局部地形改正快速計算的GPU并行的棱柱法

作者：黃炎,王慶賓,馮進凱,邢志斌,范雕,譚勖立,呂明昊

摘要：在重力歸算中,局部地形改正在重力勘探、地殼結構分析和大地水準面計算等領域有著重要意義,但嚴格棱柱體積分公式計算效率低,而快速計算公式則會降低計算精度。本文利用CUDA并行編程平臺,提出一種地形格網重新編碼和嚴格棱柱體積分八分量拆解方法,實現了基于CPU+GPU異構并行技術的嚴格棱柱體積分計算地形改正快速并行算法,克服了GPU各個線程計算任務分配和線程計算超載問題,解決了局部地形改正的高分辨率、高精度嚴密公式的快速計算難題。通過試驗,在顯卡型號為Tesla V100的計算機上進行4°×6°范圍,積分半徑40′和分辨率1′的局部地形改正計算僅需1.5 s;分辨率10″的局部地形改正計算僅需14.6 min;進行分辨率3″的地形改正計算耗時45.7 h,而傳統串行算法則難以完成計算。在保證微伽級以上計算精度的條件下,計算加速比最高達到850倍以上,有效縮短了計算耗時,提高了計算效率。本文還依據上述并行算法對全國范圍地形改正量進行計算。結果表明,我國地形改正量普遍低于80 mGal(1 Gal=10-2 m/s2),平均值1.83 mGal,最大值達到196 mGal。

發文機構：信息工程大學 航天工程大學

關鍵詞：地球重力場局部地形改正GPUCUDA嚴格棱柱體積分加速比earth’s gravity fieldlocal topographic correctionGPUCUDArigorous prism integrationacceleration ratio

分類號： P228[天文地球—大地測量學與測量工程]