘制，可视化效果以及用户体验良好。
- 张帆薛丹李军景宁
- 关键词：异步加载可见性剔除B/S模式
- 流域最佳管理措施情景优化算法的并行化被引量：4
- 2016年
- 流域最佳管理措施（beneficial management practices,BMPs）情景优化问题是一个典型的复杂地理计算问题,目前所常用的BMPs情景优化算法需要结合流域模型进行大量的迭代运算,因而花费大量计算时间,难以满足实际应用的要求。本文针对目前代表性的BMPs情景优化算法——ε支配多目标遗传算法（ε-NSGA-II）,采用主从式并行策略,利用MPI并行编程库实现了该优化算法的并行化。在江西省赣江上游的梅川江流域（面积为6 366km2）进行BMPs情景优化的应用案例表明,并行化的优化算法当运行于集群机时,加速比随着核数（8~512核）的增加而递增,当核数为512时,加速比达到最大值（310）;并行效率随着核数的增加逐渐下降,最高值0.91,最低值0.61,取得了明显的加速效果。
- 吴辉刘永波秦承志刘军志江净超朱阿兴
- 关键词：优化算法并行计算流域模型MPI
- 水土流失治理新范式:基于流域过程模拟和情景分析的方法被引量：15
- 2012年
- 随着土壤侵蚀问题的日益突出,水土流失治理逐渐成为实现区域可持续发展的当务之急.通过在试验小流域实施治理措施并评价其效益是水土流失治理的传统范式,但这种范式存在试验周期长、可重复性差、资金和人工技术投入大、推广性差等局限性,已不能适应当前水土流失治理的需要.近年来兴起的基于流域过程模拟的情景分析方法在定量模拟流域过程对地理变量响应的基础上,通过评价不同治理措施的环境、生态和经济效益,探索能够协调经济发展与环境保护关系的水土流失治理措施.该方法能够在无需大范围工程实施和实地观测的情况下对各种治理措施的效益进行评价,花费少,灵活性强,在水土流失治理措施的决策制定中具有较大优势.本文详细阐述以情景分析方式作为水土流失治理新范式的基本思路,通过实例分析,演示新范式在治理流域水土流失中的应用,并展望新范式在流域治理中的未来发展趋势.
- 朱阿兴陈腊娇秦承志王平刘军志李润奎蔡强国
- 关键词：情景分析水土流失治理范式
- 分布式水文模型的并行计算研究进展被引量：29
- 2013年
- 大流域、高分辨率、多过程耦合的分布式水文模拟计算量巨大,传统串行计算技术不能满足其对计算能力的需求,因此需要借助于并行计算的支持。本文首先从空间、时间和子过程三个角度对分布式水文模型的可并行性进行了分析,指出空间分解的方式是分布式水文模型并行计算的首选方式,并从空间分解的角度对水文子过程计算方法和分布式水文模型进行了分类。然后对分布式水文模型的并行计算研究现状进行了总结。其中,在空间分解方式的并行计算方面,现有研究大多以子流域作为并行计算的基本调度单元;在时间角度的并行计算方面,有学者对时空域双重离散的并行计算方法进行了初步研究。最后,从并行算法设计、流域系统综合模拟的并行计算框架和支持并行计算的高性能数据读写方法3个方面讨论了当前存在的关键问题和未来的发展方向。
- 刘军志朱阿兴秦承志陈腊娇吴辉江净超
- 关键词：分布式水文模型并行计算
- 流域最佳管理措施空间配置优化研究进展被引量：10
- 2013年
- 最佳管理措施(BMPs)是保护流域水环境免受农业生产活动导致的污染的一系列措施。在进行流域尺度BMPs空间配置时,一方面要考虑BMPs的生态环境效益,另一方面要考虑农业经济效益,因此流域管理决策者需要对这些措施进行空间配置优化。最佳管理措施空间配置优化(简称BMPs空间优化)是基于专家经验或者利用优化算法而得出的方案,并通过流域模型和经济模型评价其环境和经济效益,最后选择效益最优的方案,这也是当前农业非点源污染和水环境保护研究的前沿和热点。本文在介绍BMPs及其评价模型的基础上,对当前BMPs空间优化研究中的两种方法进行了剖析,对当前国内外BMPs空间优化研究现状进行了回顾和总结,最后,指出了BMPs空间优化研究中现存的问题,指出了今后BMPs空间优化研究的方向。
- 吴辉刘永波朱阿兴杨典华刘军志
- 关键词：优化算法非点源污染流域模型
