多边形叠加Vatti算法的VCS优化方法与GPU并行化

Vatti算法是常用的矢量多边形裁剪算法之一,在其构建扫描束实现交点计算的过程中,二叉树的数据结构和递归计算方法导致其计算效率受矢量多边形边界顶点数量影响显著。本文针对Vatti算法执行过程中较为耗时的扫描束构建环节,提出了一种多边形边界顶点预排序的优化方法——VCS（Vertex Coordinate Pre-Sorting）方法,并基于该方法实现了对Vatti算法的GPU细粒度并行化。VCS方法使用双向链表对Vatti算法原有的二叉树数据结构进行了替换,以较小的额外存储空间取得了多边形边界顶点信息查找效率的明显提升。在GPU环境下采用双调排序算法对多边形边界顶点数组元素进行并行化排序并过滤出有效值,克服了原始算法使用二叉树存储导致效率低下的问题。实验结果表明,改进后的算法与原始算法相比,具有相同的计算精度;当多边形顶点数量为92万,CUDA每个线程块中的线程数量为32时,使用VCS优化方法,与采用CPU计算构建扫描束方法相比,GPU并行化方法获得了39.6倍的相对加速比,矢量多边形叠加分析算法效率总体上提升了4.9倍。     

面向大规模空间Agent建模的分布式地理模拟框架

基于Agent建模的地理模拟是认识和理解动态地理现象的有效方法,但随着地理模拟的规模和复杂性不断增加,模型的计算问题开始凸显。分布式并行仿真是解决大规模Agent复杂模拟计算的途径,然而已有研究基于Agent建模/仿真软件构建并行仿真系统的方式并不适用于具有高移动与行为交互的空间Agent建模及其模拟过程的实时可视化。为解决这个问题, 本文提出了一个分布式地理模拟框架DGSimF,用于大规模动态空间Agent模拟,支持模拟过程的实时表示与分析。设计了一个简单但高效的时空数据模型建模空间Agent,支持直接基于Agent行为建模集成地学模型,采用了时间微分方法协同各计算节点行为的执行,实现以“任务并行”的方式进行分布式计算以提高仿真性能,构建了基于三维地球渲染引擎的虚拟地理环境,提供模拟过程的实时可视化。最后,以“红蓝对抗”案例进行了实验验证,对不同模拟计算量和不同客户端数量下的仿真性能进行了分析,结果表明DGSimF可以为具有时空特征变化与行为交互的大规模空间Agent模拟提供一个有效的平台。通过扩展计算节点,DGSimF可以有效地缓解复杂模拟计算的压力问题,并且仿真性能较高,在实验中并行效率保持在0.7以上。     

中期数值天气预报业务的回顾与展望

本文回顾了近年来国内外中期数值天气预报业务的新进展,简略地介绍了当今国外（以欧洲中期天气预报中心为主）和我国中期数值天气预报业务系统。最后对未来中期数值天气预报的发展作一展望,指出其未来发展的主要方向。     

甘肃省地震局高性能计算系统

高性能计算是现代科学研究、工程技术开发和大规模数据处理的关键支撑技术,在地震系统发挥着日益重要的作用。甘肃省地震局高性能计算集群系统由60个节点、采用40 GB InfiniBand网络互连组成,峰值计算速度达9.2万亿次/秒。作为地震系统重要的科技服务平台之一,为地震反演、数据分析、数值模拟等领域以及科研创新平台提供高性能计算环境。     

“房桥合一”铁路客站抗震计算的快速高效多维虚拟激励法

针对"房桥合一"铁路客站节点数多、空间相互作用显著等特点,利用沿结构整体坐标系方向功率谱的表达式和合理谱强度因子的确定方法,提出能合理考虑地震激励输入角度变化的快速多维虚拟激励法,并以天津西站Ⅱ区作为工程案例,对利用快速多维虚拟激励法、时程响应分析法和已有虚拟激励法的计算结果进行比较。结果表明:三种算法的计算结果吻合较好,证明快速多维虚拟激励法的计算值是合理的;且与已有虚拟激励法相比、快速多维虚拟激励法的计算效率显著提高,更适合于"房桥合一"铁路客站的抗震计算。     

基于大数据的地震损失价值评估模型设计

破坏性地震往往导致严重的经济损失及人员伤亡,对地震损失价值评价有助于震前找出抗震弱点,提高抗震能力,实现减轻地震灾害损失的目的。传统空间模型在地震数据处理过程中,无法处理大数据对空间尺度选择的干扰,存在地震损失评估结果偏差大以及波动性高的弊端。因此,在云计算平台下,提出基于大数据的地震损失价值评估模型设计,对模型HAZ-China大数据的服务层次、地震应用服务层以及HAZ-China大数据体系结构进行设计,为用户提供震前、震时以及震后的地震损失价值评估服务。模型采用HBase分布式数据库实现大数据的存储和分析,设计房屋震害数据库以及云计算模型,通过考虑大数据因素的地震灾害损失综合评估过程,实现地震损失价值的准确评估。实验结果说明,所设计模型可实现地震损失价值的准确评估,具有较高的评估精度和稳定性。     

云平台下地震监测台网软件系统的应用方案研究

针对数字化地震台网JOPENS软件系统的技术特点及功能需求,在对当前各种主流云计算平台进行比较的基础上,基于较为合适的阿里云计算平台,提出了在云环境下部署JOPENS系统的应用方案。测试结果表明JOPENS系统部署在云环境下能够提升测震台网中心运行的稳定性及可扩展性,并节约运行维护成本。该研究对于当前三网融合新形势下云南省地震台网的建设及运行工作具有借鉴意义。     

车载自组网可信节点与可信路由分析及实现

将可信赖平台模块(TPM)芯片引入车载自组织网VANET,提出了一种有效保护地理位置信息路由协议GPSR(贪婪周边无状态路由协议)的可信安全机制,从而能够防止恶意篡改路由协议和邻居位置信息表的行为。在NS2.30下对网络真实场景进行了模拟,证实此可信安全路由协议模型是正确的、有效的和合理的。     

操作系统信任基的设计研究

把操作系统中为计算平台的可信性提供支持的元素的集合定义为操作系统信任基(TBOS),建立了TBOS的设计思想,提出了TBOS的体系结构,重点诠释了TBOS体系结构中的基本信任基、可信基准库、控制机制、度量机制、判定机制和支撑机制等关键成分的核心思想、TBOS的隔离与交互能力以及动态扩展特性,同时讨论了TBOS实现中涉及到的关键问题。     

高分辨率遥感影像并行分割结果缝合算法

采用基于数据并行的遥感影像分割实现过程,提出了一种新的数据缝合算法解决分割结果合并问题。分割效果对比和运算效率分析等实验结果表明,此算法保持了分割结果合并后的边界正确性,使并行化分割在提高运算效率的同时保证了分割结果的可信度。