基于GPU并行加速的探地雷達偽譜法三維正演模擬

作者：李展輝,曹學峰,朱自強

摘要：隨著探地雷達問題復雜度的加大以及對解釋精度要求的提高,探地雷達三維正演模擬越來越重要,對高性能計算的需求也越來越大。常規三維正演模擬主要采用時域有限差分法開展,并且隨著計算機技術的發展,GPU加速已經成為一種三維正演主流加速方法。但是GPU本身的顯存相比CPU能利用的內存而言非常有限,要充分利用其加速性能,就需要盡量壓縮存儲的需求。相比有限差分,偽譜法是一種在空間上具有非常高精度的波動方程正演方法,理論上每個波長只需2個空間采樣點便能達到較好的精度,能夠利用其空間高精度特征,采用大尺寸網格壓縮內存需求。因此,將基于GPU加速的偽譜法應用到探地雷達三維正演中,壓縮探地雷達三維正演對顯存的需求,充分利用GPU的高性能浮點計算能力進行加速。研究表明,相比有限差分法,偽譜法至少能壓縮8倍以上的內存需求量,使得原本因顯存需求過大無法使用GPU加速的問題能夠充分利用GPU加速性能,大幅提高計算效率,并推進三維逆時偏移成像與全波形反演的發展。

發文機構：自然資源部航空地球物理與遙感地質重點實驗室 中國自然資源航空物探遙感中心

關鍵詞：探地雷達偽譜法三維正演GPU加速ground penetrating radarpseudo-spectralmethodthree-dimensional forward modelingGPU acceleration

分類號： P631.3[天文地球—地質礦產勘探]