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基于SW26010处理器的PANDAS众核并行优化方法及在地质变形分析中的应用

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山东科技大学学报（自然科学版） 2023年第6期42卷 11-18页

作者：王雪纯邢会林戴黎明郭志伟刘骏标中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室深海多学科交叉研究中心山东青岛266237 中国海洋大学海底科学与工程计算国际中心山东青岛266100

有限元数值模拟是目前研究地质体变形分析的重要方法,方程组求解对模拟结果的时效性和精确度有重要影响。针对并行自适应非线性变形分析软件(PANDAS)模拟千万级大规模模型时方程组求解耗时长和收敛速度慢的问题,本研究基于SW26010处理... 详细信息

有限元数值模拟是目前研究地质体变形分析的重要方法,方程组求解对模拟结果的时效性和精确度有重要影响。针对并行自适应非线性变形分析软件(PANDAS)模拟千万级大规模模型时方程组求解耗时长和收敛速度慢的问题,本研究基于SW26010处理器主从核异构架构和并行计算技术实现PANDAS众核并行优化。首先,通过区域分解实现大规模地质模型分解,降低单主核计算的数据量,然后利用矩阵压缩存储技术有效节省存储资源。最后,利用SW26010处理器的从核阵列优化迭代求解算法加速方程组求解过程。全地球模型的速度场模拟结果表明本研究提出的方法具有可行性,多孔介质模型压缩模拟的速度较CPU单核串行程序提升8.1倍,断层系统变形模拟的速度提升7.6倍。

关键词： SW26010处理器 PANDAS 并行计算变形分析数值模拟

基于图像的三维裂隙岩体特征提取、简化及网格生成方法

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成都理工大学学报（自然科学版） 2023年第6期50卷 775-781页

作者：刘骏标邢会林姜素华闫伟超深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237 中国海洋大学海底科学与工程计算国际中心山东青岛266100 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

为用最少的网格对高分辨率数字图像的三维裂隙特征进行简化表征,提出了一种基于图像的三维裂隙岩体特征提取、简化及其网格生成方法。首先采用中心面点提取算法将裂隙转换为一系列面,并对其进行网格生成、面片交叉标识及网格优化,以生... 详细信息

为用最少的网格对高分辨率数字图像的三维裂隙特征进行简化表征,提出了一种基于图像的三维裂隙岩体特征提取、简化及其网格生成方法。首先采用中心面点提取算法将裂隙转换为一系列面,并对其进行网格生成、面片交叉标识及网格优化,以生成的裂隙面网格为约束生成四面体网格模型。然后采用体素和形状相似度两个参数对生成的面网格的代表性进行评估,通过最小二面角、半径比、边长比及体积比等网格质量度量参数对生成的四面体网格质量进行了评价。最后,以一个三维二值化岩石裂隙图像数据为例,对所提方法的有效性及可行性进行了验证。结果表明,该方法在保留裂隙主要几何特征的前提下较好地生成裂隙曲面网格。

关键词：数字图像裂隙岩体裂隙面网格网格生成网格评价

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大洋海底数据可视化和成图设计与分析

地学前缘 2022年第5期29卷 255-264页

作者：朱俊江欧小林杨悦陈瑞雪张绍玉贾仲佳张升升王鹏程李三忠刘永江贾永刚中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100 海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国海洋大学山东省海洋环境地质工程重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程和环境功能实验室山东青岛266100

随着全球大洋调查的不断开展以及各种海底探测技术的进步,海洋调查数据积累日益增多。以往主要通过使用不同的专业软件来进行各类大洋数据的可视化和成图分析。在海洋调查方面目前迫切需要一种可视化软件,能够快速显示海底大洋的观测和... 详细信息

随着全球大洋调查的不断开展以及各种海底探测技术的进步,海洋调查数据积累日益增多。以往主要通过使用不同的专业软件来进行各类大洋数据的可视化和成图分析。在海洋调查方面目前迫切需要一种可视化软件,能够快速显示海底大洋的观测和探测数据,并能够快速简单地综合分析和成图。为了解决快速可视化和多种类型数据同界面显示问题,本文利用Matlab中的图形用户界面工具,开发和设计了简单易操作的OceanVis1.0数据可视化和图形用户界面。通过使用OceanVis1.0,用户可以方便地对全球海底大洋多波束水深、海洋重力异常、海洋磁异常、地震波形数据等进行可视化和成图分析,能够解决大洋关键区域的多种数据可视化综合分析问题。对不同类型的数据可以进行二维测线和三维空间数据变化的显示,也可以实现数据成图的放大、缩小和旋转功能。对于多波束、重磁数据空间变化数据,可以进行二维测线的任意切割和成图输出,不用保留中间成图即可满足用户的实时数据显示和快速查看功能。OceanVis1.0也能为具体航次的海底调查提供各类海底探测数据的快速显示,以及包括航次中获取的数据显示和初步分析功能,能够为研究区航次测线的规划提供数据可视化和图形支撑平台。

