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基于异构平台的TWDTW遥感影像分类算法并行化研究

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基于异构平台的TWDTW遥感影像分类算法并行化研究

作者：胥博文郑州大学

学位级别：硕士

随着遥感数据获取技术的发展,遥感图像的数据量呈指数级增长,对海量遥感数据的快速处理成为当前地理信息科学领域的研究热点。其中时间加权动态规整算法(TWDTW)是对遥感图像进行时间序列分析的一种重要算法,但受计算复杂度的限制,使其... 详细信息

随着遥感数据获取技术的发展,遥感图像的数据量呈指数级增长,对海量遥感数据的快速处理成为当前地理信息科学领域的研究热点。其中时间加权动态规整算法(TWDTW)是对遥感图像进行时间序列分析的一种重要算法,但受计算复杂度的限制,使其难以适用于大型数据集。随着众核处理器和超级计算机的应用普及,高性能地理计算已经成为了解决遥感图像实时性处理问题的重要手段。本文基于不同异构平台实现了时间加权动态规整算法并行化。本文主要工作及创新点如下:(1)本文结合TWDTW算法的特性,对目标算法进行了粗粒度和细粒度两个层次的并行性分析,根据GPU(Graphic Processing Unit)的特点提出了一种基于CUDA的时间加权动态规整并行算法。首先利用GDAL重新组织遥感时间序列的数据结构,将三维的遥感时间序列数据映射为一维连续的时间序列曲线。设计GPU众核流处理器并行处理独立像元数据的粗粒度并行架构,通过多线程模型建立累积成本矩阵减少数据之间的依赖性,然后优化内存模型以降低内存访问事务,从而提高算法的访存效率。(2)为完善国产超算平台科学计算生态,本文将算法移植到我国自主设计研发的超级计算机“嵩山”以探究该算法在异构集群上的可扩展性,基于HIP和MPI异构并行技术实现了不同层次的并行架构。利用异步流调用单节点多DCU(Deep Compute Unit)系统中的不同资源,重叠数据传输和核函数计算的时间,最大化设备利用率。通过实验对比分析了通信开销与计算在算法执行时间的占比以及验证了优化算法基于DCU加速器的计算性能。(3)运用hipexamine工具扫描CUDA代码将其移植为HIP的API实现本文所提算法的并行策略。通过消息传递接口实现了多节点间的任务分发和数据通信,利用多级存储结构和不同粒度的并行层次提高带宽与吞吐量,优化多节点并行架构算法基于遥感图像时间序列数据的访存性能和计算效率。本文所提算法以sentinel-2遥感影像作为实验数据集,对基于不同时间序列长度、数据规模及线程组织形式实现的算法进行实验验证,探索并分析了不同条件下的算法执行性能。实验结果表明,在单机异构的情况下,基于CUDA的并行算法相较于串行算法的加速提升约13倍,最高加速比可达44.19。此外,异构集群版本的算法在性能上有了更大的提升,在DCU实现的并行算法平均比基于NVIDIA Geoforece 1050ti的版本提升了1.59倍,相较于CPU版本的算法平均加速比达到了66.96。

关键词：异构并行计算时间加权动态规整算法时间序列分析遥感图像 GPU DCU CUDA

Zr掺杂CaMnO_(3)钙钛矿固溶体太阳能高温热化学储热性能研究

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中国科学：技术科学 2022年第8期52卷 1223-1232页

作者：靳菲徐超张华静胥博文廖志荣华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 北方民族大学化学与化学工程学院银川750021

CaMnO_(3)钙钛矿氧化物廉价易得,能够在较大的温度和氧分压(p(O_(2)))范围内通过氧化还原反应实现热能的储存和释放,是具有应用潜力的聚光太阳能热化学储热材料.但是,由于CaMnO_(3)在高温还原过程中易发生部分分解,导致材料无法完全再氧... 详细信息

CaMnO_(3)钙钛矿氧化物廉价易得,能够在较大的温度和氧分压(p(O_(2)))范围内通过氧化还原反应实现热能的储存和释放,是具有应用潜力的聚光太阳能热化学储热材料.但是,由于CaMnO_(3)在高温还原过程中易发生部分分解,导致材料无法完全再氧化,严重限制了其热化学储热性能.本文提出Zr掺杂CaMnO_(3)的新型热化学储热材料,并对其物相结构、氧化还原容量、储热性能以及光谱吸收特性等开展实验和理论计算研究.结果表明:掺杂10%Zr元素的CaZr_(0.1)Mn_(0.9)O_(3)钙钛矿固溶体可在实现完全可逆氧化还原循环的同时,有效抑制材料还原过程中的分解现象.但随着Zr掺杂比例的进一步增加,产生的杂相将显著降低材料的氧化还原性能.采用van’t Hoff方法计算出CaZr_(0.1)Mn_(0.9)O_(3)在1000℃,p(O_(2))=10^(−5) atm条件下的储热密度为390.6±32.8 kJ/kg,且Zr的有效掺杂可提高CaMnO_(3)在近红外波段的太阳能光谱吸收率.通过密度泛函理论计算可知,Zr的有效掺杂提高了ABO_(3)氧化物中B–O化学键的强度,从而强化了其结构稳定性并提升了储热密度,为钙钛矿热化学储热材料的开发提供了指导和依据.

