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应用地球物理  2019, Vol. 16 Issue (2): 141-153    DOI: 10.1007/s11770-019-0763-4
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基于多级混合并行算法的重力梯度数据三维密度反演研究
侯振隆,黄大年,王恩德,程浩
1.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,资源与土木工程学院,沈阳;
2.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春
3D density inversion of gravity gradiometry data with a multilevel hybrid parallel algorithm
Hou Zhen-Long, Huang Da-Nian, Wang En-De, and Cheng Hao
1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China.
2. College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China.
 全文: PDF (930 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 利用重力梯度数据进行密度反演一直是重力勘探中的研究热点。然而大规模数据的反演中不仅存在着多解性和纵向分辨率低等不足,而且大量时间与内存的消耗也严重制约了计算效率。针对这些问题,本文利用多分量联合、先验信息约束等手段改进了重加权聚焦反演与相关成像反演;分析了两种方法在反演效果、数值计算效率与规模上的特点,提出一种MPI-OpenMP-CUDA 多级混合并行反演方法以综合二者的优势(简称“Hybrinv”)。理论模型与文顿盐丘数据试验证明,改进的反演方法能够有效计算目标体的密度分布;当数据量为100×100×20 时,混合并行算法的加速比可达140 以上;在性能分析中,提出了一种仅利用并行程序运行时间分析可扩展性的方法,说明混编算法能够处理大规模位场数据。
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关键词重力梯度数据   密度反演   GPU   MP   混合并行反演     
Abstract: The density inversion of gravity gradiometry data has attracted considerable attention; however, in large datasets, the multiplicity and low depth resolution as well as efficiency are constrained by time and computer memory requirements. To solve these problems, we improve the reweighting focusing inversion and probability tomography inversion with joint multiple tensors and prior information constraints, and assess the inversion results, computing efficiency, and dataset size. A Message Passing Interface (MPI)–Open Multi-Processing (OpenMP)–Computed Unified Device Architecture (CUDA) multilevel hybrid parallel inversion, named Hybrinv for short, is proposed. Using model and real data from the Vinton Dome, we confirm that Hybrinv can be used to compute the density distribution. For data size of 100×100×20, the hybrid parallel algorithm is fast and based on the run time and scalability we infer that it can be used to process the large-scale data.
Key wordsgravity gradiometry data   density inversion   GPU, MPI   hybrid parallel inversion   
收稿日期: 2017-05-28;
基金资助:

本文是由中国博士后科学基金第62批面上项目(2017M621151),东北大学博士后基金(20180313)和中央高校基本科研业务专项资金(N180104020),国家自然科学基金NSFC-山东联合基金项目(U1806208)共同资助的。

通讯作者: 侯振隆 (houzlatjlu@163.com; houzhenlong@mail.neu.edu.cn)     E-mail: houzlatjlu@163.com
作者简介: 侯振隆,博士后,2011 年于吉林大学地球物理学专业获学士学位。2016 年于吉林大学获计算机系统结构博士学位。2016 年至今在东北大学进行博士后研究,致力于重磁数据处理解释及其并行计算方法等方向的研究。联系方式:东北大学,辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11 号,110819,邮箱:houzlatjlu@163.com;houzhenlong@mail.neu.edu.cn
引用本文:   
. 基于多级混合并行算法的重力梯度数据三维密度反演研究[J]. 应用地球物理, 2019, 16(2): 141-153.
. 3D density inversion of gravity gradiometry data with a multilevel hybrid parallel algorithm[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2019, 16(2): 141-153.
 
没有本文参考文献
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