关键词：数据可视化图形用户界面全球海底数据 OceanVis1.0

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

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环境科学 2017年第11期38卷 4501-4512页

作者：唐永孙语嫣石晓勇韩秀荣苏荣国中国海洋大学化学化工学院青岛261000 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室青岛261000 国家海洋局海洋减灾中心北京100194

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧... 详细信息

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.

关键词：有色溶解有机物营养盐三维荧光光谱平行因子分析冗余分析黄海渤海

宽幅InSAR大地测量学与大尺度形变监测方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第9期42卷 1195-1202页

作者：李鹏李振洪李陶施闯刘经南中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 英国纽卡斯尔大学土木工程与地球科学学院

随着人们对大尺度地形信息与地表环境变化监测需求的提升,以及哨兵1号(Sentinel-1A)、大地2号(ALOS-2)等合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星的宽幅模式数据不断获取,宽幅雷达干涉测量(SAR interferometry,InSAR)技术已成... 详细信息

随着人们对大尺度地形信息与地表环境变化监测需求的提升,以及哨兵1号(Sentinel-1A)、大地2号(ALOS-2)等合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星的宽幅模式数据不断获取,宽幅雷达干涉测量(SAR interferometry,InSAR)技术已成为大尺度地形测绘、地球动力学(地震、火山、滑坡等)与人工地物结构健康监测等领域的研究热点。分析了两类宽幅SAR数据,即扫描(ScanningSAR,ScanSAR)模式与逐行扫描地形观测(terrain observation by progressive scans SAR,TOPSAR)模式开展干涉测量的主要限制条件与解决方法,探讨了宽幅InSAR形变监测关键误差估计与改正方法、时间序列分析技术与方位向位移观测技术,并给出2008年矩震级Mw 7.1新疆于田地震同震、震后形变监测应用。随着宽幅SAR数据的不断积累,宽幅InSAR大地测量学有望得到深入发展与应用。

关键词：合成雷达干涉测量空间大地测量学地壳形变 ScanSAR TOPSAR 宽幅InSAR

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菲律宾海构造地貌特征

海洋地质与第四纪地质 2014年第2期34卷 79-88页

作者：张斌李广雪黄继峰中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100

菲律宾海地处西太平洋边缘,位于两大俯冲带之间,四周被深海沟所环绕,陆源物质较少汇入,海底保存了较为原始的构造地貌特征。通过收集的精细水深测量数据,结合已有研究成果,以板块构造为基础对该区域划分四级构造单元,并对主要构造地貌... 详细信息

菲律宾海地处西太平洋边缘,位于两大俯冲带之间,四周被深海沟所环绕,陆源物质较少汇入,海底保存了较为原始的构造地貌特征。通过收集的精细水深测量数据,结合已有研究成果,以板块构造为基础对该区域划分四级构造单元,并对主要构造地貌进行系统研究。研究结果表明,菲律宾海地貌的形成、分布受构造活动控制,西菲律宾海盆因以中央裂谷带为中心的海底扩张形成了一系列NW—SE向的大型构造地貌;其东侧因太平洋板块的俯冲形成了近南北走向的"沟-弧-盆"体系。西菲律宾海盆中央裂谷带线状海岭、海山,海盆内不断转向的海岭,帕里西维拉海盆雁形裂谷等特殊地貌形态的存在,都与其形成过程中的特殊性有关,能与其复杂发育史相印证。

关键词：构造运动地貌特征地貌分类菲律宾海

海底地下水排放对南黄海沿岸海水细菌群落结构的影响

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环境科学学报 2021年第12期41卷 4942-4952页

作者：张胜东赵世彬陈烨杨迪松许博超甄毓中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266237 中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 中国海洋大学化学化工学院青岛266100 深海圈层与地球系统前沿科学中心和海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室中国海洋大学青岛266100