关键词：热化学储热太阳能钙钛矿氧化还原密度泛函理论

天津市馆陶组地热流体可采量计算方法及适宜性分区研究

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中国地质 2023年第6期50卷 1655-1666页

作者：刘杰宋美钰胥博文阮传侠石峰天津地热勘查开发设计院天津300250 天津市城市建设档案馆(天津市地质资料馆) 天津300000

【研究目的】“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,要求着力合理推动能源清洁利用和低碳转型,天津市低碳清洁能源——地热资源丰富,对调整能源结构、节能减排、改善环境有着重要的意义。天津市开展了《天津市矿产资源规划(2021—2025年... 详细信息

【研究目的】“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,要求着力合理推动能源清洁利用和低碳转型,天津市低碳清洁能源——地热资源丰富,对调整能源结构、节能减排、改善环境有着重要的意义。天津市开展了《天津市矿产资源规划(2021—2025年)》的编制工作。其中为了夯实规划编制基础、摸清地热资源禀赋,设置评价专题对天津市地热资源潜力进行深入研究。【研究方法】专题通过采用热储法、统计分析法和数值模拟法对天津市馆陶组地热资源潜力进行评价和对比。【研究结果】热储法在不考虑回灌及其他约束条件的情况下,馆陶组地热流体可开采量为0.94×10^(8)m^(3)/a;统计分析法在考虑回灌、水位降幅及水位降深的情况下,馆陶组地热流体可开采量为0.28×10^(8)m^(3)/a;数值模拟法在考虑回灌、温度降幅及水位降深的情况下,馆陶组地热流体可开采量为0.296×10^(8)m^(3)/a。【结论】通过对比研究,认为采用统计分析法和数值模拟法计算结果可信度较高,并且利用了基于GIS的层次分析法,将GIS技术和层次分析法相结合,对馆陶组地热资源开发利用潜力进行综合性评价及适宜性分区。

关键词：地热资源馆陶组地热资源调查工程统计分析法数值模拟法层次分析法天津市

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AVO技术在A地区含气砂岩预测中的应用

石油天然气学报 2011年第10期33卷 210-212页

作者：孙健郭海敏胥博文张敏油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学长江大学地球物理与石油资源学院湖北荆州434023 天津地热勘查开发设计院天津300250 中石油大港油田分公司勘探开发研究院海外项目研究所天津300280

AVO技术就是利用地震反射波振幅随偏移距变化的规律来预测岩性、储层物性和孔隙中流体性质的一项重要的储层预测及烃类检测技术。在分忻含气砂岩AVO特征的基础上，以A地区的实际资料为倒，综合利用AVO技术对含气砂岩进行了预测应用，圈... 详细信息

AVO技术就是利用地震反射波振幅随偏移距变化的规律来预测岩性、储层物性和孔隙中流体性质的一项重要的储层预测及烃类检测技术。在分忻含气砂岩AVO特征的基础上，以A地区的实际资料为倒，综合利用AVO技术对含气砂岩进行了预测应用，圈定了可能的含油气范围。

关键词： AVO技术振幅属性含气砂岩油气检测

蠡县斜坡储层主控因素分析及测井解释方法研究

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石油天然气学报 2010年第5期32卷 11-15页

作者：王向公胥博文张清慧油气资源与勘探技术教育部重点试验室(长江大学) 长江大学地球物理与石油资源学院湖北荆州434023

蠡县斜坡是华北油田勘探的重点区带,该区块由于碳酸盐胶结、孔隙结构复杂、地层水矿化度变化大等原因,存在低阻油层及低孔低渗储层并存现象。在系统分析试验SB-3资料的基础上,研究分析并确定了该区块影响储层的主控因素,针对其具体特点... 详细信息

蠡县斜坡是华北油田勘探的重点区带,该区块由于碳酸盐胶结、孔隙结构复杂、地层水矿化度变化大等原因,存在低阻油层及低孔低渗储层并存现象。在系统分析试验SB-3资料的基础上,研究分析并确定了该区块影响储层的主控因素,针对其具体特点,进行了储层评价方法的研究,确定了适合该区块特征的解释方法及解释模型。通过资料处理验证了此研究方法的可行性及实用性。

