局部地形改正快速计算的GPU并行的棱柱法

摘要

在重力归算中,局部地形改正在重力勘探、地壳结构分析和大地水准面计算等领域有着重要意义,但严格棱柱体积分公式计算效率低,而快速计算公式则会降低计算精度.本文利用CUDA并行编程平台,提出一种地形格网重新编码和严格棱柱体积分八分量拆解方法,实现了基于CPU+GPU异构并行技术的严格棱柱体积分计算地形改正快速并行算法,克服了GPU各个线程计算任务分配和线程计算超载问题,解决了局部地形改正的高分辨率、高精度严密公式的快速计算难题.通过试验,在显卡型号为Tesla V100的计算机上进行4° ×6°范围,积分半径40′和分辨率1′的局部地形改正计算仅需1.5 s;分辨率10″的局部地形改正计算仅需14.6 min;进行分辨率3″的地形改正计算耗时45.7 h,而传统串行算法则难以完成计算.在保证微伽级以上计算精度的条件下,计算加速比最高达到850倍以上,有效缩短了计算耗时,提高了计算效率.本文还依据上述并行算法对全国范围地形改正量进行计算.结果表明,我国地形改正量普遍低于80 mGal(1 Gal=10-2 m/s2),平均值1.83 mGal,最大值达到196 mGal.