求解3D弹性波方程的并行WNAD方法及其TI介质中的波场模拟

准确模拟TTI介质中弹性波的传播是研究地震各向异性、AVO反演的基础. 在二维加权近似解析离散化(WNAD)算法的基础上, 本文发展的并行WNAD算法是一种研究三维横向各向同性(TI)介质中弹性波传播的、快速高效的数值模拟方法. 我们首先介绍三维WNAD方法的构造过程, 然后与经典的差分格式--交错网格(SG)算法进行了比较. 理论分析和数值算例表明, WNAD算法比交错网格算法更适合在高性能计算机上进行大规模弹性波场模拟. 同时, 本文利用并行的WNAD方法研究了弹性波在TTI介质中的传播规律, 观测了TI介质中弹性波传播的重要特征:横波分离、体波耦合和速度各向异性等. 在TTI介质分界面处, 弹性波产生更加复杂的折射、反射和波型转化, 使得波场非常复杂, 研究和辨别不同类型的波能够加深我们对由裂隙诱导的各向异性介质的认识.     

大气环流数值模式的一种并行化方案

从一般计算机并行计算理论出发,结合大气科学模式的特点,总结出一套对数值模式适用的并行化编程方案,而且提出了并行计算过程中应该注意的一些问题.利用文中提到的方案,可以帮助刚开始接触并行计算的模式编程人员快速完成串行数值模式的并行编程.最后,以一个串行的大气环流模式SAMIL并行化编程作为实例,对其并行计算过程和并行计算效率进行了描述和分析.     

面向服务的分布式空间信息支撑平台

基于Web服务技术构建空间信息系统有助于提高其可扩展性和互操作能力, 该技术也是这一领域中的热点.提出了一种面向服务的模型框架, 并基于该框架提出了基于Web服务的网格层次体系结构, 并给出一种Web服务与空间信息技术相融合的机制, 介绍了基于Web服务的空间信息网格支撑环境的总体结构和设计原理, 为基于Web服务的空间信息系统设计与实现提供了一种新的方法.      

高精度曲面建模最佳表达形式的数值实验分析

高精度曲面建模的发展过程在理论上可归结为对高斯方程组中单个方程不同组合的数值模拟分析比较和检验过程。数值实验分析结果表明,因有限差分所带来的数值困难,高斯方程组中的交叉项方程是影响高精度曲面建模误差和模拟速度的关键因素,高精度曲面建模的最佳数学表达是除交叉项方程之外的其他两个方程的组合。     

基于竞争遗传算法的海洋云平台资源调度模型研究

高质量的海洋自然资源管理离不开数据和信息的支撑。鉴于海洋数据的特殊性，海洋数据处理常涉及长时间序列或大空间范围的处理工作，对于此类密集型计算为主的数据处理，通用型云平台存在效率不高的突出问题。文章在全面分析Hadoop平台原生资源调度算法的基础上，结合海洋数据处理密集型计算的特点，创新性地提出了基于竞争模型的遗传算法任务调度策略(CGA),有效地解决了遗传算法求解速度受初始化种群与种群进化测量影响较大的问题。此外，为加快收敛速度，引入竞争机制，构建基于种群竞争的自适应进化模型。通过实际验证和比对，证明改进后的算法在收敛速度及收敛结果的稳定性上都优于传统算法，有效地改进了海洋云平台资源调度的能力，提升了海洋数据的处理效率。     

基于开放互操作标准的分布式地理空间模型共享研究

传统的单机环境和封闭式网络环境由于有限的资源利用能力, 难以充分支持分散地学数据、模型等资源的共享与应用集成。基于网络环境的信息交换特点, 提出了分布式地理空间模型共享的服务体系。该体系以数据、模型、元数据等互操作要素为核心, 通过网络将数据、模型等网络节点进行开放式耦合。针对地理空间模型服务的互操作问题, 提出了分布式环境下的模型共享服务交互接口, 该接口定义了模型服务元数据、模型服务的交互操作、模型服务的通讯方式等交互规则, 尽可能地降低模型服务与模型终端之间在数据交换、功能调用等方面的互操作困难。为了降低将模型共享为模型服务的实现难度, 设计和开发了地理空间模型共享平台, 并介绍了在该平台上发布地理空间模型的2种方法。最后介绍了研究成果在Prairie生态模型共享方面的应用实践。     

气象基础设施云平台关键设计与实现

为适配气象业务科研应用对算力、存储资源的需求特点，采用分布式计算、分布式存储、虚拟化技术搭建气象基础设施云平台，并根据不同的业务类别、网络区域、资源服务对象针对性地设计云平台资源分区，以及每个分区需具备的云资源及功能。设计的云平台涵盖IaaS层、PaaS层功能，通过软件定义方式池化硬件资源，形成具备云计算、大数据支撑特征的资源池，为众多气象应用端部署、气象大数据业务提供虚拟主机、物理算力、数据存储资源。实际运行效果表明设计的气象基础设施云平台能够适应数据处理规模与时效性要求不断提升的业务发展需求。     

面向移动计算平台的气象数据可视化系统关键技术

移动计算时代的到来伴随着人工智能、大数据挖掘、GPU并行计算等信息技术的飞跃和Web技术规范的统一，这一发展促进了众多面向移动计算平台的气象数据可视化应用的诞生和蓬勃发展。然而移动计算设备存在计算能力较弱、图形软件库功能不齐全的缺陷，造成国内的气象应用存在着可视化方法陈旧、浏览器兼容性和性能不理想的问题。〖JP2〗为此，本文设计并实现了基于B/S架构、面向移动计算的气象数据交互分析与显示系统WeatherApp。〖JP〗首先研发了二三维一体化的数字地球引擎，该引擎提供了常用的地理信息系统功能，能够在不同维度视图之间快速切换，为全新渲染方法的引入奠定了基础。其次，实现了包括流线和体绘制在内的高级三维可视化方法。本系统已应用于台风预报业务中并取得较好的应用效果。通过支持所有主流桌面和手机浏览器，WeatherApp能够让用户随时随地通过移动计算设备查看感兴趣的资料，进而提高工作效率。