在南黄海沿岸岸滩采集海水样品,将同位素地球化学与分子生物学技术相结合,探讨海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)对沿岸海水微生物群落结构的影响.结果表明,南黄海沿岸水体微生物优势类群为变形菌门、放线菌门、拟... 详细信息

在南黄海沿岸岸滩采集海水样品,将同位素地球化学与分子生物学技术相结合,探讨海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)对沿岸海水微生物群落结构的影响.结果表明,南黄海沿岸水体微生物优势类群为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门、厚壁菌门等.海水中较高浓度的镭同位素活度极有可能是由近岸海底地下水排放过程导致.沿岸海水中的^(224)Ra活度与营养盐浓度、微生物群落的多样性及丰富度具有相对同步的变化规律.溶解氧对海水中的细菌群落结构具有显著影响(p海底地下水排放输入的高浓度溶解无机氮、溶解硅酸盐可能是影响沿岸海水中细菌群落结构特征的主要因素之一.本研究表明,海底地下水排放对沿岸微生物群落结构的影响是不可忽视的.

关键词：海底地下水排放微生物群落同位素地球化学

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芝罘湾水动力与物质输运现状的数值模拟

海洋地质前沿 2023年第5期39卷 25-32页

作者：马晓歌褚忠信崔恩苹祝琳中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100

为海洋生态保护和海岸工程建设等工作提供参考,基于Mike21模型水动力学(HD)模块,得到最新岸线形态下芝罘湾的潮流场,涨、落潮历时不均,落急潮流流速大于涨急潮流;东北岸流速最大,向西南靠岸渐小;湾北涨、落潮流向相反,湾中、南部流向在... 详细信息

为海洋生态保护和海岸工程建设等工作提供参考,基于Mike21模型水动力学(HD)模块,得到最新岸线形态下芝罘湾的潮流场,涨、落潮历时不均,落急潮流流速大于涨急潮流;东北岸流速最大,向西南靠岸渐小;湾北涨、落潮流向相反,湾中、南部流向在涨急时刻为SW向,落急时刻由南呈NW向向北顺时针逐渐转为NE向。计算了15个潮周期的欧拉余流场,余流流向除湾南沿岸局部区域沿岸向南外,整体为中心在湾东北的顺时针余环流,余流流速整体较小,大部分区域不超过0.06 m/s。芝罘湾内等距离释放16个自由粒子,据粒子运移轨迹得知:湾以北外海的物质不易向湾内输运,湾内自由粒子最终均运移出湾外,湾内无聚集,表明芝罘湾的水动力情况利于物质向外输运;担子岛以北的粒子向东输出湾内后,绕开担子岛等岛屿输运至东南外海;担子岛以南的粒子经过在湾内回旋振荡,以“∞”型轨迹最终南下。

关键词： Mike21 芝罘湾水动力环境潮余流粒子追踪

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海洋低氧环境底栖有孔虫研究进展

地学前缘 2022年第5期29卷 59-72页

作者：徐昭萌刘素美中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237

全球变暖和人为活动不断加剧海洋低氧环境发生的频率和范围,低氧对全球海洋底栖生物群落结构造成重大影响。底栖有孔虫能够广泛适应生存在各种海洋低氧环境中,是极少数能适应低氧环境的真核生物之一,底栖有孔虫对低氧环境的响应及适应... 详细信息

全球变暖和人为活动不断加剧海洋低氧环境发生的频率和范围,低氧对全球海洋底栖生物群落结构造成重大影响。底栖有孔虫能够广泛适应生存在各种海洋低氧环境中,是极少数能适应低氧环境的真核生物之一,底栖有孔虫对低氧环境的响应及适应机制研究是海洋研究领域的前沿和热点话题,至今仍存在很多谜团。本文总结了不同海洋低氧环境活体底栖有孔虫分布特征、活体底栖有孔虫对人为诱导低氧环境的响应、低氧环境下底栖有孔虫外壳化学组成特征、低氧环境下底栖有孔虫的生存机理,期望为后续推进海洋低氧环境下底栖有孔虫相关研究进一步开展提供参考和借鉴。底栖有孔虫作为古海洋环境重建的重要工具,对我们了解全球海洋低氧环境的历史演化进程具有非常重要的意义。展望未来我们需要进一步加强有孔虫细胞生理学和分子生物学对低氧环境的适应机制研究,从系统发生学上认识真核生物对低氧环境适应的历史演化进程,为利用有孔虫作为工具更好地重建和预测海洋低氧环境变化提供理论依据。

关键词：有孔虫低氧无氧底栖沉积物反硝化