关键词：蠡县斜坡主控因素储层评价解释方法

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广播电视剧中的文化符号解读研究

新闻传播 2024年第16期 25-27页

作者：胥博文河南大学开封475001

电视剧作为一种大众传播媒体的重要形式,其包含的文化符号无处不在。本研究聚焦于广播电视剧中的文化符号解读,通过对数部热门广播电视剧的分析,剖析文化符号在剧中表达的文化内涵,及其与观众之间的互动关系。通过研究,我们发现,文化符... 详细信息

电视剧作为一种大众传播媒体的重要形式,其包含的文化符号无处不在。本研究聚焦于广播电视剧中的文化符号解读,通过对数部热门广播电视剧的分析,剖析文化符号在剧中表达的文化内涵,及其与观众之间的互动关系。通过研究,我们发现,文化符号不仅增强了电视剧的艺术表现力,也在传递社会价值观、塑造观众世界观等方面发挥了重要作用。例如,特定的人物形象和情节等元素,可以深化观众对于社会现象和文化内涵的理解。同时,电视剧中的文化符号也反映出社会变迁和发展的趋势。在具体实施研究的过程中,我们采用符号学的研究方法,结合了广义的语言学、人类学等多学科的理论和方法,为打破电视剧的表面文本,深入其背后的文化符号世界,提供了有利的工具。本研究试图揭示电视剧中文化符号与社会现实、观众心理等多重因素的动态关系,进一步理解和把握广播电视剧的社会作用和文化价值,以期对于电视剧的创作与研究提供新的视角和理论支持。

关键词：广播电视剧文化符号符号学社会价值观观众心理

毛管压力曲线在储集层孔隙结构特征研究中的应用

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中国石油石化 2016年第22期 47-48页

作者：张敏胥博文宋舜尧中国石油大港油田公司勘探开发研究院

毛管压力曲线反映了在一定驱替压力下水银可以进入孔隙喉道的大小及这种喉道的孔隙容积,因此应用毛管压力曲线可以对储集层孔隙结构特征进行研究。对XX油田典型的压汞曲线在形态上进行深入的研究,根据孔隙结构特征相关参数将毛管压力曲... 详细信息

毛管压力曲线反映了在一定驱替压力下水银可以进入孔隙喉道的大小及这种喉道的孔隙容积,因此应用毛管压力曲线可以对储集层孔隙结构特征进行研究。对XX油田典型的压汞曲线在形态上进行深入的研究,根据孔隙结构特征相关参数将毛管压力曲线分为Ⅰ类、Ⅱ类两种。从Ⅰ类到Ⅱ类,排驱压力和中值压力逐渐增大,中值半径和平均喉道半径逐渐减小。研究结果表明,Ⅰ类中E2油组储集层孔喉半径大,孔喉连通性和渗透性较强,为中孔特高渗储集层,为后期的储集层综合评价及井位部署方案提供有力的地质依据。

关键词：毛管压力曲线孔隙结构储层

埕海油田张巨河开发区沙二段油层下限标准研究

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科技创新与应用 2018年第34期8卷 46-47,51页

作者：张敏周育文胥博文中国石油大港油田公司勘探开发研究院天津300280 天津地热勘察开发设计研究院天津300250

埕海油田张巨河开发区沙二段沉积环境为受南部埕宁隆起物源影响下的辫状河三角洲前缘沉积,储层岩性主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。文章利用测井、录井、岩心、试油和分析化验等资料,对埕海油田张巨河开发区沙二段储层的岩性、物性... 详细信息

埕海油田张巨河开发区沙二段沉积环境为受南部埕宁隆起物源影响下的辫状河三角洲前缘沉积,储层岩性主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。文章利用测井、录井、岩心、试油和分析化验等资料,对埕海油田张巨河开发区沙二段储层的岩性、物性、电性以及含油性特征进行深入研究,确定了该区沙二段油层有效厚度标准,为该区油层综合评价和储量计算提供可靠的依据。

关键词：油层岩性物性含油性

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CSAMT在天津蓟县地热勘查中的应用

内江科技 2017年第6期38卷 22-22,46页

作者：赵侃李向宝胥博文天津地热勘查开发设计院

本文主要介绍利用可控源音频大地电磁测深(CSAMT)分析深部地热资源存在的可能性,推算了地热勘探孔位置及热储层埋藏深度,取得了较好的应用效果,为下一步地质工作提供了较好的依据。

关键词：地热勘查 CSAMT 天津蓟县可控源音频大地电磁测深应用地热资源埋藏深度地质工作